La eólica marina flotante en WindEnergy Hamburg: de los proyectos de demostración a la escala industrial

Según un reciente informe de DNV, titulado “Floating Offshore Wind: The next five years”, la eólica marina flotante da acceso a abundantes recursos eólicos en aguas profundas y ofrece al menos cuatro veces más espacio en el mar en comparación con las turbinas de cimentación fija. La base instalada mundial actual sigue siendo pequeña, con alrededor de 22 turbinas operativas (~0,15 GW), incluidos tres proyectos de demostración dos de ellos con 3 aerogeneradores y uno con 5. DNV anticipa que a nivel mundial la capacidad eólica flotante podría alcanzar una capacidad instalada acumulada de casi 2 GW para 2025 gracias al desarrollo tecnológico continuo y la expansión del mercado. DNV prevé un aumento del 15% de la generación eólica marina para 2050 con una capacidad total instalada de 264 GW para ese año.

Desafíos

La sociedad de clasificación y expositor de WindEnergy Hamburg, DNV, agrega que la eólica flotante aumenta la flexibilidad en la selección de emplazamientos, al incluir áreas objetivo con velocidades de viento más altas y/o menor impacto social y ambiental. DNV dice que actualmente se están desarrollando más de 40 conceptos flotantes, con nuevos diseños anunciados regularmente. Varios se basan en principios de diseño comparables y bien establecidos, mientras que otros «desafían factores como el enfoque de masa y fabricación».

Henrik Bredmose es profesor y experto en eólica flotante y dirige la sección de Respuesta, Aeroelasticidad, Control e Hidrodinámica en la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU). Bredmose lleva a cabo investigaciones fundamentales y aplicadas dedicadas y apoya varios desarrollos de eólica flotante, incluidos X1 Wind y TetraSpar. Confía en que las tecnologías maduren pronto y que el coste nivelado de la electricidad (LCOE) baje, según recogió el expositor de WindEnergy Hamburg a finales del año pasado en la publicación ‘DTU International Energy Report 2021: Perspectives on Wind Energy’. El informe refleja las tendencias de reducción del LCOE para la eólica flotante. Los niveles recientes han rondado los 180 €/MWh, cayendo aún más, hasta los 110-120 €/MWh estimados para este año, y pronosticando un nivel de 60 €/MWh para 2030. Este último valor es comparable al LCOE actual para la eólica marina fija, que está aproximadamente en 50 €/MWh.

Rápida industrialización

Bredmose está además convencido de que para el éxito en el mercado será clave la industrialización rápida y completa de la cadena de suministro, desde el desarrollo del flotador hasta la fabricación, optimización y transporte, y hasta el montaje y la instalación. Suponiendo un tamaño promedio de parque eólico comercial de 50-100 unidades en algún momento en el futuro, completar un proyecto de 100 aerogeneradores al año requeriría que cada semana salieran de las instalaciones de fabricación y ensamblaje dos flotadores.

Otra tendencia que destaca Bredmose es el hecho de que los proyectos flotantes tienden a utilizar aerogeneradores tripala maduros en el rango de alta potencia, de 8-10 MW, y es probable que avancen a unidades aún más grandes pronto, en línea con el desarrollo del segmento de eólica marina fija. Las combinaciones de turbinas maduras y flotadores son, por lo tanto, fundamentales para crear el impulso de mercado necesario y el escalado de volúmenes requerido. Idealmente, esto debería ir en paralelo con el aprendizaje de proyectos que involucren soluciones alternativas, incluidos diseños radicalmente disruptivos, además de la voluntad de los inversores de aceptar los riesgos y costes asociados, dice Bredmose, concluyendo:

Esta es una era de revolución eólica marina. Los objetivos gubernamentales ambiciosos imponen una demanda constante en el desarrollo de tecnología eólica flotante y de fondo fijo. DTU contribuye a este desarrollo a través de la ciencia, el conocimiento, los métodos y las herramientas. Trabajamos con empresas e instituciones de investigación de todo el mundo y el evento WindEnergy Hamburg es el lugar perfecto para generar nuevas colaboraciones y fortalecer las existentes”.

Actualmente, la mayoría de los aerogeneradores flotantes operan en aguas europeas. Los expositores de WindEnergy Hamburg, Siemens Gamesa y Vestas, son los principales proveedores de aerogeneradores tripala para proyectos fuera de China y Japón. La mayoría de los proyectos utilizan plataformas flotantes tipo mástil (Hywind) o semisumergibles.

