Crecimiento de la energía eólica offshore

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En España el crecimiento eólico ha sido desigual. Una de las Comunidades Autónomas pioneras en el desarrollo masivo eólico fue la de Galicia. El Plan Eólico del gobierno gallego tiene como objetivo alcanzar a finales de 2010 4.000 MW de potencia. A finales de 2009 ya había conseguido llegar a los 3.231 MW. Esta potencia podrá suministrar hasta el 50% de las necesidades energéticas de esa Comunidad. Para conseguir este objetivo el gobierno regional ha otorgado a compañías eléctricas, fabricantes de aerogeneradores y operadores independientes concesiones para desarrollar cuotas establecidas de potencia en 140 áreas distintas. El objetivo ha sido que al menos el 70% de la inversión se realice en su territorio creando puestos de trabajo directos e indirectos. Como resultado de esta política los fabricantes de componentes de aerogeneradores han proliferado por toda la comunidad.

El salto al mar debe realizarse teniendo en cuenta estos mismos planteamientos y sin descuidar los aspectos medioambientales ya que comunidades como la de Navarra que desde el principio del desarrollo eólico incluyó el análisis de los impactos ambientales como uno de los aspectos claves en la selección de los emplazamientos, evitando así conflictos locales, otras Comunidades no han abordado esta circunstancia completamente lo que origina conflictos con organizaciones y residentes locales.

La integración en la red es una de las variables más importantes que hay que analizar en cualquier nuevo proyecto energético. Las tensiones entre la oferta de energía eléctrica disponible en el mercado español y la demanda de esta energía, están creciendo año a año. Mientras que la demanda de energía eléctrica ha experimentado un crecimiento medio, en los últimos cinco años del 1,44%, la potencia instalada se ha incrementado una media del 6,29% en el mismo periodo de tiempo.

Esta circunstancia implica que un país que tenga un alto porcentaje de plantas eléctricas inflexibles, como es el caso de las centrales nucleares que no están preparadas para trabajar de forma discontinua según las necesidades del mercado, no estará preparado para soportar la variabilidad de producción que demanda el mercado. Por lo tanto, desde un punto de vista económico que no medioambiental, este tipo de instalaciones solo se justifican en porcentajes muy reducidos. El resto de centrales que pueden “desconectarse” y “conectarse” con más flexibilidad tienen cabida en el mercado siempre que sus costes de operación sean competitivos. Además, la inactividad originará grandes pérdidas económicas para las empresas energéticas que deberán interrumpir la producción de sus plantas con más frecuencia de la deseada.

Coste de la energía eólica offshore

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La energía eólica offshore tiene su propia estructura de costes que se clasifican en los siguientes grupos:

1. Coste de cimentación. El coste de las cimentaciones por gravedad es bastante elevado. En parte por la gran cantidad de material necesario para su construcción y en parte por los costes de transporte hasta el emplazamiento definitivo. Esta ha sido una de las razones que ha declinado la balanza hacía las estructuras apilables (sobretodo las monopilotes). Un monopilote para las máquinas existentes en el mercado puede pesar sobre las 100 toneladas, pero la cimentación por gravedad implica un peso considerablemente mayor.

2. Coste de conexión eléctrica. Las conexiones eléctricas dentro del parque eólico suelen realizarse alrededor de los 11 kV, mientras que la conexión de salida se realiza dependiendo de la potencia total del parque eólico. Es muy probable que los cables de salida del parque eólico estén enterrados. Sin embargo, los cables de conexión entre aerogeneradores pueden estar al aire. No enterar, en el lecho marino, lo cables de conexión entre los distintos aerogeneradores puede originar accidentes en actividades pesqueras o de anclaje. Por este motivo se hace imprescindible enterrar todos los cables del parque eólico offshore. Se deberá, por lo tanto, asumir un coste adicional derivado de esta actuación.

El coste de conexión de un parque eólico offshore podemos estimarlo teniendo en cuenta la valoración media de los parques en operación. Alrededor de 250 euros/kW sería una valoración razonable, aunque variables como la longitud del cable y el proceso utilizado para enterarlo son claves en cuanto a la valoración final del coste.

