La ola que viene
La energía mareomotriz ha sido identificada como una fuente global potencialmente importante de energía renovable sostenible. Una empresa escocesa y SKF colaboran en un proyecto conjunto que utiliza tecnología de turbinas mareomotrices flotantes para reducir los costos de la generación eléctrica.
Orbital
Orbital Marine fue fundada en 2002.
La empresa tiene 26 empleados, repartidos entre oficinas en las Islas Orcadas y Edimburgo.
En 2016 logró su primer hito, la turbina mareomotriz SR2000, la más potente del mundo en aquel tiempo, que generó más de 3 GWh de electricidad durante los 12 primeros meses de pruebas.
Orbital Marine Power Ltd, referente escocés en el desarrollo de turbinas mareomotrices, apuesta firmemente por las aplicaciones comerciales de la energía mareomotriz. Según Andrew Scott, director ejecutivo de Orbital Marine, el objetivo de la empresa es “convertir la energía mareomotriz en una industria comercial y aportar una fuente nueva de energía renovable al mercado global”. El potencial de mercado de la energía mareomotriz supera los 100 GW, afirma, y los obstáculos a su explotación comercial giran básicamente en torno al costo de las tecnologías necesarias para captarla. “Nuestra voluntad es cambiar esta situación”, declara.
En esencia, los componentes básicos del tren de transmisión y la configuración del sistema son similares a los de una turbina eólica, pero trasladados a un entorno denso y húmedo. “La diferencia fundamental radica en el soporte de la góndola y, en ese contexto, nuestra plataforma flotante desempeña la misma función que la torre de una turbina eólica”, dice Scott. “Es más sofisticada porque debe soportar la dureza del entorno marino en una corriente de marea”.
Ocean Energy ERA-NET
Ocean Energy ERA-NET coordina los programas de financiación entre países y regiones europeos relacionados con la investigación e innovación en la energía oceánica. Su finalidad es ayudar a mantener y potenciar el liderazgo mundial de Europa en materia de energía oceánica, facilitar la implementación comercial de soluciones energéticas innovadoras y bajas en carbono, reducir costos energéticos, generar crecimiento y crear puestos de trabajo.
Ocho agencias gubernamentales nacionales y regionales han recibido financiación de la Unión Europea en virtud del Programa Marco Horizonte 2020 de Investigación e Innovación, concretamente del País Vasco en España, Bretaña y Países del Loira en Francia, así como de Irlanda, Portugal, Escocia, España y Suecia.
El proyecto aglutina la cadena de suministro básica de Orbital y sus socios estratégicos para desarrollar una solución con visión de futuro que presente un perfil de riesgo mucho menor y que sea más fácil de financiar.
Una de las claves de la comercialización de las turbinas mareomotrices es el desarrollo de un regulador de paso para las palas de las turbinas mareomotrices. “Nuestro objetivo es incrementar hasta un 50% el rendimiento de nuestras máquinas, alineándolo firmemente con tecnologías más establecidas”, explica Scott. La iniciativa europea Ocean Energy ERA-NET Cofund (ver recuadro) ha otorgado una beca de investigación valorada en 1,2 millones de euros para financiar el desarrollo y la entrega del regulador de paso, que se está instalando en la nueva turbina mareomotriz flotante Orbital O2 2MW.
Nuestro objetivo es incrementar hasta un 50% el rendimiento de nuestras máquinas.
Andrew Scott, DIRECTOR EJECUTIVO, Orbital Marine Power Ltd
“La forma más fácil de reducir el costo global de la energía pasa por utilizar palas de rotor más largas capaces de captar más energía de la corriente de marea”, continúa Scott. “Sin embargo, con palas más largas, las cargas resultantes son más altas y más difíciles de controlar. Un sistema de regulación del paso nos permite cambiar el ángulo de incidencia de las palas y controlar esas cargas con mucha más precisión. Es una solución importante para mejorar la economía de la energía mareomotriz”.
