La energía eólica marina se refiere a la construcción de parques eólicos en cuerpos de agua para generar electricidad a partir del viento. Las velocidades del viento son mejores en el mar en comparación con tierra firme, por lo que la contribución de la energía eólica marina en términos de electricidad suministrada es mayor. Sin embargo, los parques eólicos marinos son relativamente costosos.
A partir de 2010, Siemens y Vestas eran proveedores de turbinas para el 90% de la energía eólica marina, mientras que Dong Energy, Vattenfall y E.on eran los principales operadores marinos. A partir de octubre de 2010, 3.16 GW de capacidad de energía eólica marina estaban operativos, principalmente en el norte de Europa. Según BTM Consult, más de 16 GW de capacidad adicional se instalarán antes del final de 2014, y el Reino Unido y Alemania se convertirán en los dos mercados principales. Se espera que la capacidad de energía eólica marina alcance un total de 75 GW en todo el mundo para 2020, con contribuciones significativas de China y Estados Unidos.
A partir de 2013, el parque eólico Greater Gabbard de 504 MW en el Reino Unido es el mayor parque eólico marino del mundo, seguido por el parque eólico Walney de 367 MW en el Reino Unido. El Array de Londres (630 MW) es el mayor proyecto en construcción. Estos proyectos serán eclipsados por parques eólicos posteriores que están en proceso, incluyendo Dogger Bank con 9,000 MW, Norfolk Bank (7,200 MW) y el Mar de Irlanda (4,200 MW).
La energía eólica marina se refiere a la construcción de parques eólicos en cuerpos de agua para generar electricidad a partir del viento. A diferencia del uso típico del término “marino” en la industria marítima, la energía eólica marina incluye áreas de agua interior como lagos, fiordos y áreas costeras protegidas, utilizando tecnologías tradicionales de turbinas eólicas fijas en el fondo, así como áreas de aguas profundas que utilizan turbinas eólicas flotantes.
Europa es líder mundial en energía eólica marina, con el primer parque eólico marino instalado en Dinamarca en 1991. En 2008, la energía eólica marina contribuyó con 0.8 gigavatios (GW) de la capacidad total de energía eólica de 28 GW construida ese año. Para octubre de 2009, se habían construido 26 parques eólicos marinos en Europa con una capacidad promedio nominal de 76 MW, y a partir de 2010 el Reino Unido tiene, con mucho, la mayor capacidad de parques eólicos marinos con 1.3 GW, más que el resto del mundo combinado de 1.1 GW. El Reino Unido es seguido por Dinamarca (854 MW), los Países Bajos (249 MW), Bélgica (195 MW), Suecia (164 MW), Alemania (92 MW), Irlanda (25 MW), Finlandia (26 MW) y Noruega con 2.3 MW. Para agosto de 2010, la capacidad total instalada de parques eólicos marinos en aguas europeas había alcanzado los 3 GW.
A partir de octubre de 2010, los fabricantes daneses de turbinas eólicas Siemens Wind Power y Vestas han instalado el 91.8% de la capacidad mundial de energía eólica marina de 3.16 GW, aunque REpower ahora está empezando a convertirse en un actor importante. Basándose en pedidos actuales, BTM espera 15 GW más entre 2010 y 2014.
Las proyecciones para 2020 calculan una capacidad de parques eólicos de 150 GW en aguas europeas, lo que proporcionaría el 13-17% de la demanda de electricidad de la Unión Europea.
|Parque eólico||Capacidad (MW)||País||Turbinas y modelo||Puesta en servicio||Referencias| |— |— |— |— |— |— |—| |Array de Londres (Fase I)||630||Reino Unido||175 × Siemens SWT-3.6||2012||| |Greater Gabbard||504||Reino Unido||140 × Siemens SWT-3.6||2012||| |Walney||367||Reino Unido||102 × Siemens SWT-3.6||2012||| |Thanet||300||Reino Unido||100 × Vestas V90-3MW||2010||| |Horns Rev II||209||Dinamarca||91 × Siemens 2.3-93||2009||| |Rødsand II||207||Dinamarca||90 × Siemens 2.3-93||2010||| |Lynn y Inner Dowsing||194||Reino Unido||54 × Siemens 3.6-107||2008|||
Al final de 2011, había 53 parques eólicos marinos europeos en aguas de Bélgica, Dinamarca, Finlandia, Alemania, Irlanda, los Países Bajos, Noruega, Suecia y el Reino Unido, con una capacidad operativa de 3,813 MW, mientras que 5,603 MW estaban en construcción. Más de 100 GW (o 100,000 MW) de proyectos eólicos están propuestos o en desarrollo en Europa. La Asociación Europea de Energía Eólica ha establecido una meta de 40 GW instalados para 2020 y 150 GW para 2030.
