L'energia eòlica en mar obert
El mar podria ser l’emplaçament ideal per a la instal·lació de grans parcs eòlics
© European Union / EC-Audiovisual Service / Boulougouris Georges
Durant les dues darreres dècades s'ha produït l'eclosió de l'energia eòlica, conseqüència de l'interès de la societat cap a l'ús de les energies renovables, motivat principalment per l'augment de la sensibilitat de l'ésser humà envers la contaminació del medi ambient i la seva preservació, però també per motius econòmics, ja que les principals fonts d'energia actuals provenen de combustibles fòssils i d'energia nuclear, costoses i amb data de caducitat, fet que obliga a replantejar l'actual sistema de mercat energètic.
Aquesta tendència va quedar reflectida, l'any 2010, en l'estratègia energètica de la Unió Europea,l'"objectiu 20-20-20". Aquest objectiu consisteix a reduir el consum energètic el 20% (a través de la millora en l'eficiència energètica), reduir el 20% l'emissió de gasos d'efecte hivernacle i aconseguir el 20% d'energies renovables en la producció d'energia per a l'any 2020.
Aquesta política ha permès un gran desenvolupament tecnològic i una innovació de les energies renovables en el sentit més ample del terme, especialment de l'eòlica, la qual ha liderat el creixement per a la generació energètica a gran escala.
Això ha estat possible gràcies al potencial existent, el limitat impacte mediambiental, la quasi nul·la contaminació durant l'explotació i la competitivitat dels costos de producció que, a terra, s'estimen al voltant de 10 cèntims d'euro per kWh. Tanmateix, les dificultats de la implantació de l'energia eòlica provenen de la irregularitat del vent i de les diferències que aquest presenta en funció de cada zona del territori; de la necessitat de grans extensions de terreny per a la implantació dels parcs; del transport de les peces des d'on es fabriquen fins a l'emplaçament definitiu, i de l'impacte visual, aspectes, aquests últims, que obliguen a estudiar amb molt de detall la localització dels parcs.
És evident, però, que el factor determinant per a l'elecció de l'emplaçament és la quantitat de vent que hi ha en un determinat indret, que s'anomena recurs eòlic, normalment expressat en velocitat mitjana del vent en metres per segon (m/s). En aquest sentit, al mar sol haver-hi més recurs eòlic que en terra i, per tant, ha de ser un emplaçament que cal tenir en compte per a l'establiment de nous parcs. A més, hi ha altres avantatges addicionals per a situar els molins de vent en mar obert, com ara que el vent presenta un flux més laminar, gràcies a la poca rugositat de la seva superfície; que a certa distància de la costa el vent no està influenciat per cap obstacle; que es disposa de grans extensions on implantar grans parcs, i que, depenent de la distància a què es trobin de la costa, l'impacte paisatgístic pot arribar a ser pràcticament nul.
Tots aquests factors, a més d'implicar una eficiència més alta per a la generació d'energia, facilitarien l'acceptació social d'aquestes instal·lacions.
Instal·lació del primer prototip d’aerogenerador flotant al mar del Nord, a Noruega
© Siemens / StatoilHydro
Tanmateix, és evident que construir i mantenir parcs eòlics al mar resulta més car que fer-ho en terra, perquè, entre d'altres, la necessitat d'empreses i equips especialitzats incrementen el cost de la construcció i el manteniment. Per això, per a compensar aquest sobrecost d'execució, hi ha la tendència d'usar aerogeneradors de més potència que els que s'utilitzen normalment en terra ferma.
La possibilitat d'instal·lar grans parcs eòlics en mar obert (offshore) es va començar a plantejar seriosament a la dècada de 1970, però la primera turbina eòlica off-shore experimental no es va instal·lar fins l'any 1991, al mar Bàltic (Nogersund, Suècia). El mateix any, el primer parc eòlic en mar obert en fase experimental va començar a produir energia davant les costes de Vindeby (Dinamarca). La recerca i l'experimentació continuada d'aerogeneradors offshore va permetre que l'any 2001 es construís el primer parc eòlic comercial en mar obert, amb 20 aerogeneradors de 2MW, anomenat parc eòlic de Middelgrunden, 3,5 km mar endins de la costa de Copenhaguen (Dinamarca). Des de llavors, el creixement ha estat espectacular i al final del 2014 es van comptabilitzar 9.000 MW de potència en mar obert, 1.480 MW dels quals van ser instal·lats durant el mateix 2014. Paral·lelament, la indústria segueix desenvolupant turbines cada vegada més grans i que poden ser muntades en aigües cada cop més profundes. Segons el World Wind Energy Report del 2014, abans del 2020 ja hi haurà funcionant prototips de fins a 10 MW de potència.
Avui dia, més de la meitat de la potència eòlica marina correspon al Regne Unit (el 54% del total), amb un increment de 813 MW durant el 2014. En segon lloc es troba Alemanya, on es van afegir 528 MW marins. En el cas particular d'Alemanya, l'eòlica mar endins suposa el 3,4% del total de la potència eòlica.