La energía eólica marina puede suministrar grandes cantidades de energía a un coste más barato que muchas energías renovables. Sin embargo, su coste es mayor que el de la energía eólica en tierra. La justificación de estos mayores costes tiene relación con el incremento en el precio del cable de conexión del parque eólico hasta tierra. Esta partida implica un sobre coste en torno al 17-34% en comparación con los parques eólicos en tierra. El coste de la cimentación es un 30% mayor, a igual que el de operación y mantenimiento y los tratamientos aislantes de la turbina que originan un sobre coste del 20% . El desglose de costes para las instalaciones offshore se resume en:

- Turbina: 52%
- Cimentación: 16%
- Conexión eléctrica: 17%
- Electrónica: 6%
- O&M: 2%
- Planificación: 4%
- Varios: 3%

3. Coste de la turbina. El coste de la turbina incluiría el del aerogenerador más lo equipos auxiliares para su funcionamiento. Los costes de ingeniería y otros equipos estarían formados por el importe de la cimentación, la conexión eléctrica y los aparatos electrónicos necesarios para el correcto funcionamiento del parque.

4. Coste de planificación. En la planificación se incluiría la medición del recurso eólico, el Estudio de Impacto Ambiental y el análisis de rentabilidad del parque.

5. Por último, la partida de varios y O&M, estaría constituida por los costes financieros, seguros y actividades de operación y mantenimiento durante la construcción del parque.

Este desglose de costes difiere con el que podemos encontrar para parques eólicos en tierra, ya que en estos casos el coste del aerogenerador significa más de un 75% del coste total del proyecto (frente al 51% del parque eólico marino) y la obra civil y las conexiones difícilmente superan el 20% (frente al 40% del offshore).

Características de la energía eólica offshore

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El gran desarrollo de la energía eólica offshore en el mundo se ha producido en el Mar del Norte y en el mar Báltico. Las condiciones de estos emplazamientos son inmejorables para llevar a cabo promociones eólicas fuera de tierra. Entre sus ventajas destacamos la poca profundidad del lecho marino y la fuerza del viento muy constante durante prácticamente todo el año. El hecho de que en el mar los vientos sean más constantes podría sugerir que la estimación de su velocidad podría ser directa ya que la superficie del mar es más homogénea que la tierra. Sin embargo, las características de la tierra pueden extenderse hasta 50 kilómetros de la costa. Esto hace difícil la estimación en muchas zonas marítimas. Por lo tanto, se hace necesario realizar las oportunas mediciones antes de confirmar un emplazamiento eólico.

La instalación de un parque eólico marino implica realizar adaptaciones de los aerogeneradores y los componentes del parque eólico. Por este motivo los fabricantes optan por crear turbinas específicas para su instalación en el mar. Además, deberán realizar actividades de protección que implicaran un mayor coste para el promotor.

Principalmente se tendrán que preparar las estructuras para garantizar una protección de la corrosión y la entrada de aire cargado de sal que puede afectar al equipo eléctrico y al control del sistema. Por este motivo es necesario realizar una inversión adicional en el siguiente equipamiento:

- Góndola y Torre herméticas,
- Sistemas de deshumidificación,
- Superficies con un acabado especial para evitar la corrosión,
- Grúa permanente en la góndola capaz de cargar pequeñas cargas y previsión de un emplazamiento para grúa de gran capacidad.
- Transformador y equipo informático dentro de la torre.

Incluir este equipamiento implica realizar otras modificaciones como son incluir un intercambiador de calor para el aire de refrigeración y una plataforma en la base de la torre donde ubicar el transformador.

