10 términos relevantes energía eólica marina

La energía eólica marina –o eólica offshore– aprovecha la fuerza del viento en alta mar, donde alcanza una mayor velocidad y constancia al no encontrar barreras físicas que lo frenen, para producir energía eléctrica. La eólica marina es uno de nuestros mayores vectores de crecimiento actuales y una tecnología renovable en la que existe cada vez mayor interés global, así como una mayor investigación para acceder a su instalación a mayores profundidades, disminuir costes de producción e instalación haciendo su desarrollo rentable y sostenible. 

Para explotar al máximo este recurso, se construyen y ensamblan megaestructuras –con generadores de más de 120 metros de alto y miles de toneladas de peso– que se asientan en grandes superficies sobre el lecho marino. A diferencia de un parque eólico terrestre, cuyos aerogeneradores son fáciles de encontrar en el paisaje de muchos territorios, son pocos los que pueden ver parques eólicos marinos de cerca. Para hacer más accesible este fascinante sector, te explicamos los 10 términos más relevantes de esta fuente de energía y la obra de ingeniería que la acompaña.

Los 10 términos más relevantes de la energía eólica marina

Pilote y monopilote

Los pilotes son los puntos de anclaje que se hincan en el lecho marino para poder transmitir la carga de macroestructuras, como los aerogeneradores o como una subestación marina, desde la superficie del suelo a capas más profundas del subsuelo (a más de 30 metros de profundidad). Son un elemento estructural imprescindible para la estabilidad de estos elementos en el mar. 

El monopilote es un tipo de pilote, elemento de acero de gran diámetro y longitud, que se hunde en el fondo del mar como un poste con la función de servir de cimentación fija de un aerogenerador, proporcionando una base sólida para la torre y la turbina. 

Jacket

Un jacket es una cimentación alternativa al monopilote que también se utiliza para anclar y soportar las turbinas eólicas en el fondo marino. Se trata en este caso de una compleja estructura de celosía de acero. El jacket se construye típicamente en tierra firme y luego se transporta al sitio de instalación en el mar para su montaje. Una vez instalado, se fija al lecho marino a través de pilotes para proporcionar una base estable, segura y resistente ante posibles corrientes y oleaje para el aerogenerador.

Pieza de transición

La pieza de transición es la estructura que proporciona una conexión segura y estable entre la cimentación de un aerogenerador (ya sea un monopilote, un jacket u otro tipo) y la propia torre de la turbina eólica. Esta pieza es típicamente una estructura de acero cilíndrica o cónica que, en su parte superior, se adapta a la base de la torre de la turbina eólica y, en su parte inferior, se fija a la cimentación mediante pernos (una especie de tornillos). 

Además de proporcionar una conexión segura, la pieza de transición también puede servir como una plataforma de acceso para los técnicos que realizan mantenimiento y reparaciones en la torre de la turbina eólica.

Nacelle

La nacelle es la parte de un aerogenerador colocada en lo alto de la torre donde se ubican el generador, que junto con la multiplicadora, convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica, diseñada en el caso de los parques eólicos marinos para operar en las duras condiciones del mar. Se trata de una máquina altamente especializada en la que se encuentran tres componentes principales: las palas, el rotor y el generador. Nuestro proyecto actual más grande en eólica offshore –el parque eólico marino East Anglia 3– contará con unas espectaculares turbinas de 14 MW de potencia unitaria y más de 220 metros de diámetro de rotor.

Subestación marina

Una subestación eléctrica marina sirve para elevar la tensión de la electricidad transportada por cables submarinos desde los aerogeneradores de un parque hasta la subestación eléctrica en tierra. Su emplazamiento es necesario cuando el parque eólico mar adentro excede una determinada distancia hasta la costa para evitar pérdidas eléctricas durante el trayecto.

Calado

El calado es como se denomina en náutica a la distancia vertical entre la línea de flotación y la línea base o quilla de una nave, incluyendo la parte del casco de la misma que se encuentra sumergida. En el caso de los barcos, el calado es fundamental para determinar la profundidad del agua necesaria para que puedan navegar sin encallar. 

En los aerogeneradores flotantes, el calado se mide igual que con los barcos, y en aquellos con cimentaciones fijas, el calado mide la profundidad a la que se instala la cimentación en el fondo del mar: desde la superficie del agua hasta al punto de apoyo con el suelo marino.

