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Soplando el viento: cómo las empresas de elevación pesada se están preparando para la próxima expansión de turbinas marinas
14 octubre 2024
Con palas tan largas como campos de fútbol y tan altas como la Torre Eiffel, las turbinas eólicas marinas flotantes plantean numerosos desafíos técnicos a las empresas de elevación de cargas pesadas. Pero quizás el cálculo más complejo al que se enfrentan es determinar qué equipos necesitarán en los próximos años para satisfacer la demanda de dichas elevaciones. Lucy Barnard pregunta a Sarens cómo está adaptando su flota para adaptarse a la evolución de la tecnología de las turbinas y a los objetivos de emisiones de carbono cada vez más exigentes.
Hywind Escocia. Foto de : SarensEn el puerto de Wergeland, en la costa oeste de Noruega, equipos de ingenieros trabajan en la reparación no de uno, sino de cinco gigantes.
Las enormes turbinas, que miden 175 metros desde la superficie del mar hasta la punta de las palas, además de otros 78 metros por debajo de la superficie, y que han sido remolcadas al puerto desde cerca de Peterhead en Escocia para trabajos de mantenimiento rutinario, son de hecho mucho más grandes que el rascacielos más alto del país.
Pero por encima de todos ellos se alza un monstruo aún más grande: una grúa sobre cadenas con pluma de celosía Liebherr LR 12500-1.0, que se puede ver a kilómetros de distancia.
La grúa de 200 metros ha estado trabajando durante el verano, operada por el especialista belga en elevación Sarens, ayudando a reemplazar los cojinetes de las cinco turbinas, un trabajo que implica agarrar la enorme estructura del mar en algo parecido a un juego gigante de 'enganchar un pato' pero también trabajar con gran precisión para quitar las góndolas y las palas.
Ascensores desafiantes
“Nuestro equipo tuvo que afrontar el movimiento del aerogenerador en todas las direcciones, ya que la flotabilidad de la torre subía y bajaba mientras toda la torre se movía lateral y horizontalmente, impulsada por las mareas”, explica Willem Ditmer, director de proyecto sénior de Sarens, quien colaboró en la planificación de las elevaciones. “Cada componente que debía elevarse y desmontarse del aerogenerador tenía un margen muy pequeño en relación con los componentes circundantes”.
Ditmer afirma que la LR 12500-1, la oruga de Liebherr con capacidad de 2.500 toneladas, es especialmente adecuada para los desafíos de las turbinas flotantes y otras instalaciones offshore que tienden a ser más grandes que las terrestres.
“La LR12500-1 fue la grúa perfecta para superar todos estos desafíos gracias a su precisión y exactitud operativa”, afirma. “Creemos que este modelo es una auténtica revolución”.
Willem Ditmer. Foto: SarensPara Sarens, que basa su reputación en su capacidad para completar las elevaciones más complejas y difíciles, quizás uno de los cálculos más desafiantes es determinar qué equipo necesitará en los próximos años para satisfacer la demanda de dichas elevaciones.
Para ello, la empresa y sus competidores deben estimar cómo es probable que evolucione la tecnología de turbinas en los próximos años y también qué probabilidades hay de que los gobiernos cumplan con objetivos de emisiones de carbono cada vez más exigentes.
Los parques eólicos marinos tradicionales, que se asientan en el lecho marino, solo son viables en aguas de hasta 60 metros de profundidad. Sin embargo, mediante la instalación de cimentaciones flotantes ancladas al fondo marino mediante cables, se pueden instalar turbinas flotantes en aguas de mucha mayor profundidad, lo que podría abrir nuevas fronteras en la generación de electricidad.
Mientras que las turbinas marinas comunes eclipsan a las construidas en tierra, con aspas que a menudo triplican la longitud de sus homólogas terrestres, las turbinas flotantes hacen que incluso estas parezcan pequeñas. Las aspas de algunos de estos monstruos son tan largas como campos de fútbol, lo que supone aún más dificultades para su elevación.
Hasta el momento, las cifras son relativamente pequeñas, con solo un puñado de parques eólicos operativos y prototipos en todo el mundo. Además de las cinco turbinas de Hywind Scotland, que tienen una capacidad total de 30 MW, otras cinco turbinas flotantes frente a la costa de Aberdeen en Kincardine tienen una capacidad de 50 MW. Otras tres turbinas frente a la costa de Portugal, denominadas Windfloat Atlantic, tienen una capacidad de 25 MW. Hywind Tampen, un parque eólico marino flotante de 11 turbinas a 140 km de la costa de Noruega, ha añadido una capacidad de 88 MW desde 2023. Y el primer proyecto eólico flotante de China, la instalación Haiyou Guanlan de 200 metros de altura, amarrada en el golfo de Beibu, se puso en servicio en mayo de 2023.