Además de las características especiales del aerogenerador la base donde se ubicará debe realizarse siguiendo técnicas especiales, más costosas, que las cimentaciones terrestres. Los costes de estas cimentaciones offshore también varían dependiendo de las que utilicemos y serán un factor determinante en el análisis de viabilidad económica del futuro parque eólico. Se pueden destacar tres tecnologías:

- Cimentación por gravedad. Esta base se construye en hormigón o acero, depositándose posteriormente sobre el lecho marino. La torre y el aerogenerador se insertan posteriormente en esta estructura.
- Estructuras apilables. Tienen varias formas que van desde el simple monopilote a estructuras en trípode heredadas de las grandes plataformas petrolíferas.
- Estructuras flotantes. El desarrollo de estas estructuras, de las que ya hay varios prototipos de prueba en Europa, significará más capacidad de instalación en zonas profundas.

Adoptar una solución u otra depende de circunstancias como son el lecho marino, la distancia de la costa, la estimación de vientos y la carga provocada por el envite de las olas.

Rasgos básicos de la energía eólica offshore

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La energía eólica marina tiene muchas similitudes con la energía eólica que se instala en tierra. Sin embargo, también tiene aspectos diferenciadores que la hacen única. El crecimiento de la demanda energética en todos los países desarrollados está impulsando la promoción de nuevas fuentes energéticas basadas en tecnologías renovables. La energía eólica marina permite realizar un aprovechamiento energético de los mares donde los vientos son más fuertes y constantes.

De todas las energías renovables, la eólica marina reúne la combinación más favorable entre coste de la energía y riesgo de menor producción de la estimada o cortes en el suministro. El recurso eólico marino en Europa es muy importante siendo el coste y riesgo de esta tecnología menor que el de otras renovables. Además, la tecnología ha alcanzado un alto grado de madurez por lo que su fiabilidad está garantizada.

A diez kilómetros de la costa la velocidad del viento es superior al de la propia costa en un 1 m/s. Algunos emplazamientos del litoral español, como es el caso de las costas de Cádiz y Huelva, Granada y Almería en el sur, toda la costa atlántica de Galicia y las costas de Girona, en el norte, poseen velocidades medias de viento superiores a los 9 m/s. Velocidades que en tierra no se consiguen salvo escasísimos puntos muy localizados. De hecho, encontrar emplazamientos con velocidades medias superiores a los 6 m/s es arto complicado.

Esta diferencia en 3 m/s, que en principio podría resultar mínima, implica una producción energética aproximadamente tres veces mayor, ya que la potencia que el aerogenerador puede extraer del viento está directamente relacionada con el cubo de la velocidad del viento que incide sobre el mismo. De esta forma, tendríamos para un aerogenerador eólico típico de 2 MW, una producción anual de 2 GWh para una velocidad del viento media de 6 m/s y 7,7 GWh para una velocidad de viento media de 9 m/s . Esta diferencia es crucial cuando se realiza una valoración económica de la rentabilidad que tendrá el parque eólico.

Países Bajos, Dinamarca, Finlandia, Alemania, Irlanda, Italia, Noruega, Suecia y Reino Unido tienen ya construidos parques eólicos offshore. Los primeros aerogeneradores instalados en las costas de Dinamarca a principios de los años noventa, difícilmente superaban el medio megavatio de potencia. Sin embargo, la progresión en cuanto a crecimiento de potencia unitaria ha sido considerable, llegando a instalarse máquinas con una potencia unitaria de 5 MW. La evolución para los próximos años seguirá con esta tendencia ya que la apuesta de los fabricantes así lo demuestra. La rentabilidad de un parque eólico mejora con la instalación de máquinas más grandes ya que el mayor coste de adquisición se compensa con la mayor producción energética y los menores costes de O&M de todo el parque eólico que tiene menos máquinas en funcionamiento para la misma potencia instalada.

La experiencia en el mantenimiento de los parques eólicos offshore del norte de Europa es bastante alentadora ya que el servicio se presta sin demasiadas complicaciones. No obstante, en ubicaciones más hostiles aun queda un largo camino por recorrer.

