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Energía eólica que flota
A los desarrolladores de parques eólicos marinos les encantaría construir en aguas profundas a más de 32 kilómetros de la costa, donde prevalecen vientos más fuertes y estables y es menos probable que se presenten quejas sobre paisajes estropeados. Pero construir cimientos para soportar turbinas eólicas en aguas a más de 20 metros de profundidad es prohibitivamente caro. Ahora, los desarrolladores de tecnología están intensificando el trabajo en turbinas flotantes para hacer factibles estas granjas.
Con destino al océano: Desde diciembre, este prototipo de turbina eólica flotante de 80 kilovatios ha estado absorbiendo energía eólica frente a Puglia, Italia, en agua de 108 metros de profundidad, más allá de la profundidad económicamente viable para las turbinas montadas en el lecho marino. Los datos de las interacciones de la máquina con el viento y las olas informarán el diseño final y los esquemas de control para turbinas flotantes de tamaño completo.
Varias empresas están en camino de demostrar sistemas pidiendo prestado en gran medida a la tecnología de plataformas costa afuera de petróleo y gas. En diciembre, el desarrollador holandés de turbinas flotantes Tecnologías Blue H lanzó una plataforma de prueba frente a la costa sur de Italia; El mes pasado, la compañía anunció sus planes para instalar una turbina de prueba adicional frente a la costa de Massachusetts y posiblemente comenzar a construir un parque eólico completo frente a la costa italiana el próximo año. Muy cerca es INFLUENCIA , con sede en Bergen, Noruega, que recaudó $ 29 millones el otoño pasado y planea lanzar un prototipo de su turbina eólica flotante en 2010.
Si estos esfuerzos tienen éxito, podrían abrir un recurso de inmensa escala. Por ejemplo, según un Análisis de 2006 del Departamento de Energía de EE. UU., General Electric y Massachusetts Technology Collaborative , los recursos eólicos marinos en las costas del Atlántico y el Pacífico superan la generación de electricidad actual de toda la industria energética de EE. UU.
El éxito de la turbina flotante podría ser la clave para explotar ese recurso. Los parques eólicos como los instalados en Dinamarca, Alemania y otras aguas europeas y propuestos para Nantucket Sound, en Massachusetts, sufren de un suministro limitado de equipos de construcción marina, como martinetes y grúas. Emerging Energy Research, una consultora con sede en Cambridge, MA, dijo la semana pasada que el mercado global de energía eólica marina podría alcanzar los 40.000 megavatios para 2020, suficiente para alimentar a más de 30 millones de hogares en EE. UU. Y más del doble de la escala de energía eólica del año pasado. instalaciones en todo el mundo, pero solo con una capacidad de construcción marina muy ampliada. La construcción de incluso 2.000 megavatios de energía eólica marina durante los próximos cinco años requerirá un aumento significativo en la cadena de suministro marina, según Keith Hays, director de investigación de la consultora.
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Vea la construcción y el lanzamiento de una plataforma flotante de energía eólica.
Las turbinas flotantes se pueden ensamblar en tierra y remolcar a su posición, haciendo un recorrido final alrededor del cuello de botella de la construcción en alta mar. La plataforma que Blue H remolcó fuera del puerto de Brindisi en Puglia, Italia, este invierno se llama plataforma de tramo de tensión, un diseño de plataforma de petróleo y gas en alta mar convencional que flota debajo de la superficie, sostenida rígidamente en su lugar por cadenas que se ejecutan en acero u hormigón. anclas en el fondo del mar. En la parte superior hay una turbina eólica de 80 kilovatios equipada con sensores para registrar las fuerzas de las olas y el viento experimentadas a 10 kilómetros de la costa. Versiones flotantes mucho más grandes (turbinas de 2,5 megavatios y 3,5 megavatios de la escala que se utiliza en los parques eólicos marinos actuales) están en construcción por Blue H y podrían instalarse tan pronto como este otoño.
