Un aerogenerador marino de energía eólica es un dispositivo diseñado para capturar la energía cinética del viento en el océano y convertirla en energía eléctrica utilizable. Funciona mediante la rotación de hélices o palas, que están conectadas a un generador eléctrico.
El principio básico detrás del funcionamiento de un aerogenerador marino es la conversión de la energía cinética del viento en energía mecánica a través de las palas del rotor. Estas palas están diseñadas aerodinámicamente para capturar la máxima cantidad de energía del viento.
El viento, al soplar sobre las palas del rotor, ejerce una fuerza que las hace girar. Esta rotación se transmite a un eje principal, que está conectado al generador eléctrico. El eje del rotor gira a una velocidad proporcional a la velocidad del viento y transmite este movimiento al generador.
El generador eléctrico convierte entonces la energía mecánica del movimiento rotativo en energía eléctrica. Esto se logra mediante el uso de un sistema de imanes y bobinas que generan corriente eléctrica cuando el rotor gira. La corriente eléctrica generada se transporta a través de cables submarinos hasta tierra firme para su distribución y uso.
Para optimizar el rendimiento de un aerogenerador marino, se utilizan sistemas de control que ajustan automáticamente la orientación de las palas del rotor para aprovechar al máximo la velocidad y dirección del viento. Además, se emplean sistemas de monitoreo y mantenimiento remoto para garantizar un funcionamiento eficiente y seguro de los aerogeneradores en entornos marinos exigentes.
Los aerogeneradores marinos pueden instalarse en plataformas fijas o flotantes, dependiendo de la profundidad del agua y otras consideraciones geográficas y técnicas. Las plataformas flotantes suelen estar ancladas al lecho marino mediante sistemas de fijación, lo que permite su despliegue en aguas más profundas donde los aerogeneradores fijos no son viables.
Fabricantes de aerogeneradores marinos a nivel mundial
Existen numerosos fabricantes de aerogeneradores marinos. Los datos actualziados son difiles de recopilar. Según el informe The Global Wind Market Development (2022), los principales fabricantes de aerogeneradores marinos de energía eólica son:
💨 Vestas: Esta empresa danesa lidera la clasificación con un 17,7% de cuota de mercado.
💨 Goldwind: Es un fabricante asiático con sede en Pekín. Ha desarrollado una de las turbinas más grandes del mundo, con una capacidad de 16 MW. Según el informe The Global Wind Market Development, Goldwind tiene un 13,30% de cuota de mercado.
💨 Siemens Gamesa Renewable Energy: Esta empresa es uno de los líderes en la fabricación de energía eólica marina.
💨 General Electric (GE) Renewable Energy: También es uno de los principales fabricantes de energía eólica marina.
💨 Sewind: cuenta con un 21,63% de cuota de mercado.
💨 Mingyang: se trata de otra empresa china con una cuota de mercado estimada en un 19,46% a nivel mundial.
El primer aerogenerador marino en España
El primer aerogenerador marino flotante está situado en las islas Canarias. Ha pasado tiempo desde que en junio de 2018 asistimos a la puesta en marcha de ese innovador proyecto. El primer molino eólico marino instalado en España es el primero en el sur de Europa de cimentación fija. También se considera el primer aerogenerador marino a nivel mundial instalado sin necesidad de grandes barcos o grúas marinas.
Este proyecto de energías renovables aprovecha la tecnología de la energía eólica. Aportó grandes novedades como aprovechar el espacio marítimo para la generación de energía limpia.
La certificación del aerogenerador marino flotante
La empresa TÜV SÜD tuvo el privilegio y a la vez el desafio de certificar por primera vez una instalación de este tipo. La singularidad de este proyecto fue la base flotante utilizada para soportar la turbina eólica offshore telescópica de 5MW denominada Elisa.
El objetivo del proyecto era ensamblar todo el sistema. Esto incluía los cimientos, la torre y la turbina, y su precomisionamiento en condiciones controladas en el puerto de Arinaga. Por último, se remolcó al sitio definitivo con remolcadores convencionales.
Esto reduce los riesgos asociados con el trabajo de montaje en el mar. También, reduce los costes de instalación entre un 30% y un 40% en comparación con las soluciones convencionales existentes.
Toda la estructura se puede ensamblar a partir de piezas prefabricadas en un dique seco. El transporte y la instalación se pueden realizar sin el uso costoso de grúas y grúas de instalación especiales. Esto convierte a Elisa en un innovador proyecto de energía eólica marina y un referente en toda Europa
La torre eólica offshore para 5 MW
La torre telescópica es una gran innovación tecnológica. Permite la auto-instalación de la estructura y el montaje completo de componentes en tierra y su traslado sencillo a un puerto. Esto ha permitido reducir las operaciones marinas, lo que reduce de forma considerable el presupuesto y los problemas derivados de las condiciones climáticas.
