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Cambio Climático

El gran desafío de ingeniería que haría factible el sueño eólico de California

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Estados Unidos ha sacado a subasta sus primeros sitios flotantes de generación de energía eólica marina. Esta decisión podría desbloquear una gran capacidad de generar energía renovable, pero se enfrenta a grandes desafíos administrativos y geológicos

  • por James Temple | traducido por Ana Milutinovic
  • 14 Diciembre, 2022

La semana pasada, decenas de empresas se disputaban el derecho a arrendar los primeros emplazamientos comerciales de generación de energía eólica frente a la costa de California (EE UU). Se dieron cita en una subasta federal online en lo que suponía dar el pistoletazo de salida al auge de energías limpias en el estado.

En total, los ganadores pagarán, al menos, decenas de millones de euros por los derechos exclusivos para presentar sus planes a la Oficina de Gestión de la Energía Oceánica. ¿El objetivo? Instalar aerogeneradores en cinco zonas que se extienden en más de 150.000 hectáreas del Pacífico. Tres de los emplazamientos están agrupados cerca de Morro Bay a lo largo de la costa central, a unos 32 kilómetros al oeste de la pintoresca ciudad costera de Cambria, en Estados Unidos. Otros dos emplazamientos están ubicados frente al condado de Humboldt (EE UU) en el norte.

La velocidad media del viento al año alrededor de los emplazamientos de Morro Bay alcanza entre 8 y 10 metros por segundo, superando la de algunos grandes parques eólicos marinos ya desarrollados en el Mar del Norte. Las imponentes turbinas en los lugares que se alquilan podrían entregar 4,5 gigavatios de electricidad limpia a la red de California, que es suficiente para el consumo de más de 1,5 millones de hogares.

El estado tiene un objetivo aún más ambicioso: llegar a 25 gigavatios de energía eólica marina para 2045. Eso equivale a casi un tercio de la capacidad de generación total del estado en la actualidad, o lo suficiente para cubrir el consumo de 25 millones de hogares.

Sin embargo, los ambiciosos planes para la energía eólica marina se enfrentan a un enorme desafío geológico: la plataforma continental termina abruptamente a solo unos pocos kilómetros de la costa de California. Por eso resulta prohibitivo levantar aerogeneradores marinos estándar, que se colocan sobre estructuras fijas que se extienden hasta el fondo del mar. Las turbinas construidas cerca de Morro Bay y frente a Humboldt, donde las profundidades del agua alcanzan los 1.300 se deberían colocar en plataformas flotantes, una tecnología arriesgada y costosa.

Algunas empresas han empezado a utilizar este tipo de plataformas, que están amarradas al fondo del mar, en lugares como las costas de Portugal y Escocia. No obstante, estos sitios aún producen relativamente poca energía. Para cumplir con sus ambiciosos planes, California tendrá que desarrollar a una gran velocidad inmensas flotas de estas turbinas eólicas flotantes.

La esperanza es que el estado, como gran consumidor de electricidad, ofrezca un primer mercado gigante para esta tecnología, ayudando a ampliarla, reduciendo los costes e impulsando la innovación en el sector emergente. Esto, además, fomentaría los esfuerzos de EE UU para desarrollar mayor cantidad de energía eólica marina, el sector en el que esta nación se ha quedado rezagada durante mucho tiempo en comparación con las regiones como China y Reino Unido. Si la industria flotante se demuestra como viable, también desbloqueará grandes cantidades de recursos renovables en todo el mundo que, en gran medida, han estado fuera de los límites hasta la fecha.

No obstante, por delante aparecen enormes desafíos de ingeniería y regulatorios. Alcanzar los objetivos de California podría requerir la creación o mejora de sus puertos, la construcción de nuevas embarcaciones, la simplificación de los procesos de obtención de permisos, la creación de un sector de fabricación de energía eólica en la costa oeste y el cambio a nuevos tipos de plataformas que podrían ser más económicas de transportar e instalar. Y todo eso tendría que ocurrir a un ritmo increíblemente rápido.

El presidente de la Comisión de Energía de California, David Hochschild, reconoce esas dificultades que se avecinan, pero asegura que el estado está comprometido a superarlas. "Se trata de una tecnología que ya está lista. Estamos todos de acuerdo", indica.

