QUÉ ES LA ENERGÍA EÓLICA MARINA

¿Sabes cómo funcionan los parques eólicos marinos?

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La energía eólica marina es aquella fuente de energía limpia y renovable que se obtiene al aprovechar la fuerza del viento que se produce en alta mar, donde este alcanza una velocidad mayor y más constante debido a la inexistencia de barreras. Para explotar al máximo este recurso, se desarrollan megaestructuras asentadas sobre el lecho marino y dotadas con las últimas innovaciones técnicas. Descubre cómo son y cómo funcionan estos auténticos colosos del mar.

¿QUÉ VENTAJAS TIENE LA ENERGÍA EÓLICA MARINA?

  • Es un tipo de energía renovable, inagotable y no contaminante.
  • El recurso eólico que existe en el mar es mayor que en tierra (hasta el doble que en un parque terrestre medio).
  • Al ubicarse mar adentro, el impacto visual y acústico es muy pequeño, por lo que se pueden aprovechar superficies muy extensas. Gracias a esto, los parques eólicos marinos suelen tener varios cientos de megavatios de capacidad instalada.
  • La facilidad del transporte marítimo —que posee pocas limitaciones respecto a la carga y las dimensiones en comparación con el terrestre— ha hecho posible que en el mar los aerogeneradores alcancen potencias unitarias y tamaños mucho mayores que en tierra.

¿DÓNDE PUEDEN INSTALARSE LOS PARQUES EÓLICOS MARINOS?

En la actualidad, los parques eólicos marinos se ubican en aguas no muy profundas (hasta 60 metros de calado) y alejados de la costa, las rutas de tráfico marino, las instalaciones estratégicas navales y los espacios de interés ecológico.

Según el último informe de la asociación europea de energía eólica WindEurope, Eólica marina en Europa: tendencias y estadísticas clave 2018, publicado en febrero de 2019, los parques europeos tienen una profundidad media de 27,1 metros (solo un poco menos que el año anterior) y se encuentran a una distancia media de 33 kilómetros de la costa, frente a los 41 km de media registrados en el informe de 2017. Reino Unido es el país con mayor capacidad instalada en Europa, con un total de 44% de todas las instalaciones de energía eólica marina (en MW). Le siguen Alemania (34%), Dinamarca (7%), Bélgica (6.4%) y Holanda (6%).

FUNCIONAMIENTO DE UN PARQUE EÓLICO MARINO

¿Cómo funciona un parque eólico marino?
¿Cómo funciona
un parque eólico marino?
1
La fuerza del viento hace girar las palas.
2
Las palas están unidas a la turbina a través del buje.
3
El eje lento gira a la misma velocidad que las palas
(7 - 12 vueltas por minuto).
4
La multiplicadora eleva la velocidad más de 100 veces y la transfiere al eje rápido.
5
El eje rápido (+1.500 revoluciones por minuto) transmite esa velocidad al aerogenerador*.
6
El aerogenerador transforma la energía cinética que recibe en electricidad.
7
La electricidad producida en el generador es conducida por el interior de la torre.
8
El convertidor transforma la corriente continua en corriente alterna.
9
El transformador eleva la tensión (33 kV - 66 kV) para poder transportar la corriente por el parque.
10
La electricidad se transmite mediante cables submarinos hasta la subestación.
11
En la subestación, la electricidad se convierte en corriente de alto voltaje (+150 kV).
12
La electricidad se transporta a través de la red de distribución hasta los hogares.
(*) Algunas tecnologías utilizan generadores de baja velocidad acoplados directamente al eje lento.

 

 VER INFOGRAFÍA: ¿Cómo funciona un parque eólico marino? [PDF]

Conoce el proceso al detalle

La energía eléctrica se produce en el aerogenerador, una estructura mastodóntica que se fija en el lecho marino mediante distintos tipos de soportes. Cuenta con un controlador que inicia y detiene la turbina según las condiciones climáticas, así como con un mecanismo que determina la dirección del viento y le permite orientarse correctamente. La estructura —cuya altura depende de la orografía de la superficie marina— va dotada de un sistema de balizamiento, con luces y colores específicos que hacen que resulte muy visible al tráfico marítimo y aéreo para conseguir la máxima seguridad.

La fuerza del viento hace girar las palas del aerogenerador, que están diseñadas para captar al máximo esa energía cinética: pueden moverse incluso con vientos muy suaves, desde 11 kilómetros por hora. Las palas están unidas a la turbina a través del buje, que a su vez está conectado al eje lento, que gira a la misma velocidad de las aspas (entre 7 y 12 revoluciones por minuto). Una multiplicadora eleva esa velocidad más de 100 veces y la transfiere al eje rápido, que se mueve a más de 1.500 revoluciones por minuto y transmite dicha fuerza al aerogenerador (algunas tecnologías utilizan generadores de baja velocidad acoplados directamente al eje lento). Es allí donde la energía cinética se transforma en electricidad.

