¿Cómo funcionan los aerogeneradores flotantes?Cinco empresas acaban de ganar los primeros arrendamientos en EE. UU. para construirlos frente a la costa de California

El norte de California tiene algunos de los vientos marinos más fuertes de EE. UU., con Inmenso potencial para producir energía limpia..Pero también tiene un problema.Su plataforma continental cae rápidamente, lo que hace que la construcción de turbinas eólicas tradicionales directamente en el fondo marino sea costosa, si no imposible.

Una vez que el agua alcanza más de 200 pies de profundidad (aproximadamente la altura de un edificio de 18 pisos), estas estructuras “monopilares” quedan prácticamente fuera de discusión.

Ha surgido una solución que se está probando en varios lugares del mundo:turbinas eólicas que flotan.

En California, donde la sequía ha ejercido presión en el suministro de energía hidroeléctrica, el estado avanzando en un plan para desarrollar los primeros parques eólicos marinos flotantes del país.El dic.El 7 de septiembre de 2022, el gobierno federal subastó cinco áreas de arrendamiento a unas 20 millas de la costa de California a empresas con planes de desarrollar parques eólicos flotantes.Las ofertas fueron más bajos que los arrendamientos recientes frente a la costa atlántica, donde los parques eólicos pueden anclarse al fondo marino, pero siguen siendo importantes, y en conjunto superan 757 millones de dólares.

Entonces, ¿cómo funcionan los parques eólicos flotantes?

Tres formas principales de hacer flotar una turbina

Una turbina eólica flotante Funciona igual que otras turbinas eólicas. – el viento empuja las palas, lo que hace que el rotor gire, lo que impulsa un generador que genera electricidad.Pero en lugar de tener su torre incrustada directamente en el suelo o en el fondo marino, una turbina eólica flotante se asienta sobre una plataforma con líneas de amarre, como cadenas o cuerdas, que se conectan a anclas en el fondo marino.

Estas líneas de amarre mantienen la turbina en su lugar contra el viento y la mantienen conectada al cable que envía su electricidad de regreso a la costa.

La mayor parte de la estabilidad la proporciona la propia plataforma flotante.El truco consiste en diseñar la plataforma de manera que la turbina no se incline demasiado con fuertes vientos o tormentas.

Hay tres tipos principales de plataformas:

• Una plataforma de boya de mástil es un cilindro hueco largo que se extiende hacia abajo desde la torre de la turbina.Flota verticalmente en aguas profundas, cargado con lastre en el fondo del cilindro para bajar su centro de gravedad.Luego se ancla en su lugar, pero con líneas flojas que le permiten moverse con el agua para evitar daños.Se han instalado boyas de percha utilizado por la industria del petróleo y el gas durante años para operaciones offshore.

• Las plataformas semisumergibles cuentan con grandes cascos flotantes que se extienden desde la torre, también anclados para evitar la deriva.Los diseñadores han sido experimentando con múltiples turbinas en algunos de estos cascos.

• Las plataformas con patas tensas tienen plataformas más pequeñas con líneas tensas que van directamente al piso de abajo.Estos son más ligero pero más vulnerable a terremotos o tsunamis porque dependen más de las amarras y anclas para su estabilidad.

Cada plataforma debe soportar el peso de la turbina y permanecer estable mientras la turbina funciona.Puede hacerlo en parte porque la plataforma hueca, a menudo hecha de grandes estructuras de acero u hormigón, proporciona flotabilidad para sostener la turbina.Dado que algunos pueden ensamblarse completamente en puerto y remolcarse para su instalación, podrían ser mucho más barato que las estructuras de fondo fijo, que requieren embarcaciones especiales para instalación en sitio.

Las plataformas flotantes pueden soportar turbinas eólicas que pueden producir 10 megavatios o más de energía, eso es similar en tamaño a otras turbinas eólicas marinas y varias veces mayor que 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 están lejos de la costa en lugares con cientos de pies de agua debajo, como frente a los EE. UU.Costa Oeste, los Grandes Lagos, el Mar Mediterráneo y la costa de Japón.

Estados UnidosLas áreas de arrendamiento subastadas a principios de diciembre cubren aproximadamente 583 millas cuadradas en dos regiones: una frente a Morro Bay, en el centro de California, y la otra cerca de la frontera del estado de Oregón.El agua frente a California se vuelve profunda rápidamente, por lo que cualquier parque eólico que esté incluso a unos pocos kilómetros de la costa requerirá turbinas flotantes.

Una vez construidos, los parques eólicos en esas cinco zonas podrían proporcionar alrededor de 4,6 gigavatios de electricidad limpia, suficiente para alimentar a 1,5 millones de hogares, según 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 arrendamiento se someterán a una revisión antimonopolio del Departamento de Justicia y luego a un largo proceso de planificación, permisos y revisión ambiental que normalmente lleva varios años.

A nivel mundial, ya están funcionando en Europa y Asia varios proyectos de demostración a gran escala con turbinas eólicas flotantes.El Proyecto Hywind Escocia se convirtió en el primer parque eólico flotante marino a escala comercial en 2017, con cinco turbinas de 6 megavatios sostenidas por boyas diseñadas por el La empresa energética noruega Equinor.

Equinor Viento EE.UU. tuvo una de las ofertas ganadoras frente a la zona central de California.Otro postor ganador fue Participaciones en energía eólica marina de RWE.RWE opera parques eólicos en Europa y ha tres proyectos de demostración de turbinas eólicas flotantes.Las otras empresas involucradas – Socios de infraestructura de Copenhague, Invenergia y Vientos del océano – tener arrendamientos en la costa atlántica o parques eólicos marinos existentes.

Si bien los parques eólicos marinos flotantes se están convirtiendo en una tecnología comercial, todavía existen desafíos técnicos que deben resolverse.El movimiento de la plataforma puede provocar mayores fuerzas sobre las palas y la torre, y una aerodinámica más complicada e inestable.Además, a medida que las profundidades del agua aumentan, el costo de las líneas de amarre, las anclas y el cableado eléctrico puede llegar a ser muy alto, por lo que se necesitarán tecnologías más baratas pero aún confiables.

Pero podemos esperar ver más turbinas marinas sostenidas por estructuras flotantes en un futuro próximo.

Este artículo se actualizó con la primera venta de arrendamiento.