Hay muchos grandes parques eólicos marinos en construcción, incluyendo el parque eólico offshore Anholt (400 MW), BARD Offshore 1 (400 MW), el parque eólico Greater Gabbard (500 MW), el parque eólico Lincs (270 MW), el Array de Londres (1000 MW), Sheringham Shoal (317 MW), y el parque eólico Walney (367 MW).
Los parques eólicos marinos valorados en aproximadamente 8.5 mil millones de euros (11.4 mil millones de dólares) estaban en construcción en aguas europeas en 2011. Una vez completados, representarán una capacidad instalada adicional de 2844 MW.
La provincia de Ontario en Canadá está persiguiendo varias ubicaciones propuestas en los Grandes Lagos, incluyendo el suspendido Trillium Power Wind 1 aproximadamente a 20 km de la costa y con una capacidad de más de 400 MW. Otros proyectos canadienses incluyen uno en la costa oeste del Pacífico.
A partir de 2012, no hay parques eólicos marinos en Estados Unidos. Sin embargo, hay proyectos en desarrollo en áreas ricas en viento de la costa este, los Grandes Lagos y la costa del Pacífico. En enero de 2012, se introdujo un enfoque regulatorio de “Smart for the Start”, diseñado para acelerar el proceso de ubicación mientras incorpora fuertes protecciones ambientales. Específicamente, el Departamento del Interior aprobó “áreas de energía eólica” frente a la costa donde los proyectos pueden avanzar más rápidamente a través del proceso de aprobación regulatoria.
La energía eólica marina puede ayudar a reducir las importaciones de energía, reducir la contaminación del aire y los gases de efecto invernadero (desplazando la generación de energía fósil), cumplir con los estándares de electricidad renovable y crear empleos y oportunidades comerciales locales. Sin embargo, según la Agencia de Información de Energía de Estados Unidos, la energía eólica marina es la tecnología de generación de energía más costosa que se considera para la implementación a gran escala. La ventaja es que el viento es mucho más fuerte en el mar, y a diferencia del viento sobre el continente, las brisas marinas pueden ser fuertes por la tarde, coincidiendo con el momento en que las personas utilizan más electricidad. Las turbinas marinas también pueden estar “ubicadas cerca de las poblaciones con gran demanda de energía a lo largo de las costas, eliminando la necesidad de nuevas líneas de transmisión terrestres”.
La mayoría de las entidades e individuos activos en la energía eólica marina creen que los precios de la electricidad crecerán significativamente a partir de 2009, ya que los esfuerzos globales para reducir las emisiones de carbono comienzan a tener efecto. BTM espera que el costo por kWh caiga a partir de 2014, y que el recurso siempre sea más que adecuado en las tres áreas de Europa, Estados Unidos y China.
El estado actual de la energía eólica marina presenta desafíos económicos significativamente mayores que los sistemas terrestres, los precios pueden estar en el rango de 2.5 a 3.0 millones de euros por MW. La turbina representa solo una tercera parte a la mitad de los costos en proyectos marinos actuales, el resto proviene de infraestructura, mantenimiento y supervisión. Las turbinas más grandes con un aumento en la captación de energía tienen más sentido económico debido a la infraestructura adicional en los sistemas marinos. Además, actualmente no existen modelos rigurosos de simulación de efectos externos en parques eólicos marinos, como los efectos de estabilidad de la capa límite y los efectos de estela. Esto causa dificultades para predecir el rendimiento con precisión, una deficiencia crítica en el financiamiento de instalaciones marinas que cuestan miles de millones de dólares. Un informe de una coalición de investigadores de universidades, industria y gobierno, establece varias cosas necesarias para reducir los costos y hacer que la energía eólica marina sea más viable económicamente:
En 2011, una compañía energética danesa afirmó que las turbinas eólicas marinas aún no son competitivas con los combustibles fósiles, pero estima que lo serán en 15 años. Hasta entonces, se necesitarán fondos estatales y de pensiones. Bloomberg estima que la energía de las turbinas eólicas marinas cuesta 161 euros (208 dólares) por MegaVatioHora.
En Belfast, la industria portuaria está siendo re desarrollada como un hub para la construcción de parques eólicos marinos, a un costo de aproximadamente 50 millones de libras esterlinas. El trabajo creará 150 empleos en construcción, así como requerirá alrededor de 1 millón de toneladas de piedra de canteras locales, lo que creará cientos de empleos más. “Es la primera mejora portuaria dedicada para la energía eólica marina”.
En 2009, la capacidad nominal promedio de una turbina eólica marina en Europa era de aproximadamente 3 MW, y se espera que la capacidad de las turbinas futuras aumente a 5 MW.
Las turbinas marinas requieren diferentes tipos de bases para su estabilidad, según la profundidad del agua. Hasta la fecha existen varias soluciones diferentes:
Las turbinas son mucho menos accesibles cuando están en el mar (requiriendo el uso de un barco de servicio para acceso rutinario, y una plataforma elevada para servicio pesado como el reemplazo de la caja de engranajes), por lo que la fiabilidad es más importante que para una turbina terrestre. Una organización de mantenimiento realiza el mantenimiento y reparación de los componentes, gastando casi todos sus recursos en las turbinas. El acceso a las turbinas es mediante helicóptero o barco de servicio. Algunos parques eólicos ubicados lejos de posibles bases terrestres tienen equipos de servicio viviendo en el lugar en unidades de alojamiento offshore.
