Un futuro para el viento flotante

Con más manifestantes en el agua, más jugadores importantes se están interesando en la energía eólica marina flotante.

Durante algún tiempo, la energía eólica marina flotante ha sido algo así como un nicho, pero ahora los manifestantes a gran escala están en las obras, y los grandes actores, incluidas las compañías de petróleo y gas, están tomando nota.

Erik Rijkers, Director de Desarrollo y Estrategia de Mercados de la empresa Quest Floating Wind Energy, con sede en Houston, dice: "Sin duda, el ingreso de los jugadores de petróleo y gas como desarrolladores / socios en proyectos eólicos marinos flotantes ha abierto algunos ojos a la aceleración de esta industria Equinor ahora opera con éxito el parque eólico Hywind Scotland y está planeando aplicar el concepto para reducir la huella de carbono de sus operaciones de petróleo y gas en Noruega, y parece que Aker BP lo seguirá ".

El proyecto Hywind Tampen de Equinor prevé el uso de 11 aerogeneradores flotantes para suministrar energía a las instalaciones de producción de petróleo y gas de Snorre y Gullfaks en el sector noruego del Mar del Norte.

"La petrolera italiana Repsol y el contratista noruego Aker Solutions también se unieron a la estadounidense Principle Power Inc. (PPI), mientras que Shell se unió a la danesa Stiesdal Offshore Technologies y la sueca Hexicon AB", agrega Rijkers.

El proyecto Hywind Tampen de Equinor prevé el uso de 11 aerogeneradores flotantes para suministrar energía a las instalaciones de producción de petróleo y gas de Snorre y Gullfaks. (Imagen: Equinor)

Los diseños flotantes.
Varios diseños han estado en el agua durante más de un año. Más temprano fuera de la marca fue Equinor, con su concepto Hywind spar. Un prototipo a escala se probó en la costa de Noruega antes de que Equinor abriera Hywind Scotland, un parque eólico flotante de 30MW, en Peterhead, Escocia, en 2017.

El semisub WindFloat de PPI también recibió servicios en alta mar en Portugal y ahora se está utilizando en el sitio de Kincardine Offshore Windfarm Limited cerca de Aberdeen, Escocia. La compañía, que es propiedad mayoritaria de la constructora española Cobra Wind International, tiene un consentimiento planificado para construir el sitio en una granja de 50MW usando turbinas de 8MW en el diseño WindFloat de PPI.

El año pasado, Ideol instaló versiones de sus demostradores de piscina de amortiguación en el agua de Francia (Floatgen-concreto) y Japón (Hibiki-acero), mientras que Toda Corporation tiene el proyecto GOTO en alta mar en Japón, con hasta 10 turbinas planeadas. Para este y futuros proyectos eólicos marinos flotantes, Toda Corporation ha construido una embarcación de instalación eólica submarina semisumergible dedicada de 110 metros de longitud llamada Float Riser (Hatayashi).

Se espera que otros dos diseños ingresen a aguas francesas en 2021. El proyecto piloto de EDF Energies Nouvelles en alta mar, Provence Grand Large, comprenderá tres turbinas Siemens Gamesa de 8.4MW montadas en una estructura flotante diseñada por SBM Offshore e IFP Energies Nouvelles, basada en una plataforma de pata de tensión. concepto.

El proyecto piloto de turbina flotante Groix y Belle-île de Eolfi espera ver cuatro turbinas de 6MW instaladas con cimientos diseñados por las Energías Navales de Francia, que pueden integrarse en concreto, acero o una combinación híbrida acero / concreto. Esto se fijará al fondo marino mediante un sistema de anclaje que controla sus movimientos, de acuerdo con Energías Navales.

El Tetrafloat de Stiesdal y la turbina doble Hexicon cerrarán las filas en los conceptos de primera generación que Rijkers espera que sean dominantes en el mercado hasta 2022-25. Una gama de flotadores alternativos también se encuentran en diversas etapas de desarrollo (la francesa Eolink, con un único punto amarrado, cuatro columnas flotantes; la tecnología SATH de la tecnología de alta mar Saitec de España, que consta de dos cascos cilíndricos y horizontales conectados; la suiza SeaTwirl, con una turbina de eje vertical y el Hexafloat de la firma italiana Saipem, que utiliza un contrapeso debajo de la subestructura flotante). Los pesos de estos sistemas varían desde 410 toneladas métricas por megavatio (T / MW) para un semisub de acero hasta aproximadamente 1,110T / MW para un semi de concreto.

Con proyectos en el agua, grandes desarrolladores y financieros están llegando a escala global, dice Rijkers, citando a EDPR, Eolfi, Copenhagen Investment Partners y Macquarie). "Equinor y PPI son (con varios socios de desarrollo) por ahora los principales actores en los proyectos de la costa oeste de los EE. UU., Así como en Hawai", dice. “Si bien todos los desarrolladores y diseñadores están buscando oportunidades en Asia (Eolfi / Cobra es un candidato principal en Taiwán), así como en los proyectos de 1,7 gigavatios (GW) recientemente anunciados en Corea del Sur. Esto también es cierto en Europa, donde Escocia está desarrollando nuevas rondas que incluirán vientos flotantes, así como Francia, que es modesta, por ahora, pero Quadran Energies Marines (detrás del proyecto EolMed) y Eolfi ya han anunciado el desarrollo previo de El seguimiento comercial a gran escala de sus manifestantes franceses. Por ejemplo, Eolfi está estudiando proyectos con una capacidad de 3GW en el Golfo de León y 1.5GW en alta mar en Bretaña ”.

