Energías Renovables Marinas

Necesidades de innovación en la eólica marina

2022-03-21T10:11:00.007+01:00

La innovación es un aspecto crucial para que la industria eólica marina alcance su máximo potencial. Por innovar debemos entender la necesidad de desarrollar a los innovadores del mañana en lugar de anclarnos a viejas costumbres.

En los últimos años y con el avance del sector eólico marino, varios aspectos han venido a cobrar una relevancia importante por la falta, o la necesidad de ser tratados lo más prontamente para así garantizar una evolución correcta del sector. Hablamos en particular de áreas como:

• Capacitación y estándares técnicos: se dice que la industria carece de un requisito de capacitación uniforme y estandarizado para la gama de roles requeridos. Existen oportunidades para que los proveedores den forma a este proceso y se beneficien del resultado. Esto es particularmente para el caso de personal de reciclaje que está cambiando de sector (por ejemplo, petróleo y gas, etc.).

• Embarcaciones y soluciones logísticas: reducción de costos directos, aumento del acceso y mitigación de los riesgos ambientales y de salud y seguridad. Por ejemplo, sistemas de acceso (particularmente a medida que se instalan torres y turbinas más grandes), software de coordinación marina mejorado, sistemas de seguimiento de personal y barcos de trabajo de última generación.

• Cables submarinos: cada vez más importantes a medida que los proyectos se construyen más lejos y en entornos y condiciones más hostiles.

• Transmisión: sistemas de transmisión optimizados/de última generación (por ejemplo, corriente continua de alto voltaje (HVDC)) y materiales, próximos conceptos de cableado y técnicas de instalación mejorados y de menor costo.

• Cimentaciones: diseños de plataformas novedosos que incluyen conceptos tanto fijos como flotantes de bajo costo, particularmente para profundidades de agua de más de 35 m y para soportar turbinas más grandes; y desarrollo de técnicas de fabricación en serie para plataformas.

• Tecnología de turbinas: desarrollo de materiales y componentes innovadores para la próxima generación de turbinas de mayor capacidad (hasta 15MW) y mayor confiabilidad (incluido el diseño, los materiales y la fabricación de palas más largas, cojinetes más grandes, generadores y componentes de transmisión).

• Inteligencia artificial y robótica: vigilancia e inspección remotas de activos en alta mar, tanto por encima como por debajo de la superficie. Existe un potencial significativo para que los drones y los vehículos operados a distancia (ROV) ofrezcan alternativas rentables y seguras al despliegue humano en áreas tales como inspecciones ambientales y de activos (incluidas las pruebas no destructivas), tanto por encima como por debajo de la superficie.

Además, el desarrollo de inteligencia artificial dentro de estas tecnologías y otros aspectos del sistema de red, puede optimizar el rendimiento de los activos.

• Análisis de datos: existe un gran potencial para recopilar datos de rendimiento de activos y usar eso para optimizar el rendimiento del sistema, monitorear y planificar el reemplazo de equipos averiados y mejorar la gestión general de los activos.

10 Preguntas al Grupo de Trabajo de Energías Renovables Marinas del AINE

2022-02-12T19:58:00.005+01:00

En esta nueva sección del Blog, sorprenderemos al lector con 10 preguntas clave a diferentes actores en el mundo de las renovables marinas. Como primer entrevistado nos complace presentar al Grupo de Trabajo de Energías Renovables Marinas (GT ENERMAR) de las Asociación de Ingenieros Navales y Oceánicos de España (AINE). El Grupo de Trabajo de Energías Renovables Marinas nació en 2009 y forma parte de AINE desde 2012. Está formado por Ingenieros Navales y Oceánicos, profesionales de diferentes empresas e instituciones del sector.

Sin mas preámbulo os dejamos con las 10 preguntas.

1. ¿Qué potencial tiene España para la producción de electricidad a partir de energía marina?

Siendo uno de los países industrializados del mundo con más kilómetros de costa, la respuesta es obvia, inmenso. España cuenta con una costa con gran recurso de viento, oleaje y corrientes marinas. La profundidad de nuestro litoral, que fue una limitación para la implantación de las instalaciones marinas eólicas fijas, es una gran ventaja para la eólica flotante. Las demás energías están en un estado incipiente y, por tanto, con gran capacidad de desarrollo.

2. ¿Económicamente son viables las instalaciones en España al nivel de lo que conocemos en el Mar del Norte?