Plataforma flotante: spar, plataforma semisumergible, barcaza y plataforma de tendones (TLP)

Los parques eólicos marinos flotantes, que como su nombre indica no requieren de cimentaciones fijas en el lecho marino, y por tanto pueden instalarse a mayores profundidades, pueden sostenerse sobre distintos tipos de plataformas con diferentes sistemas de anclaje al fondo del mar. 

• Spar: Una plataforma cilíndrica, también llamada monopilar flotante, que coloca la mayor parte de su peso en el punto más bajo posible, el extremo sumergido opuesto a donde se instala la turbina, para dar estabilidad a su flotación vertical. Como las turbinas son cada vez más grandes, requieren de cilindros muy largos para compensar los pesos, lo que hace esta solución muy difícil de fabricar, transportar e instalar y una variante poco habitual. 

• Plataforma semisumergible: Este diseño busca minimizar la superficie expuesta al agua al tiempo que maximiza el volumen, el que desplaza la masa de agua y aporta flotabilidad. Para ello, divide los volúmenes que otorgan flotabilidad en varios cilindros verticales que se unen mediante vigas y tirantes para crear una superficie donde instalar la turbina. 

• Barcaza: El tamaño de manga y eslora de la plataforma (largo y ancho) es sensiblemente mayor al del calado (altura). Así, la estructura presenta mucha superficie de contacto con el agua, que es precisamente lo que le da estabilidad, como si se tratase de un barco. Para minimizar los movimientos y tensiones, la plataforma suele dotarse de unas placas de arfado (heavy plates), superficies que se sitúan debajo de la línea de flotación.

• Plataforma de tendones (TLP): También llamada de apoyo en tensión, es el modelo más novedoso y el de mayor desafío técnico, al no flotar de forma autónoma una vez tiene instalado el aerogenerador sobre él, sino que se sostiene conectado a unos cables de acero tensionados anclados al fondo del mar. Con el objetivo de reducir al máximo las dimensiones de la plataforma y así bajar el coste de fabricación, esta plataforma utiliza la geometría en estrella de tres, cuatro o cinco brazos para flotar sin carga y se sirve de unos flotadores temporales para el remolque hasta el sitio de fondeo y la instalación del aerogenerador.

Fondeo (mooring) y anclas

El fondeo o mooring es el elemento que fija y conecta, de manera flexible, una plataforma flotante al punto de anclaje en el fondo del mar. Suelen estar constituidos por cadenas, cables de acero o cables de materiales sintéticos y la elección de un tipo de fondeo u otro depende de la profundidad, el tipo de plataforma flotante y las condiciones meteo oceánicas como oleajes, corrientes y vientos.

Por su parte, las anclas son los elementos que fijan los fondeos al lecho marino. Dependiendo de las características del fondo marino y de las cargas tienen también diferentes tipos donde elegir la óptima: anclas de arrastre, de succión, pilotes hincados o perforados y anclas de gravedad. 

Cables submarinos

Los cables submarinos se utilizan para transportar la energía eléctrica generada por las turbinas eólicas a través de grandes distancias hasta la costa. Para ello, existen dos tipos de cables: los inter-array (internos al parque), que unen las turbinas entre sí generalmente con un nivel medio de tensión; y los de export (transporte desde el parque hasta la costa), que conectan éstas con la subestación eléctrica terrestre gracias a la transmisión de alto voltaje, partiendo de la subestación marina cuando existe. 

Estos robustos y pesados cables, que se ‘tienden’ sobre el lecho marino, constan de varias capas compuestas por distintos materiales, como el cobre y el aluminio para las propiedades de conducción, el acero para la armadura o el polipropileno para el aislamiento.

Cimentación fija

La cimentación fija se usa en aquellos parques eólicos que asientan sus aerogeneradores sobre el suelo marino y no los sostienen a través de sistemas de flotación. Puede ser cimentación fija con monopilote, donde la torre se cimenta sobre un gran cilindro generalmente de acero empotrado en el fondo marino; de apoyo por gravedad, que requiere una plataforma de hormigón o acero de gran masa y superficie que se apoya directamente sobre el lecho marino que se prepara previamente; y usando jackets, estructuras de acero en forma de red con tres o cuatro puntos de anclaje en el fondo marino. 

La tecnología actual de cimentaciones fijas se utiliza en emplazamientos de hasta 60 metros de profundidad, si bien la tecnología está permitiendo que el calado de los parques eólicos con cimentaciones fijas no deje de aumentar.