Tots els parcs eòlics en mar obert en servei es troben dins l'anomenada plataforma continental, on la fondària és molt limitada (una o poques desenes de metres) al mar del Nord i al mar Bàltic, majoritàriament. Els molins es troben directament fonamentats al llit del mar, el 90% dels quals ho fan mitjançant un gran piló d'acer clavat al subsòl marí. La necessitat de fonamentar-se al llit del mar limita el desenvolupament de l'energia eòlica marina, ja que aquests dissenys són factibles fins als 40-50 m de profunditat. Per sota d'aquesta profunditat el cost d'instal·lació els fa inviables perquè els esforços produïts pel vent i l'onatge que han de resistir són enormes.
Per això, per a poder construir parcs eòlics en mar obert en zones de gran potencial eòlic però amb litorals on la plataforma continental és limitada o pràcticament inexistent, i la profunditat augmenta ràpidament, cal recórrer a la tecnologia de les plataformes flotants per a suportar els aerogeneradors.
La tecnologia de les plataformes flotants es va desenvolupar durant la segona meitat del segle XX per a la indústria petroliera a fi d'extreure els hidrocarburs (petroli i gas) on la fondària del llit del mar feia inviable construir una estructura fixada al fons. A partir dels coneixements adquirits, existeixen diferents tipus de plataformes flotants que poden ser utilitzades per a la construcció d'aerogeneradors marins flotants, i es diferencien entre si, principalment, per l'ús de diferents tècniques per al sistema de llast, la tipologia del buc i les diverses opcions d'amarratge.
Les plataformes flotants es poden classificar en tres tipus segons el mètode pel qual aconsegueixen l'estabilitat estàtica necessària per a poder suportar els esforços de l'aerogenerador, el vent i les onades: plataformes de baix calat, que aconsegueixen l'estabilitat a partir de les forces de flotació, anomenades semisubmergibles; plataformes de gran calat, que aconsegueixen l'estabilitat gràcies al llast que es troba al fons del buc i fa l'efecte de contrapès, i plataformes amb un excés de flotació, que aconsegueixen l'estabilitat gràcies a les amarres formades per tendons tensats anomenades TLP (tension leg platform). Aquesta classificació està feta a partir dels prototips existents o dels dissenys de conceptes publicats.
Les estructures que aconsegueixen una flotació estable per llast, conegudes amb la forma anglesa spar, ho aconsegueixen rebaixant al màxim el centre de gravetat de l'estructura mitjançant l'addició de pes (llast) al fons. Acostumen a ser un cos cilíndric de gran profunditat immers en l'aigua, amb la zona superior a la superfície, en la qual es poden instal·lar, entre altres elements, la coberta d'una plataforma o una torre eòlica. Són estructures estables en qualsevol condició. Cal destacar que la disposició d'un centre de gravetat molt baix implica un moment d'inèrcia important, que permet mantenir controlada la inclinació de l'estructura, aspecte de gran importància en el cas d'instal·lar un generador eòlic, on la màxima inclinació permesa del rotor és molt limitada. Així mateix, el fet de presentar calats profunds fa l'estructura menys sensible als moviments verticals provocats pel medi marí. En aquest tipus d'estructures, el posicionament es manté mitjançant amarratges al fons marí, que mantenen la posició en planta dins d'uns marges establerts. El rang de profunditats en què poden ser instal·lades és quasi il·limitat, sempre partint d'una profunditat mínima de 100 m.
El primer prototip d'aerogenerador flotant es va construir sobre una plataforma spar, i es va instal·lar al mar del Nord, a Noruega, l'any 2009. Suportava un aerogenerador Siemens de 2,3 MW amb un rotor de 82,4 m de diàmetre, muntat sobre una torre de 65 m sobre el mar. La plataforma era de secció tubular de 100 m de calat i estava amarrada al fons marí, a uns 200 m de profunditat, mitjançant tres línies de cables.
Les plataformes semisubmergibles es mantenen estables gràcies a l'acció repartida de la força de flotació a través d'una estructura formada per diverses columnes de flotació unides entre si mitjançant elements que també poden afegir flotabilitat a la plataforma. Aquestes estructures queden parcialment submergides, però mantenen sobre la superfície els elements per als quals han estat dissenyades. Són sensibles a l'onatge de període baix, motiu pel qual es tendeix a augmentar-ne el calat a fi de limitar-ne la inclinació resultant. A diferència de les estructures spar, les semisubmergibles es poden situar tant en aigües poc profundes com de gran profunditat. El sistema de posicionament d'aquestes es realitza de manera anàloga a les spar, amb tres línies de cables. L'empresa Principle Power, juntament amb Energias de Portugal (EDP) i Repsol, van instal·lar un prototip de plataforma semisubmergible, que suportava un aerogenerador de 2 MW, a 5 km de la costa d'Aguçadoura (Portugal). La plataforma està formada per tres prismes circulars verticals d'acer que li proporcionen la flotabilitat necessària i està ancorada al fons marí amb cables. El prototip, batejat com WindFloat, presenta l'avantatge que es tracta d'un disseny estandarditzat, de dimensions compactes i amb gran estabilitat.