Henry Vermeulen, director de desarrollo de negocio de Sarens, es uno de los responsables de calcular la futura demanda de carga pesada. Pronostica que las instalaciones eólicas flotantes podrían convertirse en una parte mucho mayor del negocio debido a su enorme capacidad de generación de energía.
“Es realmente difícil predecir cómo cambiarán los requisitos de los equipos de elevación y construcción”, afirma. “En los últimos años, hemos visto un aumento drástico en la demanda de parques eólicos marinos. Estoy seguro de que los mayores desafíos del sector marino comenzarán una vez que la energía eólica flotante se vuelva más frecuente. Nos enfrentaremos a trabajos con cimentaciones más pesadas, por lo que la forma de izarlas también evolucionará. Creo que se requerirán grúas de pedestal fijas para cargas pesadas (de anillo)”.
Henry Vermeulen. Foto: SarensEn virtud del Acuerdo de París, un tratado internacional jurídicamente vinculante cuyo objetivo es limitar el cambio climático a 1,5 grados por encima de los niveles preindustriales, firmado por 195 gobiernos de todo el mundo en 2016, los países deben publicar sus contribuciones determinadas a nivel nacional (CDN), que detallan objetivos y políticas sobre todas las emisiones de carbono que generan. Estas incluyen planes para aumentar la cantidad de energía renovable que cada país prevé generar.
En diciembre de 2023, casi 200 países en la cumbre climática COP23 en Dubai acordaron triplicar la generación de energía renovable para fines de la década hasta alcanzar 11.000 GW para 2030, y la energía solar y eólica representarán el 90 por ciento de las adiciones.
Los parques solares representan actualmente 1.098 GW de capacidad instalada a nivel mundial, mientras que los paneles solares instalados en tejados representan otros 851,4 GW. Las turbinas eólicas terrestres representan 1.029,3 GW y las turbinas marinas otros 95,7 GW.
La Agencia Internacional de Energía pronostica que, en línea con los objetivos gubernamentales, todos esos sectores aproximadamente duplicarán su capacidad, alcanzando alrededor de 8.000 GW para 2030, y la energía eólica marina mostrará el mayor aumento general.
Sin embargo, los vientos en contra en la industria continúan soplando en la dirección opuesta, y los fabricantes enfrentan un aumento en los costos de construcción e instalación de turbinas eólicas debido al aumento de los precios de los materiales combinado con el aumento de las tasas de interés y las dificultades para obtener los permisos necesarios.
Las difíciles condiciones del mercado han provocado la cancelación de una serie de importantes proyectos offshore en todo el mundo.
Desafíos que enfrenta la industria
Según BloombergNEF, más de la mitad de todos los contratos de energía eólica marina de Estados Unidos fueron cancelados o estaban en riesgo de cancelación en 2023. Estos incluyeron la cancelación de alto perfil por parte del fabricante de turbinas danés Ørstead de los proyectos Ocean Wind 1 y 2 frente a la costa de Nueva York a un costo de más de US$3 mil millones en 2023 y la cancelación del acuerdo de BP y Equinor sobre el proyecto Empire 2 Wind de 1,2 GW.
Para las turbinas eólicas flotantes, los desafíos probablemente serán aún mayores. Su fabricación es mucho más costosa que la de las fijas, y la tecnología aún se encuentra en sus primeras etapas. Esto implica que, para instalarlas, los gobiernos deben pagar mayores subsidios. Una subasta de contratos de turbinas marinas en septiembre de 2024 en el Reino Unido incluyó subsidios de 195 libras esterlinas (255 dólares estadounidenses) por MWh (véase el recuadro).
Sin embargo, Vermeulen dice que Sarens está preparando su flota para poder asumir este tipo de trabajos complejos en alta mar.
Desde que recibió su primer LR 12500-1 en abril de 2023, Sarens agregó una segunda unidad y está esperando la entrega de la tercera.
“Hasta el momento, Sarens tiene capacidad suficiente para gestionar todas las demandas de carga”, afirma Vermeulen. Sin embargo, seguimos encontrando limitaciones en los muelles donde operamos, ya que muchos aún no están equipados para respaldar nuestras operaciones o carecen de la profundidad necesaria para los buques que cargan los cimientos de los parques eólicos”.