Debido a su naturaleza remota, los sistemas de pronóstico y monitoreo de salud en turbinas eólicas marinas se volverán mucho más necesarios. Estos permitirían una mejor planificación de mantenimiento justo a tiempo, reduciendo así los costos de operación y mantenimiento. Según un informe de una coalición de investigadores de universidades, industria y gobierno (respaldado por el Centro Atkinson para un Futuro Sostenible), hacer que los datos de campo de estas turbinas estén disponibles sería invaluable para validar los códigos complejos de análisis utilizados para el diseño de turbinas. Reducir esta barrera contribuiría a la formación de ingenieros especializados en energía eólica.
La fase de planificación y permisos puede costar más de 10 millones de dólares, tomar 5-7 años y tener un resultado incierto. La industria ejerce presión sobre los gobiernos para mejorar los procesos. En Dinamarca, muchas de estas fases han sido deliberadamente simplificadas por las autoridades con el fin de minimizar las dificultades, y esta política se ha extendido a los parques eólicos costeros con un concepto llamado ‘tienda única’. Estados Unidos introdujo un modelo similar llamado “Smart for the Start” en 2012.
Algunas de las directrices para diseñar parques eólicos marinos son IEC 61400-3. Este estándar requiere que un análisis de cargas se base en condiciones externas específicas del sitio como el viento, las olas y las corrientes.
Las características del recurso eólico marino abarcan una gama de escalas espaciales y temporales y datos de campo sobre condiciones externas. Los datos necesarios incluyen la profundidad del agua, las corrientes, el fondo marino, la migración y la acción de las olas, todas las cuales impulsan la carga mecánica y estructural en posibles configuraciones de turbinas. Otros factores incluyen el crecimiento marino, la salinidad, la formación de hielo y las características geotécnicas del fondo marino o lacustre. Se necesitan varias cosas para obtener la información necesaria sobre estos temas. El hardware existente para estas mediciones incluye Detección y Medición de Luz (LIDAR), Detección y Medición de Sonido (SODAR), radar, vehículos submarinos autónomos (AUV) y sensores satelitales remotos, aunque estas tecnologías deben ser evaluadas y refinadas, según un informe de una coalición de investigadores de universidades, industria y gobierno, respaldado por el Centro Atkinson para un Futuro Sostenible.
Debido a los factores anteriores, una de las mayores dificultades con los parques eólicos marinos es la capacidad para predecir las cargas. El análisis debe tener en cuenta el acoplamiento dinámico entre los movimientos traslacionales (avance, balanceo y cabeceo) y los movimientos rotacionales (balanceo, cabeceo y guiñada) de la plataforma y los movimientos de la turbina, así como la caracterización dinámica de las líneas de amarre para sistemas flotantes. Las cimentaciones y subestructuras representan una gran fracción de los sistemas eólicos marinos, y deben tener en cuenta cada uno de estos factores.
Las turbinas eólicas marinas son menos intrusivas que las turbinas en tierra, ya que su tamaño aparente y el ruido se mitigan por la distancia. Una encuesta de 2006 por la Universidad de Delaware cerca del desarrollo propuesto de Cape Wind encontró que los residentes basaban con mayor frecuencia sus decisiones para apoyar u oponerse al parque eólico en los impactos percibidos en la vida marina, el medio ambiente, las tarifas eléctricas, la estética, la pesca y la navegación.
Energía Eólica Marina: Con la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y avanzar hacia una matriz energética más sostenible, la energía eólica marina, también conocida como energía eólica offshore,...
Parques eólicos marinos: ¿Qué son los parques eólicos marinos?: Los parques eólicos marinos son conjuntos de turbinas eólicas ubicadas en el mar o en grandes cuerpos de agua. Estas turbinas aprovechan la energía del viento...
Los parques eólicos offshore son instalaciones creadas en regiones marítimas o grandes cuerpos de agua para generar electricidad a partir del viento. Se prefieren ubicaciones offshore porque el...
¿Alguna vez te has preguntado sobre el impacto de los aerogeneradores marinos en las ballenas? Con la creciente demanda de energía renovable, estas estructuras imponentes se han convertido en una...
Energía Renovable: Protección Ambiental y Beneficios Sociales: Protección del Medio Ambiente: Generar electricidad a partir de fuentes renovables, como la eólica, solar e hidroeléctrica, produce significativamente menos contaminantes atmosféricos y emisiones de...
Un resultado de la inminente crisis energética mundial ha sido la llamada a fuentes de energía renovables y duraderas, que eventualmente reemplazarán a los combustibles fósiles. Con su historia de...