Les plataformes tipus TLP aconsegueixen l'estabilitat gràcies a les forces que es transmeten a través d'una sèrie de cables tensats entre l'estructura i el fons marí. La tensió desitjada s'aconsegueix gràcies a l'excés de flotabilitat que presenten aquestes estructures en la seva posició estable, de forma que aquesta força resultant es compensa amb la tensió dels cables fixats al fons. Es tracta d'estructures amb una restricció important dels moviments de guinyada, de balanceig en ambdues direccions i de desplaçament vertical com a conseqüència les accions incidents. El mateix sistema de fixació permet mantenir la posició sobre la superfície dins uns marges establerts, tenint en compte que els desplaçaments laterals incrementen considerablement la tensió en els cables, alhora que augmenten les forces de restitució a la posició d'equilibri.
S'espera que abans del 2020 entrin en servei els primers parcs flotants experimentals a Escòcia, amb les plataformes tipus spar, a Portugal, amb les plataformes semisubmergibles WindFloat i també al Japó.
Interconnexió submarina balear
Finalitzat el projecte Ròmul, que uneix Mallorca amb la Península, va començar el projecte Ròmul 2, que unirà Mallorca amb Eivissa
© REE
A l'agost del 2012 va entrar en servei la primera interconnexió submarina de transport elèctric que enllaça l'illa de Mallorca amb la península Ibèrica, l'anomenat projecte Ròmul de la Red Eléctrica de España (REE). Durant el 2015, va entrar en període de proves la segona part del projecte, anomenat Ròmul 2, que consisteix en l'estesa d'un cable submarí per a la interconnexió elèctrica entre les illes d'Eivissa i Mallorca, cosa que permetrà reduir els costos de generació, a la vegada que millorarà la seguretat del subministrament perquè s'uneixen els dos sistemes elèctrics existents (Mallorca-Menorca i Eivissa-Formentera) amb la Península. El projecte té un cost estimat de 225 milions d'euros.
El 18 de desembre de 2014 es va completar l'estesa del cable submarí. El vaixell xipriota Atalanti va efectuar les tasques de l'estesa del segon dels dos cables submarins de l'enllaç, que completaven els prèviament efectuats pel vaixell noruec Skagerrak. Aquests vaixells són específics per a l'estesa de cables submarins i disposen d'equips de posicionament dinàmic per a seguir exactament les trajectòries establertes en el traçat dels cables. Estan dotats de propulsors que els permeten romandre immòbils per a realitzar els treballs de col·locació dels cables amb la màxima precisió. El posicionament dels cables al llit marí es realitza amb un monitoratge continu mitjançant un vehicle dirigit per control remot. En fons sorrencs s'empra la tècnica jetting, que utilitza un vehicle submarí que va soterrant els cables mitjançant dolls d'aigua a pressió. En zones rocoses o amb escassa capa de sorra s'empra la tècnica trenching, que utilitza una excavadora submarina amb fulles rotatòries per a l'obertura d'una rasa. El material extret s'introdueix en sacs biodegradables que, un cop col·locat el cable, cobreixen la rasa.
Cal destacar el conjunt de mesures ambientals empreses per tal de minimitzar els efectes de la nova infraestructura en l'entorn marí, i que van tenir un cost de més de dos milions d'euros. Algunes de les més rellevants van ser la localització i l'inventari previ d'exemplars de nacra, mol·lusc bivalve en perill d'extinció, que van ser traslladats a emplaçaments de característiques similars; el protocol d'actuació en cas d'albirament de cetacis i altres espècies protegides, com ara la tortuga mora; els estudis previs per a descartar l'existència de restes arqueològiques o paleontològiques en el traçat, i la restauració de la posidònia allí on era impossible evitar-la.
Aquesta interconnexió elèctrica entre les dues illes consta d'un doble enllaç submarí de 132 kV en corrent altern, constituït per dos cables tripolars amb fibra òptica integrada. El tram submarí de l'enllaç és de 118 km de longitud, cosa que el converteix en el més llarg del món en corrent altern i també el més profund dins la seva categoria, fins a 800 m. Els traçats terrestres de l'enllaç, tant a Eivissa com a Mallorca, són subterranis. Concretament a Eivissa, els 5 km del traçat terrestre van des de Talamanca fins a la subestació de Torrent (Santa Eulària del Riu), mentre que a Mallorca, els 3 km van des de la subestació de Santa Ponça fins al punt d'entrada de l'enllaç a la badia de Santa Ponça, aprofitant el traçat anterior de l'enllaç Mallorca-Península.