A diferencia del Mar del Norte, la principal característica de la costa española con más potencial eólico es la ausencia de plataforma continental, con lo que la única opción pasa por la instalación de plataformas flotantes. Por ello, la comparación de LCOE entre ambas zonas marinas es injusta a día de hoy, ya que el desarrollo de la eólica flotante está 10 años por detrás de la fija. Sin embargo, la ventaja de ir a remolque hace que las lecciones aprendidas en la fija y gran parte de su curva de aprendizaje se implementará sin solución de continuidad en la flotante, haciendo que se madurez llegue más rápidamente que en la fija.

3. A nivel nacional, ¿Qué proyectos de aprovechamiento de energía marina podría resaltar? ¿Qué impacto conllevan?

España tiene tres o cuatro empresas en diversos estados de TRL con conceptos de eólica flotante que están entre el TOP 10 del mundo. Ejemplos de prototipos a escala real en construcción: DEMOSATH (2MW), de SAITEC Offshore Technologies y PivotBuoy (225Kw), de X1-Wind.

4. ¿Favorece el actual marco jurídico el desarrollo de las tecnologías de energía marina? ¿Qué opinión le merecen las medidas tomadas hasta el momento y que medidas deberían de implantarse?

Tras varios años estancado, se aprobó el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) en el que se asigna un objetivo de instalación entre 1 y 3GW de eólica marina y entre 10 y 30 MW de energías marinas para 2030. Aunque el sector lo ha recibido con esperanza, queda todavía mucho trecho por andar hasta que el plan pueda ser un hecho por la necesidad de acompasar la inserción de toda esa energía en el mapa eléctrico español en tan escaso plazo. Asimismo, la cadena de suministro asociada no se ve capaz de alcanzar semejantes cifras.

5. Teniendo en cuenta el futuro industrial que tendrán las energías marinas y que hoy en día ya está presente en la eólica marina, ¿Qué aportan las empresas y universidades españolas a esta tecnología?

España, sin haber tenido desarrollo interno en la implantación de parques de ENERMAR, ha estado siempre, desde el primer momento, en la cabeza de la tecnología aplicable y la I&D y, desde hace unos pocos años, en la cadena de suministro.

Las universidades se han incorporado un poco tardíamente a la impartición de programas específicos orientados a las ENERMAR. Sin embargo, la reacción está siendo rápida. Ahora mismo hay dos Másteres de nivel internacional, uno en la UPM (MAERM) y otro en la UPV (REM).

6. ¿Cuál es el país (o países) que mejor cree que lo están haciendo en materia de renovables marinas y de los que cree que deberíamos tomar ejemplo y por qué?

Podemos considerar tres países como referentes principales.

El Reino Unido, por la implantación de “Rounds” que van incrementando en cada uno de ellos la experiencia del anterior, reduciendo drásticamente el riesgo y el LCOE.

Francia, por la subasta de parques pre-comerciales antes de lanzarse a los comerciales.

Alemania, por su arriesgada y valiente apuesta con la creación pionera de un parque de 10 posiciones de prototipos una década antes de que el mercado se viera como una realidad.

7. ¿Cuál ha sido su experiencia en el sector de las renovables marinas y como cree que esto ha aportado a la gestión del Grupo de Trabajo de Energías Renovables Marinas?

La experiencia en el sector ENERMAR ha venido de la mano del propio GT ENERMAR, ya que ambos han nacido a la vez. En cierto sentido, el GT ENERMAR ha fomentado el sector y el sector ha dado fuerza a continuar en tiempos de crisis como los que hemos vivido en estos 12 años de vida.

8. ¿Cuántas personas componen el Grupo de Trabajo de Energías Renovables Marinas de la Asociación de Ingenieros Navales de España y cómo afrontan su trabajo de cara al futuro? ¿Están los Ingenieros Navales preparados para los nuevos retos de este sector?

En este momento el GT ENERMAR lo componen cerca de 30 ingenieros navales pertenecientes tanto al sector ENERMAR como a empresas en nada relacionadas con él, pero todos con la voluntad de darlo a conocer y promocionarlo en el ámbito naval y marítimo de España. Cada vez hay más ingenieros navales jóvenes que optan por dedicar su carrera a este sector y, sin caer en la presunción, creemos que el GT ENERMAR ha ayudado un poco a esta situación.

Los Ingenieros Navales estamos preparados para las energías marinas porque el medio en el que se instalan los sistemas y la infraestructura son el entorno habitual para el que estamos cualificados. Las condiciones de la mar son mucho más severas que las de tierra y nosotros las conocemos bien.