La electricidad es conducida por el interior de la torre hasta la base, donde un convertidor la transforma en corriente alterna. A continuación, se traslada a través de cables submarinos hasta un transformador que eleva la tensión (a entre 33 y 66 kV) para que sea posible transportarla por el parque. Desde allí se conduce hasta la subestación, que convierte la electricidad en corriente de alto voltaje (más de 150 kV) para llevarla a los hogares a través de la red de distribución.

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¿CÓMO HAN EVOLUCIONADO LOS AEROGENERADORES MARINOS?

La capacidad de las turbinas en alta mar ha aumentado notablemente durante la última década, según el informe Eólica marina en Europa: tendencias y estadísticas clave 2018 de WindEurope, y ese año comenzaron a implementarse aerogeneradores de casi 9 MW de capacidad. El estudio destaca que la capacidad media de los parques eólicos marinos en construcción en Europa alcanza los 561 MW, mientras que en 2018 la capacidad media por aerogenerador es de 6,8 MW, un 15% más que en 2017. Solo entre 2007 y 2017 la potencia de las turbinas aumentó un 102%.

Esta evolución se aprecia claramente en los proyectos de eólica marina desarrollados por el grupo Iberdrola: West of Duddon Sands, Wikinger, East Anglia ONE, Saint-Brieuc, Vineyard Wind y Baltic Eagle.

Evolución de la potencia unitaria

y del rotor de nuestro aerogeneradores marinos

120 m 3,6 MW

West of Duddon sands

Mar de Irlanda
(Reino Unido)
Operativo desde 2014
135 m 5 MW

Wikinger

Mar Báltico
(Alemania)
Operativo desde 2017
154 m 7 MW

East Anglia One

Mar del Norte
(Reino Unido)
Operativo desde 2020
8 MW 167 m

Saint-Brieuc

Bahía de Saint-Brieuc
(Francia)
En construcción
174 m 9,5 MW

Baltic Eagle

Mar Báltico
(Alemania)
En construcción
220 m 13 MW

Vineyard Wind 1

Massachusetts
(EE.UU.)
En construcción

 

Descubre cómo ha aumentado la potencia de las turbinas

West of Duddon Sands fue el primer parque de estas características puesto en marcha por la compañía, en 2014. Situado en el mar de Irlanda (Reino Unido), cuenta con 108 aerogeneradores que proporcionan un total de 388,8 MW de potencia, 3,6 MW cada uno. La circunferencia descrita por las palas de cada turbina —también llamada rotor— alcanzaba ya los 120 metros de diámetro.

Desde entonces, la potencia de los aerogeneradores ha experimentado un gran avance. Así, en el parque eólico marino de Wikinger, localizado en el mar Báltico alemán y operativo desde finales de 2017, cada una de las 70 turbinas proporciona 5 MW y tiene un diámetro de giro de 135 metros. Se consigue de este modo una capacidad total instalada de 350 MW, apenas 30 por debajo del británico pero con 38 aerogeneradores menos.

Más significativas aún son las mejoras introducidas en East Anglia ONE, un macroproyecto de energía eólica marina operativo desde 2020. Con 102 turbinas de 7 MW de potencia unitaria y 154 metros de rotor, East Anglia ONE es el mayor parque eólico marino del mundo al suministrar 714 MW. Es decir, con seis turbinas menos que West of Duddon Sands, East Anglia ONE proporciona casi el doble de potencia.

En el parque de Saint-Brieuc, el primer gran proyecto de eólica marina llevado a cabo por el grupo en la Bretaña francesa, se instalarán aerogeneradores de 8 MW y 167 metros de diámetro de giro. Se conseguirá así una capacidad instalada total de 496 MW con tan solo 62 turbinas.

No obstante, la mayor potencia unitaria la encontraremos en Vineyard Wind 1 y Baltic Eagle. Vineyard Wind 1, el primer parque eólico marino desarrollado por la compañía en EE. UU., contará con una capacidad instalada de 800 MW suministrada por aerogeneradores de 13 MW y 220 metros de rotor. Baltic Eagle, por su parte, se construirá junto a Wikinger, en Alemania, y tendrá 476 MW de capacidad generada por 52 turbinas de 174 metros de rotor y 9,5 MW.

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El desarrollo de nuevos tipos de cimentaciones que permitan ubicar estas instalaciones a mayor distancia de la costa y la continua evolución en la potencia y el diseño de los aerogeneradores son solo algunos de los progresos a los que asistiremos en los próximos años. Unos avances que, sin duda, auguran un largo y próspero futuro para los parques eólicos marinos.
 

