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Plataformas flotantes: ¿un futuro prometedor para las energías renovables en alta mar?

Plataformas flotantes: ¿un futuro prometedor para las energías renovables en alta mar?

El prototipo de aerogenerador flotante Windfloat en Agucadora, Portugal [Fuente de la imagen: Wikimedia Commons]

Cada vez más, como se informa en Interesting Engineering por Trevor English, las empresas de energía solar como la japonesa Kyocera están construyendo nuevas plantas de energía solar en plataformas flotantes desplegadas en lagos y embalses. Kyocera ya tiene tres de ellos en funcionamiento y también está preparando un nuevo megaproyecto para su despliegue en un depósito de agua potable detrás de la presa Yamakura, 32 kilómetros al este de Tokio.

Como explica Trevor English, además de generar electricidad, la energía solar flotante ayuda a enfriar los paneles, lo que los hace más eficientes y también da sombra y enfría el agua, evitando o restringiendo la propagación del crecimiento de algas potencialmente dañinas. Estos proyectos también ayudan a disminuir la tasa de evaporación del agua, ayudando así a preservar los niveles de agua durante los veranos cada vez más calurosos.

Los japoneses no son los únicos que han comenzado a desplegar energía solar flotante. En 2014, India construyó 50 MW de energía solar flotante que cubren 1,27 millones de metros cuadrados y también ha comenzado a implementar proyectos similares y más pequeños en los diversos canales dentro del estado de Gujarat. Singapur también ha estado participando en este juego.

La razón de ser de estos proyectos es más o menos idéntica: falta de espacio para desplegar energía solar terrestre convencional. Sin embargo, el principio de plataforma flotante no se limita a la energía solar. De hecho, el sector de la energía eólica mundial ha estado implementando parques eólicos flotantes durante varios años, la tecnología también es adecuada para proyectos de energía marina, y hay una serie de ingeniosos diseños híbridos 'flotando' que involucran enfoques de múltiples tecnologías como la energía eólica. y solar.

Antes de la reciente aparición de estos proyectos solares flotantes, las plataformas flotantes se han utilizado en gran medida para la recopilación de datos con el fin de reducir costos. Por ejemplo, en 2014, la empresa francesa Nass & Wind Offshore desplegó una plataforma flotante de 12 metros de diámetro que incorpora una gama de instrumentos de medición para recopilar datos sobre la velocidad del viento y las condiciones del mar frente a la costa de Bretaña. Aproximadamente al mismo tiempo, Mainstream Renewable Power implementó el primer dispositivo comercial de medición de viento LiDAR flotante del Mar del Norte en la plataforma de investigación y anemometría marina de Narec, frente a la costa de Northumberland.

El sistema de recopilación de datos flotante FLS200, basado en LiDAR, desarrollado por Eolos Solutions [Fuente de la imagen: Eolos]

Las turbinas eólicas flotantes ciertamente no son nuevas, pero aún están en su infancia, en gran parte restringidas a varios proyectos de demostración. La idea ha existido desde al menos 2006 cuando los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) diseñaron una turbina de este tipo con cables de acero que sujetan las esquinas de la plataforma al lecho marino. Japón tomó la delantera en 2009 con un proyecto de demostración desplegado frente a la costa de Noruega y otro frente a la costa de Portugal en 2011. Actualmente, Japón tiene tres proyectos eólicos marinos flotantes en funcionamiento, incluida la primera subestación flotante del mundo. Tiene más proyectos de demostración en trámite.

Estados Unidos sigue adelante con planes para desarrollar una matriz de turbinas flotantes precomerciales frente a la costa oeste del Pacífico. Los tres países europeos más involucrados con la energía eólica marina flotante son Francia, Portugal y Escocia.

En junio de 2015, el Energy Technology Institute (ETI) identificó la energía eólica marina flotante como una de las opciones tecnológicas líderes para la descarbonización del sistema energético del Reino Unido, que proporciona alrededor de 8-16 GW de capacidad de generación eólica marina.

Los parques eólicos marinos flotantes podrían tener una serie de beneficios además de sus primos convencionales. Para empezar, cualquier parque eólico desplegado en aguas más profundas estará fuera de la vista de las zonas costeras, reduciendo así la oposición a su desarrollo. También podrán aprovechar los vientos más fuertes en el mar, generalmente de 30 a 100 millas de distancia de la costa, generando así más energía. Sin embargo, los proyectos convencionales de aguas profundas son costosos, en gran parte debido al costo de los cimientos. Las plataformas eólicas marinas flotantes evitarán esto. Además, en lugar de construirse en el sitio, pueden ensamblarse en tierra y remolcarse mar adentro, lo que ayuda a reducir los costos de construcción, particularmente con respecto al requisito de embarcaciones de instalación de carga pesada.