Mirando hacia el futuro
Si bien las perspectivas para la energía eólica marina generalmente se expresan en la capacidad total de MW, el número de flotadores se considera más relevante, actualmente, para mostrar la oportunidad en el mercado, dice Rijkers. "Actualmente hay 50 unidades flotantes en proyectos en desarrollo hasta 2022, en todo el mundo, pero este número aumentará a 300 aerogeneradores flotantes para 2025 y posiblemente más de 1.500 para 2030, un aumento de cinco veces", dice. “Además, las capacidades de las turbinas están evolucionando; MHI Vestas ahora tiene turbinas de hasta 9.5 MW y GE tiene un diseño de 12 MW ”.

La clave es el costo. El gasto de capital promedio de la unidad de turbina flotante se reducirá gradualmente de unos $ 40 millones en 2022 a $ 33 millones en 2030, dice Rijkers, pero esta reducción de costos tiene mucho más potencial una vez que se haya estabilizado el mercado completo de flotadores. Él espera que eventualmente se ubique por debajo de los $ 25 millones, dependiendo de los costos de la turbina y el cable.

Eso no significa que no haya vientos en contra. En los últimos 18 meses, Quest FWE tuvo que eliminar o retrasar la fecha para el 20% de los proyectos que sigue, la mayoría de los cuales eran manifestantes que resultaron ser demasiado difíciles de financiar. "Sin embargo, hay un interés considerable por parte de la comunidad financiera", agrega, "y se cree que con cada proyecto que se ponga en línea con éxito, y cuanto más retroalimentación operativa se reciba, se reducirán los umbrales de riesgo y, por lo tanto, de financiamiento en proyectos flotantes. ”

Viento de fondo fijo y viento flotante.
Mientras que los proyectos de viento de fondo fijo están llegando a las profundidades del agua donde algunos sistemas flotantes podrían desplegarse desde 30 metros de agua, más allá de unos 60 metros de flotación tendría una clara ventaja, dice Rijkers. "En la costa noreste de los EE. UU., Las condiciones prevalecientes de los fondos marinos y del suelo pueden no ser siempre adecuadas para los conceptos de fondo fijo y la conducción de pilotes cae en una ventana 'operativa' costosa debido a las limitaciones ambientales", dice Rijkers. “Las soluciones de viento flotante pueden mostrar tener ventajas tanto técnica como económicamente en tales aguas.

“También se están desarrollando nuevas soluciones como mono cubos, un monopile con un dispositivo de succión adjunto, pero, hasta que se haya comprobado que tratan con la presencia de grandes rocas, los desarrolladores podrían estar interesados en considerar alternativas flotantes en su ingeniería de conceptos y Ingeniería y diseño de front-end ".

Un esfuerzo conjunto para crear un diseño de subestación flotante (Imagen: Ideol)

Los diseños de subestaciones flotantes toman forma.
El grupo de energía y automatización ABB no solo está aprovechando sus oportunidades en la eólica marina flotante, la firma se ha unido al diseñador francés de cimientos eólicos flotantes Ideol y STX Europe Offshore Energy para desarrollar un diseño de subestación flotante.

La idea se está desarrollando bajo un proyecto de investigación y desarrollo llamado OPTIFLOT, que también involucra a la firma francesa de procesos industriales SNEF, y se basa en el concepto de grupo de amortiguación de Ideol.

“Vemos que el interés está creciendo muy rápidamente para escalar el viento flotante en alta mar”, dice Alfredo Parres, División de ABB Power Grid, Gerente de Desarrollo de Mercado, Renovables. “Sabemos que el viento flotante en alta mar ha estado en el tablero de dibujo y ha habido algunos pilotos. El foco principal ha sido el diseño del flotador para la turbina. Ese fue el primer paso, para demostrar que puede instalar una turbina en una estructura flotante y que puede funcionar. Ahora tenemos algunos de esos que operan y eso ha empujado a los desarrolladores a ver qué sucede si va a escala completa, a 500MW-1GW. A medida que llegues tienes que pensar en la subestación ”.

Parres espera que los proyectos a gran escala se construyan a partir de 2030. Para entonces, hay algunos elementos clave por los que se puede trabajar. Uno es la industrialización y la estandarización, otro es hacer que la estructura mecánica sea operativa en el entorno marino flotante, dice. "Una vez que se abordan, el segundo mayor desafío es el cable (que tendrá que conectarse a la subestación flotante y soportar las cargas dinámicas a las que estará sujeto). Vemos mucho trabajo por hacer en esto ".

En el Reino Unido, por ejemplo, Carbon Trust tiene un proyecto que busca cables dinámicos en alta mar. "Los cables dinámicos ya se utilizan en la industria offshore ahora, pero esto requerirá un voltaje más alto, y eso es más desafiante", dice Parres. “El nivel de desarrollo es más bajo que en otros aspectos, pero aún debe asegurarse de que el diseño, las especificaciones y los estándares del equipo estén allí. Y los estándares aún no están completamente diseñados. Los estándares son importantes para racionalizar la industria ”. Esto cortará los equipos de la red eléctrica, desde los transformadores hasta los interruptores.

"Luego trabajamos en la huella, el tamaño y el peso", agrega Parres. “El peso y el tamaño son conocidos y cómo se combinan de manera inteligente para que todo el diseño del sistema sea más eficiente. La digitalización jugará su papel. Ya hemos comenzado en lo digital, pero se podría hacer mucho más. El concepto de subestación digital podría reducir la cantidad de cobre necesaria para transferir señales a la sala de control, podría ayudar en términos de mantenimiento y reducir la huella de la subestación.

Parres confía en que la solución sea viable. "Las plataformas en alta mar no serán el freno del espectáculo aquí", dice. “La mayor parte es el desarrollo de la turbina y el cable tendrá que intensificarse. Pero, avanzando hacia subestaciones a gran escala, no creo que sea el principal desafío ".