9. Ustedes han sido los impulsores, de las Jornadas ENERMAR que cada ano acogen a un amplio grupo de especialistas del sector. ¿Cómo creen que ha sido la evolución de estas jornadas y que nos espera de cara a próximos eventos?

La evolución de las Jornadas ha sido ciertamente muy positiva. Cada año se supera la participación. El hecho de haber podido sobrevivir sin fuentes externas de financiación durante 12 años, atravesando la crisis económica de comienzos de la década de 2010 y la de la pandemia de COVID-19, dice mucho de ello. En el contexto actual de la ENERMAR, tanto en España como en Europa y el resto de mundo, la perspectiva es que el interés por las Jornadas ENERMAR no va a morir sino todo lo contrario.

10. Para finalizar, ¿tienen previsto otros proyectos o iniciativas, por parte del Grupo para seguir potenciando el sector de las renovables marinas?

Hay muchas iniciativas, como la de internacionalización de las Jornadas o la colaboración con organizaciones similares extranjeras de ingenieros navales.

También, renovar los cursos de formación que ya iniciamos en 2011.

Si te has quedado con ganas de conocer un poco mas de este Grupo de trabajo y su labor en la promoción de las renovables marinas te animamos a clicar en el siguiente link 👉GT ENERMAR

Muchas gracias al GT ENERMAR por su colaboración y mucha suerte de cara al futuro 😉.

Efectos acústicos de la eólica marina

2021-11-01T13:58:00.003+01:00

Los aerogeneradores marinos fijos al fondo y más implantados en la actualidad, generan una serie de ruidos submarinos tanto durante la instalación de las estructuras mediante varias técnicas que permiten el anclado de las cimentaciones como durante el periodo de operación de las turbinas.

El ruido submarino emitido por aerogeneradores marinos operativos se puede dividir en dos grupos dependiendo de la frecuencia de propagación de este:

− Ruidos impulsivos de alta, baja y media frecuencia, durante la instalación de las estructuras superpuestos a los de otras actividades complementarias.

− Ruido continuo de baja frecuencia, en su fase de operación.

El ruido impulsivo es aquel cuyos pulsos tienen una duración temporal efectiva menor a 10 segundos, y cuyo tiempo de repetición excede cuatro veces esa duración efectiva. En esa interpretación, aquellos sonidos de duración menor de 10 segundos y que no se repiten, también son impulsivos.

Las actividades ligadas a la instalación o desmantelamiento (como el pilotaje o las explosiones), se ajustan a esta definición, y han sido estudiadas de manera pormenorizada en los últimos años. En los casos concretos de los parques marinos North Hoyle y Scroby Sands, los niveles de ruido y vibración submarinos durante la fase de construcción fueron analizadas obteniendo niveles de presión hasta 260 dB a 1 m de la fuente durante la cimentación de los aerogeneradores.

Más escasos son los estudios dedicados a la operación de los aerogeneradores, y al ruido continuo de baja frecuencia asociado a las vibraciones estructurales de los mismos. Durante la fase de funcionamiento, el nivel de ruido generado va a depender diversos factores, como el número y potencia de los aerogeneradores, su diseño estructural, el tipo de anclaje al fondo, la velocidad del viento, la profundidad, el tipo de fondo, etc. En diversos proyectos se aprecia que el ruido generado por una turbina suele tener un espectro muy ancho y niveles considerables, apareciendo picos muy significativos a bajas frecuencias y en la banda de los infrasonidos (con niveles máximos de 153 dB a 1 m).

Asimismo, la tendencia tecnológica actual es incrementar la potencia y tamaño de los generadores, a la vez que desplazarlos más lejos de la costa para reducir su impacto visual, optando por sistemas de aerogeneradores flotantes con diferentes configuraciones. Escalar en potencia y tamaño un aerogenerador, resulta en un desplazamiento hacia bajas frecuencias de su espectro radiado, lo que se ha confirmado en recientes estudios sobre generadores terrestres. Si unimos este hecho a la diferente geometría de la fuente (exenta de un anclaje rígido al fondo) y su situación a mayor profundidad, se concluye que no existe información que permita predecir su efecto y que son necesarias más medidas y simulaciones al respecto.

Modelos de propagación

Numerosos esfuerzos se están realizando para una predicción del campo acústico submarino, principalmente de las geometrías de parques. Dichos esfuerzos van desde las visiones mas simplificadoras del problema, asumiendo fuentes cilíndricas emitiendo en una guía de onda conformada por la superficie del mar y el fondo marino, y la superposición incoherente de las fuentes presentes, al uso de los diferentes modelos de propagación de rayos, modales o de la aproximación parabólica de la ecuación de Hemholtz.

