La nueva ola de innovación en la energía eólica es la digitalización
20/09/2017 - 12:24:10
Santa Cruz.- Vientos del cambio en la energ�a e�lica. El bolet�n World Energy Focus del Consejo Mundial de Energ�a habla con Michael Hannibal, director ejecutivo de operaciones offshore de Siemens Gamesa, la divisi�n de renovables de la compa��a, acerca de lo que ha impulsado su desarrollo y c�mo la industria planea continuar bajando el costo de las energ�as renovables.
Petroleo & Gas reproduce la entrevista en su integridad en espa�ol en su edici�n digital.
La energ�a e�lica costa afuera (offshore) ha recorrido un largo camino desde que las primeras turbinas comenzaron a operar en Vindeby, Dinamarca, en 1991. Esa instalaci�n fue recientemente desmantelada. Con 11 turbinas, cada una produciendo 450 kilovatios, ahora parece muy lejos de las turbinas a gran escala que producen cientos de megavatios en los parques e�licos de hoy.
Pero es en los �ltimos a�os que la industria ha visto una aceleraci�n que ha sorprendido incluso a los m�s ardientes partidarios de la energ�a e�lica. No s�lo la tecnolog�a ha avanzado, sino que el sector e�lico ha madurado e industrializado a un nivel que ha visto el Coste Nivelado de Energ�a (LCOE) alcanzar su objetivo de 2020 de $us 113,50/MWh (� 100) tres a�os antes de lo previsto. Y hay m�s por venir.
Seg�n Hannibal, la industria ha conseguido estar donde est� hoy a trav�s de la innovaci�n continua.
"Desde los primeros d�as, desarrollamos plataformas y las desarrollamos para producir m�s y m�s energ�a. Entonces permit�a un paso revolucionario hacia la siguiente plataforma", dice. "Por ejemplo, la turbina de 2 MW se convirti� en una m�quina con un rotor m�s grande y una calificaci�n mayor a 2,3 MW; Entonces hubo el salto a 3.6, que evolucion� a 4 MW a trav�s de un rotor m�s y m�s grande; Y luego hubo el paso revolucionario hacia los 6 MW, que hoy es la plataforma para las unidades de 6, 7 y 8 MW".
Al mismo tiempo, la industria ha pasado de colocar un pu�ado de turbinas en el agua a la instalaci�n de parques e�licos completos, con la puesta en marcha de London Array en 2013 (incluyendo 175 turbinas y 20 parques e�licos) marcando el punto donde las centrales el�ctricas eran esencialmente construidas en el mar. "London Array es tan grande que puede reemplazar toda una planta de energ�a en tierra", se�ala Hannibal. "Ha sido un desarrollo notable. Venir de las turbinas peque�as a las plantas reales de poder en el mar ha sido un viaje emocionante. Han pasado m�s de 20 a�os, pero con una aceleraci�n real en los �ltimos 10 a�os�.
La energ�a e�lica marina se ha desarrollado r�pidamente en t�rminos de tecnolog�a, escala y creaci�n de empleo, mientras que constantemente supera las estimaciones de reducci�n de costes. Hannibal dice: "Siempre hemos pronosticado decir d�nde estaremos en cinco a�os, 10 a�os, etc. Y b�sicamente el punto de 10 a�os se ha alcanzado en cinco a�os al traer elementos como turbinas m�s grandes e industrializaci�n.
"La nueva ola es la digitalizaci�n, donde la potencia de la computaci�n se est� utilizando en nuestra acumulaci�n de datos. B�sicamente, c�mo se ejecuta una turbina o parque e�lico en altamar ha pasado de un servicio reactivo a proactivo, y ahora con la digitalizaci�n, a un servicio interactivo. Podemos mirar un gemelo digital [modelo] de una turbina para modelar qu� suceder� realmente con las turbinas".
Desaf�os
Todos estos desarrollos han dado a la e�lica offshore un rol indiscutible en el mix de generaci�n. La e�lica proporcion� m�s de la mitad de todo el crecimiento de las renovables en 2016, seg�n BP en su revisi�n estad�stica anual 2017(BP StatisticalReview of World Energy). Sin embargo, los desaf�os siguen siendo si este progreso de monta�a rusa va a continuar. La pol�tica, la tecnolog�a y la fabricaci�n son �reas clave que podr�an presentar obst�culos.
