El camino hacia la madurez de la energía eólica marina flotante

_____

La energía eólica marina flotante (FOW) se convertirá en la próxima gran novedad en la energía renovable. Puede desbloquear un enorme potencial eólico en nuevas áreas a nivel mundial, pero también permitirá a muchos países que carecen de las condiciones adecuadas del fondo marino para que el viento de fondo fijo obtenga grandes beneficios económicos

_____

Con la reincorporación de Estados Unidos al Acuerdo de París y los gobiernos de todo el mundo comprometidos con un futuro más sostenible, está claro que una mayor parte de nuestra electricidad deberá provenir de fuentes renovables. Sin embargo, nos estamos quedando sin ubicaciones adecuadas para proyectos de fondo fijo, por lo que la energía eólica marina flotante debe madurar rápidamente para satisfacer la demanda. El líder del segmento global de energía eólica marina, Francisco Rodrigues, investiga lo que viene a continuación.

La energía eólica marina flotante (FOW) se convertirá en la próxima gran novedad en la energía renovable. Puede desbloquear un enorme potencial eólico en nuevas áreas a nivel mundial, pero también permitirá a muchos países que carecen de las condiciones adecuadas del fondo marino para que el viento de fondo fijo obtenga grandes beneficios económicos.

Aunque FOW tiene el potencial de convertirse en una gran industria global, todavía hay una serie de obstáculos que la industria debe superar para volverse comercialmente atractiva en términos de costo nivelado de la electricidad (LCOE).

Mientras que el precio de la entrega de energía eólica marina en 2019 osciló entre $ 48 y $ 60 por MWh de electricidad, las subastas actuales de energía eólica flotante tienen un precio de más del doble de esa cantidad. Esto significa que se necesita más capital de inversión para que los proyectos despeguen y, por supuesto, mayores costos de electricidad para el usuario final.

Una de las causas de este costo adicional son los cimientos utilizados para la energía eólica marina flotante, que puede ser realmente masiva en escala. En su extremo superior, estos gigantes pueden pesar decenas de miles de toneladas cada uno; proyectos sustanciales de fabricación de acero u hormigón.

Además, en algunos países la ventana de instalación se reduce a solo seis meses al año, debido a restricciones climáticas o ambientales. Por lo tanto, existe una verdadera presión para que las cadenas de suministro maduren rápidamente, con el objetivo final de alcanzar el ritmo al que los OEM pueden producir turbinas.

El desarrollo de la energía eólica marina se ha centrado hasta la fecha en proyectos prototipo con un alcance limitado y diseños muy variados. A través de principios de diseño estandarizados y estrategias de fabricación en masa modularizadas, la construcción puede tener lugar en paralelo y se pueden disfrutar economías de escala que reducirán las inversiones de capital necesarias, lo que hará que la energía eólica marina sea más viable para más países.

Para lograr el objetivo de lanzar un flotador por semana, todos los elementos de la cadena de fabricación, logística y construcción deben reinventarse fundamentalmente. Una tarea abrumadora, pero afortunadamente, una que se ha abordado con éxito antes en muchos sectores industriales.

Otra área importante en la que se podrían lograr eficiencias es el proceso de lanzamiento de las propias fundaciones flotantes. Estos varían sustancialmente en tamaño, forma y peso de un proyecto a otro. El solo hecho de colocar estas grandes unidades en el agua requiere una infraestructura, planificación e inversión significativas.

Actualmente existen cuatro tipos principales de tecnología de cimentación flotante; cada uno diseñado para diferentes profundidades de agua y tipos de suelo del fondo marino: semisumergible, plataforma de patas de tensión, mástil y barcaza. Cada uno tiene sus propias ventajas y desafíos específicos.

Si bien estos diseños han permitido que muchos países con diferentes condiciones ambientales ingresen al mercado, también significan que no existe una metodología de lanzamiento estandarizada utilizada en toda la industria. Por lo tanto, a menudo se requiere ingeniería a medida para flotar, lo que finalmente aumenta los costos. Echemos un vistazo a las opciones.

Dique seco

La forma más fácil de construir estas estructuras seguramente sería en un dique seco. Sin embargo, dada la inversión requerida para construir diques secos a la escala requerida, no es de extrañar que no haya instalaciones disponibles o que se planee construir para este propósito.

Varadero

Durante siglos, el principal método de lanzamiento que los astilleros han utilizado para los buques es la grada, pero por razones similares a los diques secos, como la disponibilidad y el tamaño, este método tampoco es factible.

Embarcaciones o plataformas semisumergibles

El método más común y probado utilizado hasta ahora para la demostración de proyectos eólicos marinos flotantes y proyectos a escala precomercial. A pesar del consenso parcial, no está claro si, para proyectos comerciales a gran escala, la disponibilidad y el costo de los buques podrían limitar su uso.

Este tipo de operación de flotación requiere profundidades de agua considerables que comúnmente no están disponibles dentro de un puerto, lo que puede resultar en retrasos considerables en los proyectos debido al clima. También limita dónde se puede realizar la fabricación y la clasificación y, por extensión, el contenido que se puede ejecutar localmente, una preocupación clave para los gobiernos.

Sistemas híbridos

Se pueden usar soluciones alternativas en tándem, que combinan medios de elevación tanto terrestres como marítimos, para bajar estas estructuras al agua, por ejemplo, utilizando patas de cizalla, buques de carga pesada o voladizos de barcazas, junto con soluciones de elevación en tierra. La complejidad de estas operaciones todavía se considera un riesgo, ya que la industria aún no ha visto un sistema adecuado para su propósito que se pueda utilizar de manera industrializada.

Grúa de elevación pesada

Cuando se combina con las actividades de fabricación (por ejemplo, recibir componentes grandes del extranjero), la capacidad de elevar el flotador directamente al agua e instalar la turbina en un solo lugar conduciría a un claro aumento en las posibles tasas de producción, aunque tal equipo exige una adecuada Muelle fuerte para soportar las presiones tanto de la grúa como de la subestructura.

El uso de una grúa de carga pesada también permitiría a los desarrolladores trasladar los costos de instalación de costa afuera a tierra firme. En lugar de utilizar una embarcación de instalación pesada para instalar cada turbina en el mar, se pueden montar en el muelle mediante una grúa con suficiente altura, alcance y capacidad para hacerlo.

La grúa SK6,000 de Mammoet se ha diseñado exactamente con este tipo de desafío en mente. Capaz de elevar más de 4.000 t hasta una altura de 175 m, y con un alcance máximo de 144 m, puede levantar un flotador pesado directamente en el agua y ensamblar turbinas eólicas desde una sola posición, convirtiendo el muelle en una línea de producción altamente eficiente.

Al ejecutar la mayor cantidad de trabajo posible desde una única ubicación, en unidades tan grandes como sea posible, con la menor cantidad de interfaces posible, el sector eólico marino flotante puede disfrutar de economías de escala probadas. El compromiso temprano con empresas con experiencia en reunir cargas fraccionadas a grandes distancias es clave para optimizar estos procesos y multiplicar los beneficios obtenidos años después.

A través de la fabricación estandarizada y una cadena de suministro madura, la energía eólica marina flotante puede ayudar al mundo a cumplir con sus compromisos climáticos para 2030 y 2050, y a un futuro más sostenible.