Ingeniería offshore: ¿pros y contras de los aerogeneradores eólicos marinos en las plataformas flotantes?

Hoy en día, las turbinas marinas desplegadas en el fondo marino son generalmente estructuras del tipo monopile o jacket. Estas estructuras están restringidas a aguas de menos de 50 metros de profundidad. Esto descarta, por tanto, lugares con mayores potenciales de viento y, a menudo, el acceso a grandes áreas. Las estructuras flotantes, al eliminar la restricción de profundidad y facilitar la configuración de la turbina, podrían abrir el camino para la generación de energía desde aguas más profundas. Las estructuras flotantes podrían cambiar el juego a este respecto.

Ilustración I: plataforma eólica flotante.

¿Son las plataformas flotantes el futuro de la energía marina renovable?

Es difícil saberlo todavía. Las plataformas flotantes han sido baluartes de las industrias de petróleo y gas durante décadas. Si podemos usar una plataforma flotante para perforar desde la superficie del océano hacia abajo a través de kilómetros de roca madre, ¿qué tan difícil podría ser montar una turbina eólica u otro convertidor de energía marina en una plataforma flotante y transmitir electricidad de regreso al continente en cables?

Las plataformas flotantes ofrecen a la industria eólica marina dos oportunidades decisivas:

• Permiten el acceso a ubicaciones de aguas profundas. En aguas a más de 50 metros de profundidad, ofrecen acceso a grandes áreas con un fuerte recurso eólico y proximidad a centros de población. Para algunos países, como los que tienen una plataforma continental estrecha, los dispositivos flotantes ofrecen la única oportunidad para el despliegue eólico marino a gran escala.
• Facilitan la puesta en marcha de la turbina. En condiciones de profundidad media (30-50 metros), pueden ofrecer a tiempo una alternativa de menor costo a los cimientos de fondo fijo, dado el potencial para la estandarización de los diseños de estructuras y el uso de recipientes de instalación de bajo coste y fácilmente disponibles.

Además, las plataformas flotantes ofrecen generalmente beneficios ambientales en comparación con los diseños fijos al fondo debido a la actividad menos invasiva en el fondo marino durante la instalación.

Los ingenieros que abordan esta pregunta tienen mucho en qué pensar. La mayoría de sus debates se formarán a lo largo de las ventajas y desventajas de las plataformas flotantes para la energía marina renovable.

¿En qué tipologías se están investigando?

Las principales tipologías estructurales offshore diseñadas son:

Ilustración II: tipologías estructurales offshore.

Ventajas de las plataformas flotantes

Invisible desde tierra. La gente en tierra no tiene que mirar plataformas flotantes, que pueden desplegarse más allá del horizonte y proteger las preciosas vistas del océano. Esto hace que el viento en alta mar sea más políticamente aceptable.

Implementación simplificada y flexible. Una plataforma de turbina eólica flotante puede ser remolcada hacia la mar totalmente construida. Potencialmente, esto podría ser mucho más simple y menos costoso que los barcos especializados necesarios para desplegar parques eólicos integrados. Sin embargo, tenga en cuenta que aún se necesitaría una instalación portuaria especial para la fase de construcción, por lo que no está claro cuánto ahorro produce a corto plazo.

Mayores profundidades de agua. Los proyectos fijos de energía renovable en alta mar funcionan mejor en aguas poco profundas, generalmente a menos de 200 pies (61 metros). Las plataformas flotantes, por el contrario, pueden desplegarse en aguas de hasta 800 metros de profundidad o incluso más.

Vientos más fuertes y confiables. Cerca de la costa, el aire en movimiento se vuelve mucho más turbulento y disperso. A pocos kilómetros de la costa, los vientos son más potentes y confiables, generando mucha más electricidad potencial. Al mismo tiempo, los fabricantes están construyendo turbinas eólicas cada vez más grandes para captar más aire, por lo que tiene sentido que se utilicen en plataformas flotantes.

Las turbinas se pueden cambiar. Si una turbina eólica fija falla y tiene que ser reemplazada, es un proyecto increíblemente complejo. Las plataformas flotantes, por el contrario, se pueden remolcar o quitar rápida y fácilmente en su lugar.

Inspecciones y mantenimiento más fáciles. Esto es más cierto con los sistemas de energía de olas y mareas que se implementan bajo el agua. Los sistemas fijos son mucho más difíciles de inspeccionar y reparar que los sistemas flotantes.

Ilustración II: Turbina flotante. Fuente: Anónimo

Desventajas de las plataformas flotantes

Comparaciones de costos. La tecnología eólica marina fija se vuelve más madura cada año, reduciendo los costos totales con cada nueva innovación. Mientras estos costos sigan cayendo, las plataformas flotantes enfrentarán desafíos desalentadores para atraer inversores.

Ingeniería sin resolver. Algunos sistemas de plataforma flotante están en el agua, pero no lo suficiente como para proporcionar una imagen clara de la plataforma óptima. Se requerirá una plataforma estándar que pueda fabricarse a escala para producir las economías que hacen viables las plataformas en alta mar.

Preguntas ambientales. Los aerogeneradores eólicos flotantes requieren anclajes en el fondo marino y cables o cadenas de conexión que pueden alterar los ecosistemas marinos. Aunque la mayoría de los biomas pueden adaptarse a la interrupción temporal de la construcción, siempre existe el potencial de crear arrecifes artificiales que inviten a especies invasoras. Los efectos sobre los animales migratorios como las ballenas y las aves también son desconocidos.

Complejidades de cable. Se requieren cables de servicio extra pesado para fijar las plataformas flotantes en su lugar y soportar los estragos de las olas y el agua salada. Los proveedores en este espacio necesitarán una amplia experiencia tanto en líneas de amarre en alta mar como en cables de transmisión de electricidad.

No descarte el potencial de las plataformas flotantes

Los ingenieros civiles están muy entusiasmados con la idea y el reto de adaptarse a las actuales necesidades del sector, enfocando su ingenio en las energías renovables marinas, apostando a las tipologías flotantes, no obstante, puede que no suceda tan pronto como lo preferiríamos, pero mientras las naciones de todo el mundo establezcan puntos de referencia para aprovechar el potencial de la energía renovable, seguirán mirando sus costas, y más allá.

Referencias: Videos
https://youtu.be/AR6KmuLJ9Do
https://youtu.be/QXg1u5vH92U
https://youtu.be/r9rY3O4sGsI

Autor: Luciano Sanz Yavarone. Docente del Master en Diseño, Construcción y Explotación de Puertos, Costas y Obras Marítimas Especiales de EADIC.