¿Cómo funcionan las turbinas eólicas marinas flotantes?

Las turbinas eólicas marinas flotantes se han convertido en una de las grandes apuestas para descarbonizar el suministro eléctrico. Frente a las turbinas de fondo fijo, que solo resultan económicamente viables hasta unos 60 metros de profundidad, esta tecnología se instala en aguas mucho más profundas, donde no es posible cimentar estructuras sobre el lecho marino. La principal ventaja de la energía eólica marina flotante es que aprovecha vientos más fuertes y constantes que soplan en alta mar, lo que mejora el rendimiento de la generación eléctrica.

A diferencia de las de fondo fijo, las turbinas eólicas flotantes no se asientan directamente sobre el lecho marino. Están montadas sobre plataformas que se mantienen en posición mediante sistemas de amarre anclados al fondo, lo que hace viable la generación de energía eólica en aguas profundas y amplía de forma significativa las áreas donde pueden instalarse parques eólicos marinos.

La energía eólica marina flotante ya superó la fase de prototipo: Hywind Scotland, el primer parque flotante a escala comercial, está en operación frente a las costas escocesas desde 2017. Pese a ello, la tecnología sigue evolucionando con nuevos diseños de plataformas y sistemas de anclaje. Conocer sus componentes, los tipos de plataformas flotantes y los sistemas de amarre ayuda a valorar tanto su potencial como los desafíos que plantea su despliegue.

Componentes principales de una turbina eólica marina flotante

Aunque comparten muchos componentes con las turbinas eólicas terrestres y fijas, las turbinas flotantes añaden elementos específicos para garantizar su estabilidad y funcionamiento en un entorno marino. Los componentes principales incluyen:

• Turbina Eólica: Esencialmente, un rotor con palas que capturan la energía cinética del viento y la transforman en energía mecánica.
• Góndola: Aloja la caja de cambios, el generador, los sistemas de control y otros componentes clave de la turbina.
• Torre: Soporta la góndola y las palas, elevándolas a una altura donde los vientos son más fuertes y constantes.
• Plataforma Flotante: La estructura que mantiene la turbina a flote y en posición. Los diseños principales son la plataforma tipo Spar, una boya cilíndrica de gran calado; la semisumergible, con columnas sobre pontones; y la plataforma de tensión (TLP), fijada con tirantes verticales.
• Sistema de Anclaje: El conjunto de líneas de amarre —cables, cadenas o fibras sintéticas— y anclajes que fija la plataforma flotante al fondo marino y la mantiene en posición frente al empuje del viento, las olas y las corrientes.
• Cables Submarinos: Transmiten la electricidad generada por la turbina a la costa para su distribución.

Tipos de plataformas flotantes para eólica marina

La innovación en el diseño de las plataformas flotantes es un área crucial en el desarrollo de la tecnología eólica marina flotante. Los diseños más comunes incluyen:

• Plataformas en Esqueleto (Spar-Buoy): La plataforma spar eólica marina es una boya cilíndrica de gran calado con el lastre concentrado en su extremo inferior sumergido; al situar el centro de gravedad muy por debajo del centro de flotación, la estructura se mantiene erguida por sí misma incluso con olas de gran altura.
• Plataformas Semisubmergibles: La plataforma semisumergible eólica marina apoya la torre sobre columnas que emergen de grandes pontones sumergidos; su amplia superficie de flotación reparte la carga y proporciona buena estabilidad, y su poco calado permite ensamblar la turbina en puerto y remolcarla hasta su emplazamiento.
• Plataformas de Tensión (TLP - Tension Leg Platform): La plataforma de tensión TLP eólica marina se mantiene fija mediante tirantes verticales tensados por el exceso de flotabilidad de la estructura y anclados al lecho; esa tensión reduce al mínimo el movimiento vertical y el balanceo, de modo que la turbina se comporta casi como una cimentada, aunque se encuentre en aguas profundas.
• Plataformas Articuladas: Sistemas con articulaciones que permiten a la plataforma adaptarse a las olas y corrientes, reduciendo las tensiones en el sistema de anclaje.

¿Cómo se anclan las turbinas eólicas marinas flotantes?

El sistema de anclaje es fundamental para el funcionamiento seguro y eficiente de las turbinas eólicas flotantes. Este sistema debe resistir las fuertes fuerzas generadas por el viento, las olas y las corrientes marinas. Los tipos de anclaje más comunes son:

• Anclajes de Gravedad: Utilizan el peso del propio ancla para mantenerse en su lugar. Son adecuados para fondos marinos con buena capacidad de soporte.
• Anclajes de Succión: El anclaje de succión para eólica marina es un cilindro hueco que se introduce en el fondo bombeando el agua de su interior hasta generar el vacío que lo fija; su instalación es rápida y funciona especialmente bien en fondos arcillosos o arenosos blandos.
• Anclajes de Pila: Se clavan en el fondo marino, proporcionando una fijación robusta. Son adecuados para fondos marinos rocosos.
• Sistemas de Amarre (Mooring): Utilizan líneas (cables, cadenas o fibras sintéticas) conectadas a anclajes en el fondo marino. Pueden ser sistemas rígidos o con catenarias para absorber la energía de las olas.

Desafíos y futuro de la energía eólica marina flotante

A pesar de su gran potencial, la tecnología eólica marina flotante enfrenta desafíos críticos. El CAPEX (gasto de capital) inicial es significativamente mayor que el de las turbinas fijas debido a la complejidad de las plataformas y los sistemas de amarre. Además, la logística de instalación y el mantenimiento en alta mar requieren buques de gran calado y equipos especializados, lo que eleva los costes operativos (OPEX). La corrosión salina y la fatiga de materiales por el movimiento constante de las olas también exigen soluciones de ingeniería avanzadas para garantizar la vida útil de la infraestructura.

El futuro de la energía eólica marina flotante es prometedor. Los avances en ingeniería de plataformas, sistemas de anclaje y materiales están reduciendo el coste nivelado de la energía y mejorando la fiabilidad, mientras proyectos de demostración como Hywind Tampen, en Noruega, o WindFloat Atlantic, en Portugal, validan su operación a escala real. A medida que la tecnología madure, los parques eólicos marinos flotantes a gran escala permitirán aprovechar el enorme potencial de los vientos de alta mar y ocuparán un lugar creciente en la matriz energética global.