La novedad de esta tecnología consiste en la construcción de una torre eólica offshore íntegramente construida en hormigón empleando una cimentación por gravedad. La ventaja del hormigón prefabricado, además de reducir los costes de construcción, es su robustez, la durabilidad de las estructuras de hormigón en un exigente medio marino, y la facilidad de las pruebas de calidad para garantizar su resultado.
Otra gran aportación de este proyecto, es que el prototipo se transporta flotando en el mar, y una vez alcanzada su destino final, se instala sin necesidad de grandes buques. Esto es una gran diferencia ya que antiguamente había que trasladar enormes buques – grua a la zona para realizar esta operación.
Estos grandes buques grúa implican un gran coste económico y un gran esfuerzo de planificación ya que existen pocos buques de estas características.
Una vez se ha acabado el montaje previo en el puerto y con la torre telescópica plegada, todos los elementos se transportan mediante remolcadores convencionales. Después se colocan en su emplazamiento marino lastrando la cimentación de forma controlada. Una vez completada la fijación, la torre se despliega elevando la turbina.
La investigación de esta tecnología ha sido desarrollada por la empresa española Esteyco y ha supuesto siete años de investigación. Esta investigación pertenece al proyecto ELISA – ELICAN, y ha sido financiado con fondos europeos del programa Horizonte 2020. Este proyecto contaba con la participación de otras tres empresas de primer nivel como son: ALE Heavy-Lift, DEWI-UL, y GAMESA.
Un sistema anti-socavación para torre eólica offshore
Un gran avance tecnológico en este proyecto fue la cimentación por gravedad con hormigón. Este sistema se ha denominado GBR, y procede de las siglas en ingles de Gravity Base System
Consiste en una mejora de las cimentaciones por gravedad existentes, al desarrollar una nueva tecnología que evita del todo el empleo de los recursos anteriores. Estos implicaban un gran coste debido a su elevado precio y la escasez de proveedores.
La tecnología se basa en un sistema de redes rellenas de neumáticos reciclados Tyre Filled Nets (TFNs) que se instalan alrededor de la GBS y evitan la erosión del fondo marino. Cuando la torre eólica ha sido fondeada en su posición final se colocan. Estas redes se preparan antes de salir del puerto en la GBS, lo que facilita su instalación final.
Este ambicioso proyecto desarrollo una excelente ingeniería que diseño todos los pasos necesarios para completar el desarrollo del sistema. Desde la concepción inicial hasta la demostración de los procesos de construcción e implementación. Esto permitirá introducir la tecnología en el mercado y su posterior comercialización.
La vigilancia ambiental de aerogeneradores en el mar
Este proyecto fue pionero en el seguimiento y vigilancia ambiental durante la fase de montaje y operación. El objeto del plan de vigilancia consistia en garantizar las condiciones medio ambientales. También debía evaluar los daños ambientales generados con la implantación de estas grandes estructuras.
En la zona no existen limitaciones de carácter ambiental, es decir, no aplican normas propias asociadas a la presencia de espacios sometidos a algún régimen de protección (Red de Espacios Naturales de Canarias y Red Natura 2000). Tampoco, aplicó la normativa por la existencia especies sensibles o protegidas, de valores del patrimonio histórico arqueológico, o por los usos actuales existentes: pesqueros, acuicultura y recreativos.
Imágenes: www.esteyco.com; www.plocan.eu
El aerogenerador marino más grande del mundo
La compañía china MingYang Smart Energy ha creado un prototipo del que será el aerogenerador más grande diseñado hasta la fecha. Este nuevo y gigante modelo asiático demuestra, una vez más, la fascinación de algunas empresas por competir con sus desarrolladores de energía eólica marina.
Cada pala del aerogenerador de MingYang Smart Energy medirá unos 118 metros y podrá ofrecer energía limpia a muchos países costeros. El nombre que han puesto a este molino marino es MySE 16.0-242 y con sus enormes aspas generará un 45% más de energía que su antecesor (MySE 11.0-204).
Entre las 3 palas, el MySE 16.0-242 se moverá un espacio de 46.000 m². Este aerogenerador proporcionará hasta 90 GWh de electricidad. La torre eolica central sumada a las palas logra una altura de 242 metros. Al colocarse toda esta colosal estructura en el mar, podrá ofrecer electricidad a más de 20.000 hogares durante 25 años.
Otro caso de éxito de la energía renovable del mar
La búsqueda de un mix energético cada vez más sostenible ha empujado a las empresas tecnológicas del sector de la energía renovable a salir de su zona de confort. En este sentido en el mar cantábrico nos encontramos el proyecto Opera de innovación en el ámbito de la obtención de energía procedente de las olas. La boya undimotriz diseñada por Oceantec y ubicada en la plataforma de ensayos BiMEP. Se procedió a la puesta en marcha en fase de pruebas en octubre de 2016.
Podemos concluir diciendo que tenemos ante nosotros un futuro con un mar de posibilidades y con un mar de energía.
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