"Si queremos hacer que los puntos de la curva de costos y los drivers para esos puntos sean sostenibles, es necesario que haya un tir�n de la sociedad. Para establecer f�bricas de producci�n estables, los desarrolladores tienen que estar seguros de que los proyectos est�n llegando", dice Hannibal.
Los fabricantes y desarrolladores esencialmente tienen que estar seguros de que hay ciertos vol�menes en el mercado para hacer las inversiones necesarias que seguir�n bajando los costos.
Hannibal dice que la tecnolog�a y los desaf�os de fabricaci�n van mano a mano.
Si bien la industria ha sido capaz de dise�ar m�quinas cada vez m�s grandes, observa que la relaci�n tama�o-peso no es lineal. Por ejemplo, si el peso de un cubo para una unidad de 6 MW es de 50 toneladas, no significa que un cubo de turbina de 12 MW pesar� 100 toneladas.
"Cuando la relaci�n peso/potencia no es lineal, empiezas a ir en contra de pensar que mientras m�s grande es mejor. As� que la tecnolog�a y la fabricaci�n tienen que trabajar juntos para determinar d�nde est� el punto �ptimo para la pr�xima generaci�n de turbinas�.
Esto no s�lo se aplica a las turbinas sino a las cimentaciones, torres, recipientes para la instalaci�n, etc. Si bien es posible dise�ar e incluso construir una turbina muy grande e incluso instalar una sola unidad, la comercializaci�n y la producci�n industrial pueden ser demasiado dif�ciles, resultando en un LCOE alto del parque e�lico.
"Este es el desaf�o actual para el pr�ximo paso tecnol�gico para las turbinas offshore", dice Hannibal.
Adem�s de la innovaci�n en curso en las turbinas, los �ltimos cuatro o cinco a�os hemos sido testigos de notables avances en las fundaciones. Antes de esto, las cimentaciones se constru�an t�picamente una a una en un astillero.
"Hemos desarrollado varios dise�os de cimientos con el objetivo de tener uno que pueda ser producido en serie. Con nuestro concepto, usted puede hacer una gran cantidad de prefabricaci�n para que pueda realizar la fabricaci�n y el ensamblaje de componentes", explica Hannibal. "Esto ha desafiado a algunos de los fabricantes de fundaciones, impulsando m�s innovaci�n en el �rea en los �ltimos dos a�os�.
A�ade que debido a que los fabricantes de cimientos comenzaron m�s tarde que los fabricantes de turbinas, todav�a hay margen de mejora en este rubro.
Reducci�n de costos
Mirando hacia el futuro, Hannibal anticipa que varias cosas ocurrir�n simult�neamente lo que resultar� que LCOE de offshore caiga a casi la mitad de lo que es hoy en la pr�xima d�cada aproximadamente.
Para las turbinas existentes, la tecnolog�a en evoluci�n permitir� que se produzca m�s energ�a a partir de m�quinas ya instaladas. Al mismo tiempo, una nueva generaci�n de m�quinas m�s grandes, reducir� a�n m�s los costes. El sistema de red el�ctrica tambi�n ser� un �rea clave que contribuir� a bajar los costos de electricidad. Hace poco m�s de un a�o, Siemens present� lo que llama Offshore Transformer Module (OTM). El reducido tama�o y peso de la ligera soluci�n de acceso a la red de corriente alterna sirve para reducir el gasto de capital en hasta un 40% y se espera que reduzca los costos de energ�a al por mayor en $us 2.2 / MWh (�1.7) en precios de 2015. Los primeros OTM se han vendido y se instalar�n en proyectos en el Reino Unido y Alemania.
En el servicio, utilizando los datos de las m�quinas en el campo tambi�n se espera que disminuya el costo de la energ�a.
Hannibal dice que los desarrolladores del proyecto jugar�n un papel importante en la mejora de la eficiencia. "Ahora tienen una buena comprensi�n del riesgo y las oportunidades. Esto tiene un impacto positivo en el LCOE. Tambi�n estamos apoyados actualmente por el bajo costo del capital".
Todos estos factores conducen a una predicci�n de que el LCOE alcance menos de $us 91 MWh (80 �) en 2025. Y Hannibal cree que con un volumen sostenido de proyectos, podr�a caer a un rango de $us 57-74 MWh (� 50-65) entre 2025 y 2030.
Publicado originalmente en World Energy Focus del Consejo Mundial de Energ�a.