Los mercados de energía eólica marina que cada vez se han centrado más en el enfoque de plataforma flotante son Japón, Estados Unidos y varios países europeos, así como el Reino Unido. Potencialmente, la energía eólica marina flotante podría ser particularmente aplicable al Mediterráneo y la costa atlántica. Desafortunadamente, la tecnología aún está en su infancia y, por lo tanto, aún no se ha demostrado completamente a gran escala. En la actualidad, hay más de treinta proyectos eólicos marinos flotantes actualmente en desarrollo en todo el mundo, pero de estos, solo cinco se han demostrado a gran escala (más de 1 MW).

Al igual que con otras tecnologías incipientes, el gobierno debe apoyar su pleno desarrollo potencial. Si se proporciona esto, una serie de proyecciones de costos indican que la energía eólica marina flotante podría alcanzar la paridad de costos con la energía eólica marina de fondo fijo convencional en algún momento de la década de 2020, con un costo nivelado de energía (LCOE) de £ 85- £ 95 por MWh para grandes proyectos a escala comercial. Se podrían lograr más reducciones de costos con el tiempo.

Otra tecnología que ha adoptado el enfoque de plataforma flotante es la energía térmica. Recientemente, la empresa de servicios profesionales Bureau Veritas (BV) otorgó la Aprobación en Principio (AiP) para una nueva plataforma flotante de 6,700 toneladas, cuatro pisos y 1 MW llamada Ocean Thermal Energy Converter (OTEC) que podrá generar energía a partir del calor. en el océano.

La tecnología ha sido desarrollada por el Instituto de Investigación de Buques e Ingeniería Oceánica de Corea (KRISO), aunque el principio se ha debatido durante muchos años y se planteó por primera vez en la década de 1880. Antes de la aparición de este nuevo proyecto coreano, el único dispositivo OTEC en funcionamiento era el supervisado por la Universidad Saga en Japón. Según Pelc y Fujita (2000), se podrían generar hasta 88.000 teravatios hora de energía por año sin afectar la estructura térmica del océano en el que se despliegan estos dispositivos. Los dispositivos pueden producir agua fría como subproducto que se puede utilizar para aire acondicionado y refrigeración. Japón ha sido la nación que más ha contribuido al desarrollo de OTEC, desde alrededor de 1970 cuando la Compañía de Energía Eléctrica de Tokio construyó un proyecto de OTEC en la isla de Nauru. Estados Unidos también ha desarrollado proyectos OTEC, particularmente frente a la costa de Hawái y la India probó un dispositivo piloto cerca de Tamil Nadu en 2002.

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El nuevo dispositivo OTEC podrá funcionar las 24 horas. Utiliza el diferencial de temperatura entre el agua fría en profundidad y el agua más caliente cerca de la superficie para generar energía a través de un circuito cerrado de fluido de trabajo. Este se vaporiza, impulsando un turboalternador que genera la energía. Luego se condensa y se cicla a través del sistema.

El OTEC se desplegará inicialmente frente a la costa de South Tarawa en el Océano Pacífico Sur, en aguas de 1.300 metros de profundidad. Si el proyecto tiene éxito, se ampliará para producir un dispositivo a escala comercial de 100 MW.

Si la tecnología se puede demostrar con éxito y los gobiernos están dispuestos a apoyarla durante su desarrollo, la energía renovable flotante tiene un futuro brillante. Varias voces dentro del sector son optimistas, en particular, más recientemente, el profesor Carl Ross de la Universidad de Portsmouth, quien a principios de este año sugirió que el futuro podría ver islas flotantes que incorporen tecnologías de energía solar, eólica y mareomotriz, generando energía muy lejos para ver dónde serían inmunes a la oposición con respecto al ruido y la fealdad e incluso podrían proporcionar hogares para pequeñas comunidades de personas. Estas islas estarían ancladas al lecho marino mediante pilares tubulares y podrían soportar turbinas eólicas con paneles solares que cubran la superficie y dispositivos de energía de las mareas debajo de ellas. Las áreas adecuadas para el despliegue podrían incluir el Mar del Norte, la costa oeste de Escocia y posiblemente los tramos iniciales del Canal de la Mancha.

Esta es una visión bastante intrigante, pero no hay duda de que la energía renovable flotante es una tecnología muy emocionante con mucho potencial para la transformación del sistema energético global si se puede desarrollar y comercializar con éxito.

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