“El principal desafío al que nos enfrentamos actualmente es la falta de estandarización en la potencia de las turbinas, lo que hace casi imposible anticipar los requisitos del proyecto con antelación”.
Objetivos de energía renovable
China: En los últimos dos años, China ha sido, con diferencia, el país que ha experimentado la mayor actividad en términos de parques eólicos y solares. Hace una década, China dependía de combustibles fósiles para dos tercios de su capacidad de generación de energía, pero en los últimos cuatro años, la energía limpia se ha convertido en un importante motor de crecimiento económico. En 2020, el primer ministro chino, Xi Jinping, anunció ante la Asamblea General de la ONU que el objetivo del país era que las fuentes de energía no fósiles representaran más del 80 % del consumo total de energía para 2060. Para ello, anunció un objetivo de 1200 GW de capacidad energética procedente de fuentes renovables para 2030. En los cuatro años transcurridos desde entonces, China ha impulsado ambiciosas inversiones en energía limpia, construyendo enormes centrales solares y parques eólicos terrestres en zonas como el desierto de Gobi; tanto es así que, de hecho, los combustibles fósiles representan ahora menos de la mitad de la capacidad de generación total instalada del país. A mediados de 2024, la AIE estimó que, con casi el doble de nuevas plantas eólicas y solares en construcción en China que en el resto del mundo en conjunto, el país está en camino de alcanzar su objetivo para fines de 2024, seis años antes.
La UE: También en la Unión Europea, pionera desde hace tiempo en la lucha contra el cambio climático, la necesidad de compensar los recortes en las exportaciones de gas ruso ha impulsado un drástico aumento en la instalación de células fotovoltaicas y turbinas eólicas. En 2020, el bloque superó su objetivo anterior de alcanzar el 20 % del consumo final de energía procedente de renovables y en 2023 revisó su Directiva sobre energías renovables, estableciendo un nuevo objetivo vinculante para los Estados miembros: al menos el 42,5 % del consumo final bruto de energía debe proceder de fuentes de energía renovables para 2030. El grupo de presión Wind Energy Europe afirma que, si bien la UE 27 instaló una capacidad récord de turbinas de 16,2 GW en 2023, el bloque necesita una media de 29 GW para cumplir los objetivos actuales.
EE. UU.: En marcado contraste se encuentra EE. UU., que se retiró del Acuerdo de París en 2020 bajo el liderazgo de Donald Trump, pero se reincorporó un año después con la llegada al poder de Joe Biden. Una de las primeras medidas importantes de Biden como presidente fue anunciar un ambicioso objetivo de reducir las emisiones netas de gases de efecto invernadero entre un 50 % y un 52 % por debajo de los niveles de 2005 para 2030 , casi el doble de las establecidas por el predecesor de Trump, Barack Obama. Según los planes de la administración Biden, EE. UU. espera alcanzar el objetivo de un 80 % de electricidad libre de carbono y libre de contaminación para 2030 y del 100 % para 2035. La Ley de Reducción de la Inflación del presidente estableció una serie de incentivos de energía limpia diseñados para alentar el desarrollo de más parques solares y eólicos, así como proyectos de almacenamiento de baterías, y en 2021, Biden firmó una orden ejecutiva que requiere que las agencias federales adquieran electricidad 100 % libre de carbono y libre de contaminación para 2030. Uno de los pilares clave del compromiso climático de Biden fue su promesa de 2021 de impulsar la incipiente industria eólica marina del país para desplegar turbinas eólicas marinas capaces de generar 30 GW de energía para 2030, lo que equivale a más de 2000 turbinas. Sin embargo, a mediados de 2024, la Asociación Estadounidense de Energía Limpia (ACP) pronosticó que para fines de la década el país solo habrá instalado alrededor de 14 GW de capacidad eólica marina después de que costosas demoras y el aumento de los costos de los proyectos impulsaran a los fabricantes a cancelar o renegociar los contratos.
Reino Unido: Como parte de su Contribución Determinada a Nivel Nacional (NDC), el Reino Unido se ha comprometido a reducir sus emisiones en un 68 % para 2030 , en comparación con el nivel de referencia de 1990. El nuevo gobierno laborista se ha comprometido a duplicar la energía eólica terrestre de 15 a 30 GW para 2030 y a cuadriplicar la energía eólica marina de 15 a 60 GW . En septiembre, el gobierno británico consiguió 131 nuevos proyectos de energía limpia en una subasta de 1500 millones de libras esterlinas (2000 millones de dólares estadounidenses).
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