A pesar de que los aerogeneradores en tierra son muy posteriores, su diseño básico es casi idéntico al de los aerogeneradores en tierra. Sin embargo, hay algunas diferencias clave en el diseño, y la mayoría de ellas parten de la base.

Los factores ambientales que hay que tener en cuenta para el diseño de las turbinas eólicas en alta mar hacen que la eficiencia de la producción en aguas abiertas sea un reto. Pero la tecnología está mejorando, y la creciente demanda de energía eólica de bajo coste y eficiente ya está impulsando las innovaciones.

Diseño de aerogeneradores en tierra frente a los de mar. Diseño de aerogeneradores en alta mar: diferencias y consideraciones clave

Fundaciones

Los aerogeneradores construidos en tierra suelen utilizar cimientos de hormigón. Las turbinas en alta mar pueden requerir más creatividad en lo que respecta a los cimientos, dependiendo de la profundidad de su lugar de construcción.

La mayor dificultad en el diseño de turbinas eólicas en alta mar no es la propia turbina. Las turbinas terrestres pueden reproducirse en gran medida para su uso en alta mar. El problema es que algunas opciones de diseño estándar son prohibitivamente caras para utilizarlas en aguas profundas, especialmente con múltiples turbinas eólicas. Muchas de las soluciones de cimentación habituales en aplicaciones interiores no se adaptan bien a las aguas profundas.

Hay una gran variedad de formas de instalar las turbinas en alta mar. Algunas se construyen sobre torres submarinas; otras son flotantes o semisumergibles y están ancladas. Todo depende de la ubicación ideal para captar el viento.

Mucha de la tecnología utilizada para las estructuras y cimientos de las turbinas en alta mar está tomada de la industria del petróleo y el gas. La base y la tecnología de los semisumergibles, así como los anclajes y las prácticas estándar para mantener la estabilidad, están sacadas del libro de jugadas de esa industria, que lleva décadas manteniendo las estructuras en alta mar.

El diseño de los cimientos es un tema candente en la producción de energía eólica en alta mar en estos momentos. En estos momentos se discute mucho sobre cómo revolucionar el diseño de estos cimientos para aprovechar mejor el potencial del mercado offshore. Unas estructuras más baratas reducen el coste global de la energía producida y hacen posibles los proyectos.

Profundidad del agua &Distancia de la costa

Montar un aerogenerador en tierra suele ser mucho más sencillo que uno en alta mar. En el caso de la construcción en alta mar, hay que tener en cuenta la profundidad del agua para considerar la estructura submarina y la distancia a la costa para el tendido de cables que lleven la electricidad al mercado.

En el mundo de la producción de energía eólica, se considera agua poco profunda todo lo que esté a 30 m o menos de profundidad: suelen ser estructuras de torre convencionales plantadas en el fondo del mar. Una vez que se superan los 30 metros, se entra en una zona de transición en la que se utilizaría una estructura de celosía para la parte submarina de la torre. Sesenta metros y más se consideran aguas profundas, y los aerogeneradores aquí son semisumergibles anclados.

El tamaño del rotor en la turbina aumenta a medida que te alejas de la costa.

Tamaño de la torre &el actuador de paso

Todos los aerogeneradores en alta mar son de paso controlado porque hay más potencia por torre (pegadizo, ¿no?) con el control de paso de las palas. Las turbinas marinas suelen ser más grandes porque, además de estar bien adaptadas a las brisas constantes de alta mar, los cimientos marinos representan un porcentaje mucho mayor del coste total de la turbina (en comparación con los terrestres) y es importante exprimir todos los megavatios posibles de la estructura antes de construir la siguiente.

El coste de un sistema de control de paso no aumenta sustancialmente de las aplicaciones terrestres a las marinas. La etapa de potencia puede ser más grande, pero el cerebro es el mismo. Por esta razón, el actuador de paso se convierte en un porcentaje mayor del coste a medida que una turbina se hace más pequeña, pero lo contrario también ocurre cuando la turbina se hace más grande. En otras palabras, el coste de un actuador de paso de última generación es una gota de agua para los proyectos en alta mar.

Dependencia del recurso eólico

La mayor ventaja de la energía eólica en alta mar es que es fiable y constante. Incluso en aguas poco profundas, el viento tiende a ser más fiable que en tierra firme. Los vientos alisios constantes contribuyen a una gran producción de electricidad en los emplazamientos en alta mar.

En el interior, el viento también tiene que competir con:

• Colinas
• Árboles
• Estructuras artificiales

Desgaste

El viento constante en alta mar significa que probablemente habrá más desgaste en la turbina. El uso de componentes resistentes y bien fabricados con ciclos de vida largos hará que el mantenimiento de las turbinas en alta mar sea menos problemático.

Una parte problemática de la depreciación de las turbinas en alta mar es la inevitable corrosión del agua salada que viene con el territorio. Los materiales de la turbina deben ser de calidad marina, incluso los componentes de control del paso que no están directamente expuestos a la intemperie deben ser extremadamente resistentes a la corrosión.

Necesidades de mantenimiento

Todos los aerogeneradores deberían estar tan libres de mantenimiento como sea posible: un tiempo de inactividad mínimo equivale a un beneficio máximo. Pero la necesidad de un parque sin problemas es mayor en las turbinas de alta mar. Entre el clima impredecible y los desafíos logísticos para llegar a las turbinas, realizar el mantenimiento en las torres de alta mar es difícil y mucho más caro que en tierra firme.

Tener una gran solución de control de paso es especialmente importante en las aplicaciones de alta mar. Los mejores modelos de actuadores digitalizados del mercado actual no necesitan mantenimiento: Sólo hay que mantenerlos limpios para disipar el calor.

Cortar la brecha en el potencial offshore

El funcionamiento interno de los aerogeneradores offshore y onshore es prácticamente el mismo. Las diferencias vienen en el lugar donde se plantarán las semillas de su parque.

Dos avances están ayudando a salvar la brecha entre las empresas de aerogeneradores y el potencial de los offshore. El primero es la continua innovación en las cimentaciones en aguas profundas. El segundo es el uso de sistemas de paso de pala versátiles que se adaptan a turbinas más grandes y minimizan el arriesgado mantenimiento.