Energía eólica marina flotante: nuevo paisaje marino, nuevos desafíos

Los planificadores de energía eólica marina están revisando de cerca los sistemas de torre fija para extender las lecciones aprendidas a las torres eólicas flotantes, en desarrollo ahora. En los EE. UU., las torres flotantes se han asociado más estrechamente con los planes para nuevas áreas de energía eólica (WEA) en el Pacífico, en las afueras de California y tal vez en Oregón y Washington. Pero también se está llevando a cabo una investigación importante en Maine, en la Universidad de Maine, debido a las áreas profundas del océano Atlántico allí, y las torres flotantes también pueden usarse en el Golfo de México.

Como probablemente sabrán la mayoría de los lectores, las turbinas eólicas flotantes ofrecen la oportunidad de aprovechar las zonas ricas en viento en aguas demasiado profundas para la construcción de turbinas fijas. Sin embargo, las torres flotantes presentan desafíos técnicos y marítimos nuevos, diferentes y adicionales. Sin embargo, una vez resuelta, la tecnología flotante haría accesibles las WEA con energía eólica fuerte y constante.

Esta industria y tecnología emergentes fueron el foco de la conferencia anual más reciente de Floating Wind Solutions (FWS) celebrada en Houston del 30 de enero al 1 de febrero. Las conferencias de FWS brindan una oportunidad para que los líderes de proyectos se centren en la industrialización y comercialización de la energía eólica flotante. . El interés está creciendo: 850 personas, de más de 400 compañías globales diferentes, asistieron a FWS '23; eso es más de 600 personas en FWS '22 y 400 en FWS '21. Los organizadores esperan más de 1000 en el evento de 2024. El DOE de EE. UU. mantiene un enlace a la conferencia y proporciona un enlace de registro en su sitio web, aunque el DOE no tiene un papel formal dentro de la organización y las presentaciones de la conferencia.

La conferencia de 2023 comenzó con una serie de presentaciones tituladas "Viento flotante: transferir aprendizajes del desarrollo de aguas profundas". Esta categoría incluyó una sesión sobre temas ambientales y regulatorios. Larry Wise, ingeniero marino costero sénior de WF Baird & Associates, con sede en Houston, presentó un debate sobre "Consideraciones de seguridad de navegación y permisos para un proyecto de viento flotante en EE. UU.". Wise ha sido parte del equipo de investigación del proyecto Aqua Ventus de la Universidad de Maine, también conocido ahora como el proyecto New England Aqua Ventus debido a los socios adicionales y al alcance ampliado del proyecto.

(Imagen: Universidad de Maine)

Wise primero hizo referencia a los requisitos establecidos dentro de una Evaluación de riesgos de seguridad de navegación (NRSA) que identifica y evalúa los peligros y riesgos de un proyecto para la navegación de embarcaciones. BOEM requiere una NSRA para proyectos costa afuera. El documento central aquí es la Circular de Inspección de Navegación y Navegación de la USCG No. 01-19, "Orientación sobre las funciones y responsabilidades de la Guardia Costera para las instalaciones de energía renovable en alta mar". Wise dijo que la NSRA le dice a la Guardia Costera qué objetos se colocarán en la vía fluvial. Agregó que varios estados también pueden requerir permisos o aprobaciones adicionales, particularmente dentro del límite oceánico de tres millas en alta mar de un estado.

El análisis de tráfico se realiza mediante AIS (sistemas de identificación automática) de datos. AIS informa qué tipo de barcos se encuentran en un WEA propuesto y las ubicaciones de los barcos.

La NSRA describe los pasos necesarios para evitar y minimizar los conflictos de navegación. Esto es fundamental no solo para la seguridad sino, agregó Wise, porque afecta el diseño del proyecto dentro de la WEA y la rentabilidad del proyecto. Wise dijo que desarrollar sistemas de alerta claros e inequívocos es un desafío dentro del área de un proyecto de torre eólica flotante. Las medidas de evitación, para proyectos fijos o flotantes, pueden incluir carriles de navegación, retranqueos y acceso seguro para embarcaciones pesqueras.

