Tecnología y Desarrollo de Parques Eólicos Marinos: Fundamentos y Estructuras

Parques Eólicos Marinos: Fundamentos y Tecnología

La energía eólica marina presenta unas condiciones de viento más favorables que la terrestre, lo que implica una mayor producción energética por metro cuadrado de superficie barrida por el rotor.

Ventajas Respecto a las Condiciones Terrestres

Las instalaciones marinas ofrecen significativas ventajas operativas y de rendimiento en comparación con sus homólogas terrestres:

• Menor rugosidad de la superficie del mar respecto a la terrestre.
• Mayor regularidad y uniformidad de la velocidad del viento.
• El viento presenta menor cizallamiento, permitiendo que la altura del buje sea menor.
• El régimen de viento es menos turbulento, lo que resulta en una mayor calidad de la energía eléctrica y un aumento de la vida útil del aerogenerador.
• Se reducen los problemas asociados al impacto acústico y paisajístico.
• Existen menos limitaciones para el transporte de grandes aerogeneradores.

Desventajas y Desafíos

A pesar de sus beneficios, la tecnología marina enfrenta retos importantes:

• Los costes operativos y de inversión son de 1,5 a 2 veces superiores.
• Mayor coste asociado a la cimentación y a la interconexión eléctrica.
• Mayores costes de operación y mantenimiento (O&M).
• Las tecnologías aplicadas son, en general, menos maduras que las terrestres.

Situación Actual y Tendencias Tecnológicas

Actualmente, la situación de los aerogeneradores marinos se caracteriza por las siguientes tendencias:

Evolución de los Aerogeneradores

• Aumento de la potencia unitaria, con unidades superiores a 2 MW para disminuir costes unitarios de inversión y mantenimiento.
• Desarrollo de diseño modular para facilitar el montaje y el mantenimiento.
• Reducción del peso de las palas y góndolas, lo que disminuye los costes de cimentación.
• Altura del buje menor que en las instalaciones terrestres, debido a la menor rugosidad de la superficie del mar y la consecuente disminución de las turbulencias.
• Instalaciones típicas entre 1 y 10 km de la costa, anclados a profundidades entre 5 y 50 metros.
• Aumento de la velocidad de la punta de la pala, ya que el efecto del ruido es menor que en instalaciones terrestres.

Tipos de Cimentaciones

En relación al tipo de cimentaciones, la tendencia actual se define por la profundidad del agua:

Cimentaciones Fijas

• Cimentación monopilote: Para profundidades inferiores a 30 m. El monopilote tiene un diámetro máximo de unos 5 m y se introduce de 10 a 20 m en el lecho marino.
• Cimentación tipo trípode o cuadrúpede: Para profundidades de 30 a 60 m.
• Cimentación tipo gravedad: Utiliza un cajón de hormigón armado o acero.

Estructuras Avanzadas

Es de reciente implantación el uso de estructuras flotantes para aguas profundas, de forma similar a las plataformas petrolíferas flotantes. Para aumentar la producción, está en desarrollo el uso de opciones multirotor mediante estructuras complejas que puedan soportar varios aerogeneradores.

Sistemas de Interconexión Eléctrica

La red de Alta Tensión (AT) de un parque eólico marino se realiza generalmente en anillo con cables aislados de polietileno reticulado o etileno propileno.

Configuración de la Subestación

• La línea de AT suele ser de 3ª categoría.
• Si el parque está lejos de la costa, la subestación transformadora se sitúa en una plataforma marina. Desde esta, se enlaza con la superficie terrestre por una línea de AT de categoría superior a 3.
• Si el parque está próximo a la costa, la subestación se suele situar en tierra, enlazando el parque con la misma a través de una línea de AT de 3ª categoría.

Transmisión en Corriente Continua (CC)

Si la distancia del parque a la costa es grande, el transporte de energía, en lugar de realizarse en AT trifásica, se realiza en CC. Para ello, la energía eléctrica generada en Corriente Alterna (CA) se rectifica en una estación rectificadora marina y se vuelve a convertir en alterna en una estación inversora terrestre.