Al tratarse de una tecnología flotante, se puede acceder fácilmente a todos sus componentes y sistemas para realizar las tareas de mantenimiento, inspección y reparación con un tiempo improductivo mínimo, utilizando solo buques estándares. La tecnología se instala de modo similar a cuando se amarra un buque mediante un ancla, explica Scott. Y continúa: “en las tecnologías alternativas con una capacidad instalada similar fijada al lecho marino, es obligatorio utilizar buques y equipos costosos para recuperar las turbinas, ya que no es posible acceder a ellas mientras estén fijadas al lecho marino. De ahí surge un problema secundario, el de los largos períodos de desconexión que se necesitan para acceder, recuperar y luego reparar las turbinas. Nuestros costos ascienden a una mínima parte de los de nuestros competidores y eso supone un perfil de riesgo totalmente distinto para los inversores y la cadena de suministro”.
Los mercados crecerán a medida que los inversores y gobiernos conozcan mejor las soluciones que puede ofrecer la energía mareomotriz y confíen más en ellas.
Andrew Scott, DIRECTOR EJECUTIVO, Orbital Marine Power Ltd
La turbina se ha probado en el Centro Europeo de Energía Marina en las Islas Orcadas, frente a la costa septentrional de Escocia. “Las Islas Orcadas cuentan con enormes recursos en forma de corrientes de marea. Por eso, también se las conoce como la Arabia Saudita de la Energía Mareomotriz”, explica Scott. “Instalamos la turbina en un cable submarino existente que está situado en una de las principales corrientes de marea de las Islas y que utilizaremos para exportar energía a la red eléctrica local. Ha sido un banco de pruebas para ver cómo funciona la tecnología y recopilar todos los valiosos datos que hacen falta para validar sus prestaciones. Tenemos previsto explotarla hasta un máximo de 15 años, y así obtener datos útiles para determinar su confiabilidad y rendimiento a más largo plazo”.
Scott explica que el proyecto ayudará a Orbital Marine a acumular experiencia y a aplicarla al proceso de ingeniería para reducir costos. “Al mismo tiempo”, afirma, “los mercados crecerán a medida que los inversores y gobiernos conozcan mejor las soluciones que puede ofrecer la energía mareomotriz y confíen más en ellas”.
Los módulos de regulación del paso de SKF
Los módulos de regulación del paso desarrollados para la tecnología de Orbital Marine se entregarán desde la fábrica de soluciones avanzadas de SKF en Gotemburgo, Suecia. El regulador hace girar dos juegos de palas, con diámetros de rotor de 20 metros, en torno a su eje longitudinal. El perfil de flujo se puede adaptar a las velocidades de las corrientes de marea existentes. Regulando el ángulo de ataque, puede conseguirse un consumo de energía constante por encima de la velocidad nominal de la corriente de marea.
Como explica Michael Baumann, jefe de desarrollo de negocios de SKF para energía marina y oceánica: “nuestro equipo especializado en energía oceánica colabora con los desarrolladores de los prototipos más avanzados de turbina mareomotriz y con los proveedores de subcomponentes, y los ayuda a asegurar la confiabilidad de sus diseños desde el primer momento”. Tanto las turbinas eólicas como los sistemas de propulsión de barcos, por ejemplo, las góndolas direccionables eléctricas, afrontan desafíos similares, cosa que permite a SKF incorporar estos conocimientos técnicos en aplicaciones para turbinas mareomotrices.
Entre los beneficios directos, se incluye un control mejorado de las fuerzas del par del tren de transmisión, que facilita un incremento del 50% del área de barrido del dispositivo (con diámetros de rotor entre 16 y 20 metros) y se asocia a un aumento del rendimiento similar a la configuración actual de las turbinas de Orbital. La tecnología también ofrece un control mejorado de las palas en torno a la velocidad nominal para reducir las pérdidas de potencia y suavizar sus fluctuaciones. De este modo, disminuyen las cargas extremas y la fatiga del tren de transmisión y la estructura, sube el umbral de desconexión por condiciones ambientales y mejora la capacidad de seguir generando energía incluso con fallas leves.
SKF ha colaborado con Orbital Marine en el desarrollo de una gama de turbinas de demostración a pequeña y gran escala, que incluyen la excepcional turbina SR2000. “Por sus bajos costos de instalación y explotación, SKF considera que la tecnología de energía mareomotriz flotante ofrece un potencial enorme”, observa Baumann. “Estamos encantados de poder aportar nuestra experiencia al desarrollo de una solución clave que permitirá reducir costos y acelerar el despliegue de la tecnología de energía mareomotriz flotante de Orbital Marine”.