Wise enumeró otros impactos de navegación de las torres eólicas, incluida la degradación del radar, la interferencia electromagnética, el ruido y, por supuesto, los problemas visuales y de línea de visión debido a las nuevas estructuras y equipos de construcción. Dijo que los anchos de los corredores entre las turbinas se basan en una serie de consideraciones que incluyen los requisitos de generación de energía, la navegación de embarcaciones, la pesca comercial, la búsqueda y el rescate, la infraestructura superficial y subterránea existente y las condiciones del lecho marino. Los análisis de ancho de carril se basan en experiencias y documentos europeos. Como referencia, Wise citó el "Libro blanco sobre energía eólica marina" escrito por el Ministerio de Infraestructura y Medio Ambiente de los Países Bajos y el Ministerio de Asuntos Económicos en 2014.

Los lectores recordarán que en febrero de 2022, la Academia Nacional de Ciencias publicó un estudio patrocinado por BOEM que documentaba cómo las torres eólicas degradan el radar marítimo. Las turbinas abarrotan la pantalla de un radar, lo que da como resultado una imagen ambigua y confusa para el operador, según el informe de la NAS.

Se le preguntó a Wise sobre los desarrollos relacionados con los impactos de las turbinas eólicas de radar. Citó el informe de la NAS de febrero de 2022 como la guía más reciente y que el informe incluye una serie de recomendaciones para las pruebas, la recopilación de datos y la evaluación.

Mitigar los impactos de los radares sigue siendo un enfoque de alto nivel para varias agencias federales, incluidos los Departamentos de Defensa y Energía, así como para NOAA y BOEM. Sin embargo, el estado exacto de este trabajo, al menos desde febrero pasado, no está claro. Un portavoz de BOEM dijo que BOEM ahora usa el informe NAS para estudios ambientales; Sin embargo, las preguntas específicas sobre el seguimiento se remitieron a la Guardia Costera.

El DOE tiene un sitio web para el “Grupo de Trabajo de Mitigación de Interferencia de Radar de Aerogeneradores”. El Departamento de Seguridad Nacional, que incluye a la Guardia Costera, figura como “observador” del Grupo de Trabajo, no como participante directo.

Una página web del DOE explica que un Memorando de Entendimiento, firmado por primera vez en 2014, se actualizó este año, en 2023, pero el enlace al MOU publicado en el sitio web no detalla este trabajo reciente. Es importante destacar que el objetivo del DOE, para 2025, es lograr lo siguiente:

• Abordar la interferencia de los radares de las turbinas eólicas como un impacto en las misiones críticas de los radares;
• Asegurar la resiliencia a largo plazo de las operaciones de radar en presencia de turbinas eólicas y,
• Eliminar la interferencia de radar como impedimento para el futuro desarrollo de la energía eólica.
• Wise dijo que las actividades portuarias deben ser parte de los análisis de un proyecto de energía eólica. Los funcionarios portuarios necesitan saber dónde se llevará a cabo la construcción y cómo se pueden ver afectados los problemas operativos de un puerto. El modelado de riesgos estima si los riesgos de navegación aumentarán y cómo aumentarán una vez que se complete un proyecto. Wise dijo que la mayoría de los modelos muestran solo un ligero aumento en los riesgos para los puertos de los proyectos de estructura fija OSW (ver figura 1).

Figura 3, cortesía de Larry Wise

Después de hacer referencia a los problemas fundamentales dentro de las WEA de torre fija, Wise se centró en algunos de los desafíos únicos de la huella de navegación de las torres flotantes. Dijo que el trabajo en el proyecto Aqua Ventus de la Universidad de Maine ha sido útil para evaluar y abordar los impactos de las torres flotantes.

Wise prestó especial atención a las capacidades de respuesta ante emergencias dentro de las áreas del proyecto. La respuesta de emergencia, por supuesto, incluye eventos en los que las personas están en peligro directo e inmediato (hombre al agua, por ejemplo, toma de agua o colisiones), eventos que exigen una respuesta sin espera a pesar de las condiciones climáticas y oceánicas. Otras emergencias pueden no presentar resultados inmediatos de vida o muerte, pero aun así exigen una acción inmediata: un derrame de petróleo, por ejemplo, o una pérdida de energía o un barco varado a la deriva.

El punto es que para el acceso y el tránsito de los socorristas a través de un área OSW son partes críticas de la planificación inicial (consulte la figura 2, que presenta 20 años de datos de emergencia marítima frente a Nueva Jersey).

Figura 3, cortesía de Larry Wise

Wise dijo que las torres flotantes presentan una huella mucho más grande en comparación con las torres fijas. Las torres flotantes tendrán líneas de anclaje en muchas direcciones. Pero las turbinas flotantes seguirán moviéndose hasta cierto punto, aunque ese movimiento sea limitado. Las torres flotantes estarán unidas por una matriz interna de cables entre las turbinas (ver figura 3). De ahí las preocupaciones sobre el acceso y la navegación de las cuadrillas de emergencia.