Lo que es inusual en el diseño de Blue H es el rotor de dos palas de la turbina, un diseño que perdió frente al diseño de tres palas en la década de 1990 cuando la industria de las turbinas eólicas se amplió. Martin Jakubowski, cofundador y director de tecnología de Blue H, dice que el ruido y las velocidades de rotación sorprendentemente altas que hicieron que los dos palas fueran un perdedor en tierra son irrelevantes o una ventaja en alta mar. Mientras tanto, una rotación más rápida ofrece dos beneficios. Jakubowski dice que la frecuencia de 30 a 35 revoluciones por minuto, el doble de la de una turbina de tres palas, es menos susceptible a la interferencia de la oscilación hacia adelante y hacia atrás de la plataforma bajo la acción de las olas.
Estructura de la turbina: La superestructura de acero debajo de esta turbina eólica se llama plataforma de patas de tensión, similar a la que se usa en las plataformas de petróleo y gas en alta mar. Una vez colocada en alta mar, la plataforma se mantiene rígidamente en su lugar mediante cadenas que van a un contrapeso de acero y hormigón en el lecho marino.
Una rotación más rápida también significa menos torque, lo que significa que toda la estructura se puede construir más liviana. (Consulte Energía eólica por centavos). El rotor, la caja de cambios y el generador de la turbina de 2.5 megavatios de Blue H pesarán 97 toneladas, 53 toneladas menos que la máquina más liviana del mercado con la misma potencia de salida. Esta es una gran ventaja, dice Jakubowski. Para nosotros, el peso encima es algo que tenemos que empujar hacia arriba. La turbina y la plataforma son correspondientemente más baratas de construir, dice. El resultado neto, dice Jakubowski, debería ser una fuente de energía altamente competitiva. Él estima que los parques eólicos de Blue H entregarán energía eólica a un costo de siete a ocho centavos por kilovatio-hora, aproximadamente igualando el costo actual de la generación a gas natural y la energía eólica terrestre convencional.
Y estará fuera de la vista y, por lo tanto, espera la compañía, fuera de la mente para los intereses locales en competencia, como el turismo. El sitio frente a Cape Cod donde Blue H tiene la intención de instalar una plataforma de prueba el próximo verano para su primer parque eólico de EE. UU. Estará a 23 millas de la costa.
El competidor noruego de Blue H, SWAY, está utilizando una combinación diferente de tecnología de plataforma marina y diseño de turbinas. La plataforma de SWAY es, en esencia, una boya de mástil que puede subir y bajar suavemente con la acción de las olas, por lo que requiere menos anclaje que la plataforma de pierna de tensión. La boya, una columna de casi 200 metros de altura, se sujetará con un lastre de grava de 2.400 toneladas en el lecho marino. Su turbina es de tres palas, pero a diferencia de las turbinas terrestres convencionales, se le permite mirar a favor del viento en lugar de sostenerse contra el viento para adaptarse mejor a la escora de la torre.
Paul Sclavounos, ingeniero mecánico y especialista en arquitectura naval en el MIT, cuyo laboratorio está diseñando ambos tipos de estructuras para turbinas marinas, dice que ambas compañías han elegido métodos de flotación viables, aunque cree que el enfoque spar adoptado por SWAY será mejor. adaptado a aguas turbulentas. Él dice que la plataforma de Blue H puede funcionar frente a la costa italiana, pero anclarla para manejar las olas de 30 a 40 metros que pueden levantar las tormentas de Nueva Inglaterra puede no ser económico. El costo que realmente impulsa este negocio es principalmente la base, dice Sclavounos.
Donde cuestiona a ambas firmas es en su decisión de rediseñar los aerogeneradores. Sclavounos dice que su grupo está diseñando mástiles y plataformas para transportar turbinas convencionales de cinco megavatios diseñadas para aplicaciones en alta mar en aguas poco profundas o en tierra. No desea rediseñar las turbinas para el despliegue en alta mar porque será muy caro y probablemente no sea necesario desde el principio, dice.
En opinión de Sclavounos, la economía de la industria energética ya se está acercando a un punto de inflexión que impulsará la rápida adopción de turbinas flotantes. La tecnología está esencialmente probada, dice. Sabemos que podemos diseñar [plataformas] y mástiles que no se moverán en grandes tormentas. Lo que llevará al despegue de esta industria será la economía. Cuando los mercados de comercio de emisiones de carbono comiencen a madurar, verá cómo esta industria despega, incluso sin subsidios estatales. No estamos lejos de eso.