Aerogeneradores marinos

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Para quien alguna vez se ha preguntado por qué no se instalan más aerogeneradores en el mar, veamos algunas ventajas e inconvenientes y diferencias que presentan frente a los terrestres.

El principal desafío de la energía eólica en el mar son los costes de explotación: el cableado submarino y las cimentaciones han provocado que hasta hace poco la energía eólica marina fuese una opción cara.

Sin embargo, las nuevas tecnologías de cimentación y los generadores del orden de megavatios están a punto de hacer que la energía eólica en el mar sea competitiva con los emplazamientos terrestres, al menos en aguas de hasta 15 metros de profundidad.

Dado que generalmente la producción de los aerogeneradores marinos es un 50 por ciento mayor que la de sus vecinos en tierra (en terreno liso), el emplazar los aerogeneradores en el mar puede ser bastante atractivo.

Contrariamente a lo que se suele creer, la corrosión no es algo que preocupe especialmente en las construcciones de acero en el mar. La experiencia de las plataformas petrolíferas marinas ha demostrado que pueden ser correctamente protegidas utilizando una protección catódica (eléctrica) contra la corrosión. La protección superficial (pintura) de los aerogeneradores marinos se proporcionará por rutina con una clase de protección mayor que para las turbinas instaladas en tierra.

La vida de diseño de las cimentaciones de acero en el mar, al igual que para las plataformas petrolíferas marinas es normalmente de 50 años.

La turbina de referencia para el estudio es una moderna turbina tripala con el rotor a barlovento y con una altura de buje de unos 55 metros y diámetro de rotor de alrededor de 64 metros. La altura de buje de la turbina de referencia es pequeña comparada con las típicas turbinas de ese tamaño instaladas en tierra. En el norte de Alemania la altura de buje típica de una turbina de 1,5 MW varía de 60 a 80 metros. Debido a que la superficies de agua son muy lisas (baja rugosidad ), resulta rentable utilizar torres más bajas.

Condiciones eólicas en el mar

Las superficies de mares y lagos son obviamente muy lisas, por lo que la rugosidad de la superficie marina es muy baja (a velocidades del viento constantes). Con velocidades de viento crecientes, parte de la energía se emplea en producir oleaje, lo que implica un aumento de la rugosidad. Una vez se han formado las olas, la rugosidad decrece de nuevo. Por tanto tenemos una superficie de rugosidad variable (lo mismo ocurre en zonas cubiertas con más o menos nieve).

Sin embargo, si generalizamos, puede considerarse que la rugosidad de la superficie del agua es muy baja y que los obstáculos del viento son pocos. Al realizar los cálculos deberán tenerse en cuenta islas, faros, etc. tal y como se tendrían en cuenta los obstáculos situados en la dirección de donde viene el viento o los cambios de rugosidad en la tierra.

Con una baja rugosidad, el cizallamiento del viento en el mar es también muy bajo, lo que implica que la velocidad del viento no experimenta grandes cambios al variar la altura del buje del aerogenerador. Así pues, puede resultar más económico utilizar torres más bien bajas, de alrededor de 0,75 veces el diámetro del rotor, en aerogeneradores emplazados en el mar, dependiendo de las condiciones locales (normalmente, las torres de los aerogeneradores situados en tierra miden un diámetro de rotor, o incluso más).

El viento en el mar es generalmente menos turbulento que en tierra, por lo que en un aerogenerador situado en el mar se puede esperar un tiempo de vida mayor que en otro situado en tierra. La baja turbulencia del mar se debe, ante todo, al hecho de que las diferencias de temperatura a diferentes altitudes de la atmósfera que hay sobre el mar son inferiores a las que hay sobre la tierra. La radiación solar puede penetrar varios metros bajo el mar mientras que en tierra la radiación solar sólo calienta la capa superior del suelo, que llega a estar mucho más caliente. Consecuentemente, las diferencias de temperatura entre la superficie y el aire serán menores sobre el mar que sobre la tierra. Esto es lo que provoca que la turbulencia sea menor.

Fuente: Danish Wind Industry Association

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