En la última década, la cantidad de energía generada por la eólica marina ha aumentado un 30% cada año.
Pero, a pesar de este crecimiento, la eólica marina sigue representando solo el 1% del suministro eléctrico mundial.
Aunque la eólica marina es un generador eficiente de energía renovable, no es muy rentable, ya que los parques eólicos flotantes son muy caros.
Susan Gourvenec, de la Real Academia de Ingeniería, explica cómo esto puede cambiar mediante el desarrollo de nuevas tecnologías basadas en soluciones de IA y aprendizaje automático.
Desde 2010, la energía eólica ha experimentado un crecimiento sostenido en todo el mundo, con un aumento de la cantidad de energía generada por la eólica marina de casi un 30% cada año. Los países de todo el mundo necesitan aumentar con rapidez el suministro de energía renovable para satisfacer la creciente demanda y reducir las emisiones de forma acelerada. Pese a esta urgencia, los parques eólicos flotantes proporcionan actualmente menos del 1% del suministro eléctrico mundial.
Muchas de las mejores ubicaciones de aguas poco profundas para construir parques eólicos ya se están desarrollando. Pero el potencial de la energía eólica marina sigue sin aprovecharse en gran medida, según el gráfico de capacidad instalada mundial que aparece a continuación.
Capacidad eólica terrestre frente a marina
La razón de este potencial sin aprovechar es que el 80% del vientosopla de forma ininterrumpida más mar adentro, en aguas de más de 60 metros de profundidad, donde las turbinas incrustadas en el lecho marino son difíciles de construir.
La solución podría ser los parques eólicos marinos flotantes. Entonces, ¿qué los frena?
Parques eólicos flotantes
Salvo unos pocos aerogeneradores marinos existentes, todos están sujetos al lecho marino mediante una cimentación fija, generalmente un gran pilote tubular de acero que conecta con el mástil de la turbina por encima del lecho marino. Estas llamadas turbinas de cimentación fija están limitadas a profundidades de agua de 50 o 60 metros.
Pero proyectos recientes, entre ellos Hywind frente a la costa de Escocia y Windfloat frente a Portugal, demuestran que es posible construir aerogeneradores flotantes. Una sola turbina de seis megavatios, como las que se utilizan en el parque Hywind, puede generar electricidad suficiente para abastecer a 4.000 hogares británicos.
Pero proporcionar una electricidad doméstica equivalente a una población mundial de 9.000 millones para 2050 requeriría algo así como medio millón de aerogeneradores marinos, un aumento de 100 veces respecto al número actual, además de la capacidad adicional para proporcionar electricidad a la demanda energética futura.
Desafortunadamente, aunque los parques eólicos flotantes son técnicamente viables, no son económicamente rentables. Cualquier actividad en alta mar resulta costosa. Para construir un parque eólico de cimentación fija de un gigavatio, el coste de completar el estudio del emplazamiento necesario ronda los £15 millones. La instalación y puesta en marcha del parque costaría unos £650 millones, mientras que los costes continuos de operación y mantenimiento serían de alrededor de £75 millones al año. Al final de su vida útil, que puede ser de unos 25 años, se necesitarán otros £300 millones para el desmantelamiento.
Sin embargo, los parques eólicos flotantes, que todavía se encuentran en las primeras etapas de su diseño y tecnología, son aún más caros. Mientras que el precio de la energía eólica marina en 2019 oscilaba entre £36 y £45 por MWh de electricidad, las subastas actuales de energía eólica flotante tienen precios más del doble de esa cantidad.
Las estructuras marinas también son muy grandes. Las turbinas de seis megavatios de Hywind tienen 154 metros de diámetro; cada pala tiene la misma longitud que la envergadura de un avión A380. La turbina de 10 megavatios de Siemens Gamesa tiene un diámetro de rotor de 193 metros, mientras que la turbina de referencia de 15 megavatios del Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. tiene un diámetro de 240 metros. Construir, instalar, operar, supervisar, mantener y desmantelar infraestructuras de esta escala en el océano no es una tarea trivial.
Aunque las empresas energéticas suelen construir muy lejos mar adentro, una sola turbina eólica flotante produce mucha menos energía que una sola plataforma petrolífera o de gas marina. A lo largo de su vida útil, dependiendo del tamaño de ambas estructuras, podría producir unas 1.000 veces menos. Por ello, se necesita mucha más infraestructura para obtener el mismo rendimiento energético a partir de fuentes renovables. Colocar una turbina eólica marina en alta mar y mantenerla allí debe abaratarse considerablemente para igualar el coste de producción de energía de las plataformas de petróleo o gas marinas.
Mucho se puede aprender de la ingeniería marina tradicional para facilitar la transición hacia las energías renovables. Pero las reducciones de costes necesarias no pueden lograrse haciendo más de lo mismo ni mejorando la eficiencia de los métodos y tecnologías existentes.
Soluciones tecnológicas para parques eólicos flotantes rentables
Por eso, probablemente se necesitarán nuevas tecnologías para que los parques eólicos flotantes sean rentables. Por ejemplo, el uso de robots y otras tecnologías autónomas para controlar las actividades de ingeniería marina —desde la investigación del lecho marino hasta la operación, inspección y mantenimiento de una turbina eólica flotante— podría reducir los riesgos para los trabajadores y permitir un control más eficiente de estos sistemas complejos.
Las inspecciones rutinarias de los parques eólicos marinos realizadas por personas serían poco prácticas en los enormes desarrollos que se construyen hoy en día, y desde luego en los previstos para el futuro. En su lugar, los sensores inteligentes integrados en todas las partes de un parque eólico flotante pueden evaluar de forma continua el estado de la estructura.
Aprendizaje automático –un método que utiliza datos para enseñar a los ordenadores a tomar decisiones por sí mismos– podría emplearse para determinar el anclaje más eficiente durante el diseño, o si una línea de amarre podría correr el riesgo de fallar durante la operación.
Ya, el aprendizaje automático puede utilizar datos meteorológicos para controlar la posición de las palas de las turbinas, con el fin de maximizar la energía que generan o evitar daños con vientos fuertes o tormentas. Los nuevos métodos que combinan la física con el aprendizaje automático pueden realizar predicciones fiables con menos datos, lo que resulta útil en alta mar, donde los datos pueden ser difíciles de recopilar.
A medida que el Gobierno del Reino Unido inicia una investigación sobre el tipo de innovaciones tecnológicas que podrían hacer frente al cambio climático, la energía eólica marina es la primera opción a considerar. Con la inversión en la tecnología del futuro, los parques eólicos flotantes podrían impulsar enormemente la capacidad de energía renovable del país y del mundo.