Figura 3, cortesía de Larry Wise

En respuesta a las preguntas, Wise dijo que no anticipa mucha diferencia en los impactos de las operaciones de búsqueda y rescate con proyectos eólicos fijos versus flotantes. Dijo que será necesario evitar las cadenas de ancla, que generalmente afectan a los buques de superficie a menos de 30 m de una estructura. Sin embargo, los anchos de los carriles probablemente serán los mismos. Dijo que “los riesgos en términos de búsqueda y rescate son complejos y dependen en gran medida de la experiencia de las operaciones del mundo real, no de los modelos informáticos”.

Una pregunta abierta es ¿cómo se debe marcar mejor todo este equipo vinculado? Encontrar las respuestas correctas, dijo Wise, es parte del trabajo que se está realizando con Aqua Ventus. Si todo se marca, Wise dijo que eso genera preocupaciones sobre demasiado desorden, que los marineros pueden apagar el radar y otros equipos porque las señales son abrumadoras.

Wise dijo que esto es particularmente importante para la pesca comercial porque es más probable que los pescadores trabajen dentro de las WEA y no solo en tránsito. Wise hizo referencia al trabajo con pescadores de langosta en Maine, buscando su consejo sobre cómo mantener los corredores de tránsito seguros pero sin sobrecargar los dispositivos o sistemas de advertencia, creando sin darse cuenta una avalancha de información para humanos y máquinas que podría ser ignorada después de un tiempo.

Wise dijo que los pescadores de langosta preferían un enfoque de menos es más: no marcar cada ancla individual, por ejemplo. Estos problemas también se extienden a los cables de exportación dinámicos que entregan energía desde las turbinas a los equipos en tierra. Wise dijo que se están revisando los enfoques de "iluminación del sector", que podría incluir colocar una luz roja sobre los cables dinámicos.

Una vez más, sin embargo, repitió la misma preocupación: a medida que se colocan más y más luces en más y más lugares, el paisaje marino podría volverse más confuso, no menos. Hizo referencia a la preocupación adicional sobre los navegantes recreativos que no tienen el mismo nivel de capacitación y experiencia que los navegantes comerciales.

Y agregó otra nota de precaución. Las referencias dentro de su presentación fueron para proyectos piloto. Dijo que una vez que estos proyectos "se mueven a escala, a una gama completa de turbinas, se puede ver el desafío" a partir de anclas que van en múltiples direcciones. Otro problema es cómo o si todo este equipo podría incluirse, o debería incluirse, en las cartas náuticas. Wise nuevamente hizo referencia a la preocupación de que los navegantes podrían comenzar a apagar los sistemas de cartografía debido al desorden y luego perder información crítica de seguridad.

“Los riesgos en términos de búsqueda y rescate son complejos y dependen en gran medida de la experiencia de las operaciones del mundo real, no de los modelos informáticos”. - Larry Wise, ingeniero superior marino costero, WF Baird & Associates (Foto: WF Baird & Associates)

En el futuro, Wise dijo que los esfuerzos para encontrar las mejores respuestas a estas preguntas sobre cómo se ve el paisaje marino dentro de las torres eólicas flotantes siguen siendo un foco para los investigadores de New England Aqua Ventus. Otro objetivo es desarrollar sistemas consistentes con los estándares internacionales para que todos los capitanes estén familiarizados con las señales y mensajes de advertencia cuando los barcos ingresan a aguas estadounidenses.

Se preguntó a American Waterways Operators cómo están priorizando las preocupaciones asociadas con las torres eólicas flotantes. Un portavoz señaló que, de hecho, estos problemas están siendo rastreados, pero que es probable que las torres flotantes aún falten algunos años para su construcción. Y los miembros de AWO tienen una posición bastante sencilla: evitar transitar entre turbinas flotantes. El enfoque principal de AWO es que las autoridades reguladoras establezcan calles que sean lo suficientemente anchas para evitar cualquier riesgo de cable de turbina. El grupo confía en que se establecerán estos amplios pasillos. Otra preocupación, aunque sin duda más remota, es que una turbina se suelte y se convierta en un peligro en una calle. AWO está siguiendo los acontecimientos tanto en la costa oeste como en el golfo de Maine.