El parque eólico flotante más grande del mundo hasta la fecha, el proyecto Hywind Tampen, que está construyendo la compañía energética Equinor en Noruega, cuenta con once turbinas Siemens Gamesa de 8,6 MW sobre flotadores de hormigón tipo mástil.

Anunciada la primera plataforma

flotante con patas tensadas

Se prevé para 2023 un primer proyecto de demostración de tres turbinas y 24 MW en Francia utilizando la plataforma flotante de patas tensionadas (TLP) de SBM Offshore.

El proyecto TetraSpar Demonstrator frente a la costa noruega es pionero en esta tecnología. Entre los socios del proyecto se encuentra la energética alemana RWE Renewables, que estará representada en WindEnergy Hamburg. El proyecto TetraSpar se describe como «la primera demostración a gran escala del mundo de una base flotante industrializada en alta mar». TetraSpar es una estructura de marco tetraédrico que consta de elementos producidos en fábrica y elimina el ensamblaje tradicional mediante soldadura. Un elemento inusual es una quilla retráctil que ofrece estabilidad flotante tipo mástil sin requerir mucha profundidad de agua adurante el montaje del sistema. El demostrador, equipado con una turbina Siemens Gamesa de transmisión directa de 3,6 MW, se instaló frente a la costa noruega en aguas de 200 m de profundidad en julio de 2021. Se ha registrado una reducción en las horas de fabricación de un 85-90% en comparación con un equivalente producido convencionalmente.

Otras innovaciones radicales incluyen soluciones con operación a favor del viento, dos palas en lugar de tres y/o dos o más rotores encima de un solo flotador. La empresa X1 Wind, por ejemplo, está trabajando en su primer producto a escala comercial, el proyecto X1 ACCELERATOR, financiado con fondos europeos, que implica la plataforma ‘disruptiva’ X90 para una turbina a favor del viento en el rango de 5-6 MW, posiblemente equipada con una unidad de dos palas.

Nezzy2, un concepto completamente nuevo

La empresa energética alemana Energie Baden-Württemberg AG (EnBW) planea construir y operar parques eólicos flotantes en alta mar en varios países europeos. Francia está considerado como el mercado de entrada ideal porque EnBW tiene una filial local, VALECO. En 2019, EnBW adquirió una licencia exclusiva para Europa, EE.UU. y Taiwán, del radical concepto flotante de dos rotores Nezzy2. Después de las pruebas exitosas de un demostrador a escala 1:10 en aguas alemanas en 2020, se espera que a finales de 2022 o principios de 2023 den comienzo en China las pruebas y la validación de un demostrador de 16,6 MW a gran escala, de aproximadamente 363 m de ancho.

«WindEnergy Hamburg es la feria eólica más grande del mundo y, por lo tanto, un evento especial para EnBW, que nos brinda la oportunidad de intercambiar ideas con potenciales socios, proveedores y fabricantes en todos los sectores de la industria eólica. Una de las principales tareas en curso es encontrar proveedores adecuados de componentes para Nezzy2, o, idealmente, para servir como contratista EPCI para estructuras flotantes. EnBW también tiene como objetivo un segundo demostrador 1:1 en aguas europeas a través de la cooperación con un socio de proyecto contratista EPCI. Nuestra presencia en Hamburgo ofrece excelentes oportunidades para discusiones con contratistas interesados y otros visitantes profesionales en nuestro stand«, dice el líder del equipo de ingeniería civil eólica y tecnologías marítimas de EnBW, Klaus Ulrich Drechsel, quien concluye: “EnBW estará feliz de discutir los derechos de licencia para EE.UU. y Taiwán con los operadores y posibles contratistas EPCI”.

Otros puntos destacados de la exposición

En la feria también se exhibirán otras soluciones flotantes compuestas de hormigón o acero, o híbridos de hormigón y acero en diversas etapas de desarrollo y comercialización, complementadas por otros expositores con soluciones complementarias dedicadas. Los ejemplos incluyen componentes de sistemas de transmisión, cableado de transporte de energía rígido o flexible o sistemas de amarre. Otros temas de debate en Hamburgo incluyen el mantenimiento a largo plazo y soluciones rentables para el transporte de componentes principales utilizando buques grúa flotantes u otros métodos.