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ENERGÍA EÓLICA MARINA

¿Qué es la energía eólica marina?

La energía eólica marina es aquella cuya fuente de energía es la obtenida al aprovechar la fuerza del viento que se produce en alta mar, donde este alcanza una velocidad mayor y es más constante pues no existen barreras. Para explotar al máximo este recurso, se desarrollan megaestructuras asentadas sobre el lecho marino y dotadas con las últimas innovaciones técnicas.

¿Cuáles son los beneficios de la energía eólica marina?

Al ser un tipo de energía renovable, sus beneficios son muchos pues es inagotable (el viento es un recurso ilimitado) y no contaminante (se trata de una energía con unas bajas emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), los principales responsables del calentamiento global).

El viento que sopla en el mar es mayor que el que lo hace en tierra firme, llegando incluso a duplicarse la producción si se compara con un parque terrestre medio. Además, tanto el impacto visual como acústico es bajo y gracias a ello, su capacidad instalada es mayor que en tierra, llegando a los cientos de megavatios. Por otro lado, la facilidad del transporte marino consigue que se alcancen potencias unitarias y tamaños mucho mayores que en la tierra.

¿Qué diferencia los parques eólicos terrestres de los parques eólicos marinos?

La diferencia principal radica en la dificultad tecnológica para su construcción, ya que las construcciones y su mantenimiento son más complejas al tener que realizarse en el entorno marino bajo muy estrictas medidas de seguridad. La construcción y operación de parques en el mar requiere la utilización de medios logísticos muy especializados. Por otro lado, la capacidad para generar electricidad es mayor en el ambiente marino, pues el recurso eólico es superior y más regular que en tierra firme, proporcionando mayor generación eléctrica. La facilidad de traslado de los diferentes componentes de la instalación de los parques es mayor en el mar, por lo que se están utilizando aerogeneradores de potencias unitarias superiores a los 10 MW, llegando incluso a los 15 MW de potencia. En tierra firme aumenta la dificultad de transporte, consolidándose potencias unitarias de entorno los 5 MW.

Debido a las limitaciones de acceso durante la operación, los elementos de los parques requieren una mayor fiabilidad por lo que los componentes se diseñan con unos niveles de redundancia superiores a los de los parques terrestres.

¿Qué impacto ambiental tiene un parque eólico marino?

Para instalar un parque eólico marino es necesario contar con una Declaración de Impacto Ambiental (DIA) positiva además de un estudio favorable de la compatibilidad del parque con otros usos del espacio marítimo. Para ello, hay que realizar unos estudios muy rigurosos y exigentes durante los años previos que incluyen entre otros el análisis de la compatibilidad del parque con la navegación, fauna marina, avifuana, rutas de migración, dinámica de transporte de sedimentos, etc. Estos estudios se complementan con una monitorización exhaustiva de estos aspectos durante las fases de construcción y explotación del parque.

Con el objetivo de proteger el entorno donde se implantan los parques, la industria eólica marina está utilizando soluciones técnicas punteras y muy innovadoras. Por ejemplo, Iberdrola ha utilizado sistemas avanzados de mitigación de ruido durante la construcción de parques marinos como las cortinas de burbujas submarinas empleadas en el proyecto de Wikinger en el mar Báltico. Este sistema permite evitar la afección a mamíferos marinos durante la construcción.

Tipos de parques eólicos marinos:

Por el tipo de anclaje del aerogenerador, distinguimos dos tipos:

Aerogeneradores marinos con cimentación fija:

Se caracterizan por tener una estructura de apoyo con cimentación fija sobre el suelo marino. Este tipo de cimentación, a su vez, puede ser distinta: con monopilote (la torre se cimenta sobre un gran cilindro de acero empotrado en el fondo marino); de apoyo por gravedad (requiere una plataforma de hormigón o acero de gran masa y superficie que se apoya directamente sobre el lecho marino que se prepara previamente); y usando jackets (estructuras de acero reticulares con tres o cuatro puntos de anclaje en el fondo marino). La tecnología actual de cimentaciones fijas se utiliza actualmente en emplazamientos de hasta 60 m de profundidad.

Aerogeneradores marinos sobre plataforma flotante:

Este tipo de emplazamientos abren la puerta a parques más alejados de la costa en zonas de gran profundidad. Las bases flotantes permiten desplegar aerogeneradores en extensas áreas marinas con gran potencial de viento. Con este tipo de técnica, la restricción de profundidad viene marcada por el tendido de las infraestructuras eléctricas submarinas de evacuación, capaces de llegar a cientos de metros de profundidad.

Según el sistema de anclaje al fondo marino se clasifican como: monopilar flotante o spar, plataforma semisumergible y plataforma de apoyo en tensión.