Las promociones que se lleven a cabo en España tienen que tener en cuenta una serie de consideraciones que tradicionalmente no se han valorado con la importancia que merecen. Especialmente importante es analizar la disponibilidad de equipamiento específico en las inmediaciones del parque eólico y puertos con accesibilidad suficiente para alojar máquinas y medios constructivos, de ensamblaje y transporte de todos los componentes del parque eólico. Además, es importante que las condiciones climatológicas no sean extremas durante la mayor parte del año, ya que de otra forma los costes de O&M y las pérdidas por caídas en la producción se incrementarán considerablemente. Por último, la posibilidad de conexión a la red es otro de los factores limitantes que tendrá que tenerse en cuenta.

Los parques eólicos marinos que se promocionen en el litoral español tienen que tener un tamaño, en cuanto a potencia instalada, mayor que la media de los parques eólicos onshore. Esto es así porque solo se justifica su existencia si podemos cubrir los costes de alquiler de equipo especializado y el coste de capital que será mayor, entre un 50%-60%, con respecto a los parques eólicos en tierra. Por la parte de los ingresos, la mayor producción de energía, un 30% de media, y el apoyo estatal mediante una tarifa y prima adecuada a estos parques posibilitará una rentabilidad que haga interesante para los promotores la apuesta por la tecnología eólica offshore. El mayor coste de capital origina que las inversiones sean más sensibles a las tasas de descuento que se apliquen.

Si desea información específica puede solicitarla en amartinez@iniec.com

¿Es viable la energía eólica offshore en España?

Twittear Durante las próximas aportaciones iremos facilitando información sobre un estudio económico y técnico que hemos realizado sobre la viabilidad de instalación de parques eólicos offshore en España.

España está pasando, desde finales de la década de los ochenta, por una transformación paulatina de su sistema energético. Especialmente significativo es el cambio que está experimentado el sector eléctrico, con una generación “especial” que año tras año come terreno a la generación “ordinaria” basada en el uso mayoritario de combustibles fósiles y energía nuclear. Esta transición viene originada por la cada vez mayor escasez de las fuentes energéticas tradicionales y por los compromisos internacionales adquiridos por el gobierno de España en cuanto a la protección del medio ambiente.

De todas las nuevas tecnologías renovables la energía eólica es la que está adquiriendo un mayor porcentaje de participación en cuanto a potencia instalada y producción energética inyectada a red. Sin embargo, la disponibilidad de nuevos buenos emplazamientos eólicos en tierra cada vez está más limitada ya que el recurso eólico, factor primordial a tener en cuenta cuando se realiza una promoción eólica, es un importante factor limitante. Los países europeos con mayor tradición eólica vienen realizando desde la década de los noventa importantes inversiones en energía eólica offshore, como se conoce a la energía eólica marina en el argot de la industria, ya que es una forma de aprovechar los desarrollos tecnológicos que se han promovido en tierra. Además, el mar ofrece posibles emplazamientos adicionales a los existentes en tierra.

Las promociones eólicas offshore tienen muchas ventajas, entre las que se destaca su gran producción eléctrica y aprovechamiento de zonas de litoral no destinada a otros fines. No obstante, también hay que tener en cuenta factores limitantes como pueden ser posibles afecciones al medio físico, competencia con otros usos (pesqueros, turísticos, acuicultura, etc.), integración de la energía producida en el sistema eléctrico y ciertas reticencias sociales y políticas.

Todas estas circunstancias deben ser analizadas para poder determinar la viabilidad económica de instalación de parques eólicos offshore en el litoral español durante la presente década, estableciendo un escenario razonable para las nuevas promociones que sea complementario con toda la potencia eléctrica existente en el país. El nuevo escenario energético implica realizar un análisis de costes exhaustivo donde puedan compararse las distintas energías tradicionales y renovables. La nueva potencia eléctrica que se ha instalado en el país hace que las tensiones oferta-demanda sean cada vez mayores. Esto implica que productores energéticos tengan que suspender su actividad en ciertos momentos porque no hay suficiente demanda. Por lo tanto, la planificación gubernamental debe tener en cuenta los costes que implican unas y otras tecnologías, favoreciendo (a igual de producción) las más económicas.