Podemos señalar que el problema de simulación de los parques marinos está directamente relacionado con la frontera de aplicación de los modelos de rayos y ondulatorios: aun siendo de alguna manera arbitrario se considera que, sobre el umbral frecuencial de 500 Hz muchos modelos basados en la teoría ondulatoria se convierten en computacionalmente muy costosos, y de la misma manera, bajo este umbral, la física de algunos modelos basados en el trazado de rayos empieza a ser cuestionable debido a ciertas asunciones muy restrictivas.

Medidas de mitigación

Las medidas de mitigación del ruido generado al instalar las estructuras fijas ha sido uno de los aspectos más tratado en el campo, por su elevado nivel y posibles efectos sobre la fauna, especialmente los mamíferos marinos. Al margen de las actuaciones a nivel de diseño de nuevos generadores para reducir las vibraciones mecánicas de los mismos, dos estrategias fundamentales se han abordado con este fin:

– Modificación del procedimiento de instalación (alargando el tiempo de contacto al golpear las pilastras, o utilizando vibradores para pilotes menores).

– Recubrimientos absorbentes en las pilastras.

– Utilización de pantallas acústicas basadas en columnas de burbujas (bien generadas en el fondo o encapsuladas en láminas).

Particularmente exitosa se muestra la utilización de pantallas de burbujas de aire con un contraste de impedancias de tres órdenes de magnitud con el agua.

El impacto sobre las especies y ecosistemas

La evaluación del impacto de las fuentes de ruido antropogénico sobre las diferentes especies y sobre la dinámica de los ecosistemas es probablemente uno de los aspectos más complejos de los estudios de impacto ambiental. Los mecanismos por los que los animales marinos perciben el sonido son muy distintos en función de la especie, y sus umbrales auditivos muy distintos.

El primer umbral es el de la percepción, que sólo puede determinarse mediante complejos métodos de respuesta fisiológica. Después, y de manera que puede darse primero uno o el otro, estarían el umbral de respuesta (cambio en el comportamiento) y el umbral de enmascaramiento (el animal no puede oír otros sonidos, como los utilizados para comunicarse entre su especie), y finalmente el umbral de daño fisiológico temporal o permanente (desorientación, pérdida de audición parcial o total, daños en tejidos, etc). En el caso de los aerogeneradores, la mayor preocupación al respecto de los daños fisiológicos, la constituyen los ruidos impulsivos de la construcción por su alto nivel, mientras que el ruido operacional puede plantear problemas con el comportamiento y el estrés psicológico, aunque no se descartan efectos acumulativos.

Conclusiones

La instalación de aerogeneradores suponen un riesgo para el buen estado medioambiental de los ecosistemas. La complejidad de los estudios de impacto precisa de una estandarización metodológica y de investigaciones avanzadas. La definición de indicadores de calidad, incluidos los referidos al ruido submarino, y el trabajo coordinado de administraciones, empresas y e instituciones de investigación son necesarios para mantenerlo, y aprovechar los recursos naturales de manera sostenible.

Source:

Andersson, M. H. (2011). Offshore Wind Farms—Ecological Effects of Noise and Habitat Alteration on Fish (Department of Zoology, Stockholm University).

Andersson, M. H., Sigray, P., and Persson, L. K. G. (2011). “Sound from wind energy plants in the sea and their effects on fish” (“Ljud fra˚n vindkraftverk i havet och dess pa˚verkan pa˚ fisk”), Vindval Report No. 6456 Stockholm, Sweden.

Betke, K. (2006). Measurement of Underwater Noise Emitted by an Offshore Wind Turbine at Horns Rev (Institut f€ur technishe und angewandte Physik GmbH, Oldenburg, Germany), pp. 1–19.

Betke, K., Glahn, M. S.-v., and Matuschek, R. (2004). “Underwater noise emissions from offshore wind turbines,” in CFA/DAGA’04 Conference, Strasbourg, 22–25 March 2004, pp. 591–592.

Danish Energy Agency (2006). Danish Offshore Wind. Key Environmental Issues (Dong Energy, Vattenfall, Danish Energy Agency, and Danish Forest and Nature Agency, Copenhagen, Denmark).

Freiberg, A., Schefter, C., Girbig, M., Murta, V. C., and Seidler, A. (2019). “Health effects of wind turbines on humans in residential settings: Results of a scoping review,” Environ. Res. 169, 446–463.

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