Las turbinas eólicas flotantes se están probando en varios lugares del mundo, entre ellos California.
En lugar de instalarse sobre el suelo o el lecho marino, una turbina eólica flotante se asienta sobre una plataforma con líneas de amarre que la anclan en su posición en el agua.
Las plataformas flotantes pueden soportar turbinas que producen 10 megavatios de potencia, varias veces más que una turbina eólica terrestre típica.
Pero aún quedan desafíos técnicos por resolver, como el movimiento de la plataforma, que provoca mayores fuerzas en las palas de la turbina, y el alto coste de las líneas de amarre en aguas más profundas.
El norte de California cuenta con algunos de los vientos marinos más fuertes de EE. UU., con un inmenso potencial para producir energía limpia. Pero también tiene un problema. Su plataforma continental desciende bruscamente, lo que hace que construir turbinas eólicas tradicionales directamente sobre el lecho marino sea costoso, cuando no imposible.
Una vez que el agua supera unos 200 pies de profundidad (aproximadamente la altura de un edificio de 18 plantas), estas estructuras de «monopilote» quedan prácticamente descartadas.
Ha surgido una solución que se está probando en varios lugares del mundo: las turbinas eólicas flotantes.
En California, donde la sequía ha puesto presión sobre el suministro hidroeléctrico, el estado está avanzando en un plan para desarrollar los primeros parques eólicos marinos flotantes del país. El 7 de diciembre de 2022, el gobierno federal subastó cinco áreas de arrendamiento a unas 20 millas de la costa de California a empresas con planes para desarrollar parques eólicos flotantes. Las ofertas fueron inferiores a las de arrendamientos recientes en la costa atlántica, donde los parques eólicos pueden anclarse al lecho marino, pero siguen siendo considerables, sumando en conjunto más de US$757 millones.
Entonces, ¿cómo funcionan los parques eólicos flotantes?
Tres formas principales de flotar una turbina
Una turbina eólica flotante funciona igual que otras turbinas eólicas – el viento empuja las palas, lo que hace girar el rotor, que acciona un generador que produce electricidad. Pero, en lugar de tener su torre anclada directamente en el suelo o en el lecho marino, una turbina eólica flotante se asienta sobre una plataforma con líneas de amarre, como cadenas o cuerdas, que se conectan a anclajes en el fondo marino.
Estas líneas de amarre mantienen la turbina en su posición frente al viento y la conectan al cable que envía su electricidad a tierra firme.
La mayor parte de la estabilidad la proporciona la propia plataforma flotante. El truco consiste en diseñar la plataforma de modo que la turbina no se incline demasiado con vientos fuertes o tormentas.
Hay tres tipos principales de plataformas:
Una plataforma de boya tipo spar es un cilindro hueco y alargado que se extiende hacia abajo desde la torre de la turbina. Flota en posición vertical en aguas profundas, con lastre en la parte inferior del cilindro para bajar su centro de gravedad. Luego se ancla en su posición, pero con líneas flojas que le permiten moverse con el agua para evitar daños. Las boyas tipo spar llevan utilizándose desde hace años por la industria del petróleo y el gas en operaciones marinas.
Las plataformas semisumergibles tienen grandes cascos flotantes que se extienden desde la torre, también anclados para evitar la deriva. Los diseñadores han estado experimentando con múltiples turbinas sobre algunos de estos cascos.
Las plataformas de patas tensionadas tienen plataformas más pequeñas con líneas tensas que van directamente al fondo. Estas son más ligeras pero más vulnerables a terremotos o tsunamis, ya que dependen más de las líneas de amarre y los anclajes para mantener la estabilidad.
Cada plataforma debe soportar el peso de la turbina y mantenerse estable mientras esta opera. Puede hacerlo en parte porque la plataforma hueca, a menudo construida con grandes estructuras de acero u hormigón, proporciona flotabilidad para sostener la turbina. Dado que algunas pueden montarse por completo en puerto y remolcarse hasta el lugar de instalación, podrían ser mucho más baratas que las estructuras de cimentación fija, que requieren embarcaciones especializadas para su instalación en el lugar.
Las plataformas flotantes pueden soportar turbinas eólicas que producen 10 megavatios o más de potencia, lo que equivale a un tamaño similar al de otras turbinas eólicas marinas y a varias veces la capacidad de una turbina eólica terrestre típica que se puede ver en un campo.
¿Por qué necesitamos turbinas flotantes?
Algunos de los recursos eólicos más fuertes se encuentran alejados de la costa, en lugares con cientos de pies de agua bajo ellos, como frente a la costa oeste de EE. UU., los Grandes Lagos, el mar Mediterráneo y la costa de Japón.
Las áreas de arrendamiento de EE. UU. subastadas a principios de diciembre abarcan unas 583 millas cuadradas en dos regiones: una frente a Morro Bay, en el centro de California, y otra cerca de la frontera estatal con Oregón. Las aguas frente a California se vuelven profundas rápidamente, por lo que cualquier parque eólico que esté incluso a unas pocas millas de la costa requerirá turbinas flotantes.
Una vez construidos, los parques eólicos de esas cinco áreas podrían proporcionar unos 4,6 gigavatios de electricidad limpia, suficiente para abastecer 1,5 millones de hogares, según las estimaciones del gobierno. Las empresas ganadoras sugirieron que podrían producir aún más energía.
Pero llevar turbinas eólicas reales al agua llevará tiempo. Los ganadores de la subasta de arrendamientos se someterán a una revisión antimonopolio del Departamento de Justicia y luego a un largo proceso de planificación, autorización y evaluación ambiental, que normalmente dura varios años.
Resultados de la primera subasta de arrendamientos de energía eólica marina en el Pacífico de EE. UU.
El gobierno federal autorizó a cuarenta y tres empresas a presentar ofertas por cinco áreas de arrendamiento para el desarrollo de parques eólicos flotantes frente a la costa de California. Los ganadores provisionales se anunciaron el 7 de diciembre de 2022.
A nivel mundial, varios proyectos de demostración a escala real con turbinas eólicas flotantes ya están en funcionamiento en Europa y Asia. El proyecto Hywind Scotland se convirtió en el primer parque eólico marino flotante a escala comercial en 2017, con cinco turbinas de 6 megavatios sostenidas por boyas tipo spar diseñadas por la empresa energética noruega Equinor.
Equinor Wind US tuvo una de las ofertas ganadoras frente al centro de California. Otro de los postores ganadores fue RWE Offshore Wind Holdings. RWE opera parques eólicos en Europa y tiene tres proyectos de demostración de turbinas eólicas flotantes. Las demás empresas implicadas – Copenhagen Infrastructure Partners, Invenergy y Ocean Winds – tienen arrendamientos en la costa atlántica o parques eólicos marinos existentes.
Si bien los parques eólicos marinos flotantes se están convirtiendo en una tecnología comercial, aún existen desafíos técnicos por resolver. El movimiento de la plataforma puede provocar mayores fuerzas en las palas y la torre, así como una aerodinámica más compleja e inestable. Además, a medida que las aguas se vuelven muy profundas, el coste de las líneas de amarre, los anclajes y el cableado eléctrico puede llegar a ser muy elevado, por lo que se necesitarán tecnologías más económicas pero igualmente fiables.
Pero podemos esperar ver más turbinas marinas sostenidas por estructuras flotantes en un futuro próximo.