Grandes esperanzas

El atractivo energía eólica generada en plataformas flotantes es obvio. Se estima que en torno a los 60 metros de profundidad ya no es viable para los promotores construir lo que se llama base de viento fija. Sin embargo, los vientos sobre aguas profundas lejos de la costa suelen ser ideales: son fuertes y constantes.

Frente a Morro Bay y otros posibles emplazamientos de California, el viento se reduce al mediodía, pero aumenta por la tarde, en una sincronización casi perfecta con la demanda de los consumidores. Es un patrón opuesto a la electricidad generada por las granjas solares.

Esas características ayudarán a los operadores de la red del estado a generar más electricidad de fuentes libres de carbono durante la tarde, lo que cumplirá una función cada vez más crucial a medida que el sector eléctrico de California abandone los combustibles fósiles, según la directora ejecutiva de Trident Winds, Alla Weinstein, que es socio de la empresa conjunta Castle Wind, que participó en la subasta.

Las leyes climáticas del estado exigirán que el 90% de su electricidad proceda de esos recursos para 2035. Ese mismo año, California exigirá que todos los nuevos vehículos de pasajeros vendidos en el estado sean de cero emisiones, lo que impone una creciente demanda a la red.

Hochschild resalta que California también espera que el auge de la energía eólica flotante estimule el desarrollo económico, como la creación de un sector manufacturero estatal cerca de los puertos que podría suministrar palas de turbinas, torres y otros componentes. El desarrollo de la energía eólica marina podría generar decenas de miles de millones de euros en inversiones durante el próximo cuarto de siglo, explica Hochschild.

Además de sus ofertas económicas, las empresas que participan en la subasta pueden obtener puntos al comprometerse a invertir en la formación de la fuerza laboral, a apoyar el desarrollo de las cadenas locales de suministro de energía eólica y a colaborar con tribus indígenas y otras comunidades desatendidas, entre otras consideraciones. Son puntos que se tendrán en cuenta para determinar el ganador.

California tiene muchas esperanzas en esta industria que apenas existe en la actualidad.

un aerogenerador flotante

Por ahora, solo se han desarrollado un puñado de proyectos de demostración, en su mayoría pequeños, por un total de alrededor de 125 megavatios, según un informe del Departamento de Energía de EE UU (DOE, por sus siglas en inglés) publicado a principios de este año. La actual mayor granja flotante del mundo es el proyecto Kincardine de casi 50 megavatios frente a las costas de Escocia. También existen otros pequeños proyectos que operan en China, Japón, Francia, Noruega y Portugal, según señala el informe.

Hay grandes planes para construir más a nivel mundial. La capacidad total de los proyectos en marcha, incluyendo grandes instalaciones en Australia, Brasil, Corea del Sur y Reino Unido, se duplicó en 2021 a más de 60 gigavatios.

La administración Biden ha fijado el objetivo de EE UU de desarrollar 15 gigavatios de energía eólica flotante para 2035 y estableció un programa diseñado para reducir el coste de esta tecnología en un 70% durante ese tiempo. Además, tiene como objetivo construir 30 gigavatios de todo tipo de energía eólica marina para 2030.

Costes elevados

Por ahora, la energía eólica marina flotante sigue siendo enormemente costosa.

Resulta difícil dar cifras precisas sobre la tecnología actual, dado el pequeño grupo de proyectos en diferentes regiones, pero el coste normalizado es de aproximadamente 190 euros por megavatio-hora, según el informe del DOE. Los costes normalizados de energía son el coste promedio calculado para la duración de un proyecto, teniendo en cuenta los costes de construcción y de su funcionamiento.

La energía eólica marina estándarlos proyectos eólicos terrestres y las granjas solares a gran escala tienen un coste que ronda los 75, 28 y 33 euros por megavatio-hora, respectivamente, según el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE UU. Esa gran diferencia claramente desalentará a los operadores de la red de firmar acuerdos de compra de energía a largo plazo a menos que las políticas o los reguladores los incentiven o exijan llevarlo a cabo.

Las leyes climáticas de California podrían hacer exactamente eso, presionar a los operadores de la red a obtener cada vez más electricidad de fuentes libres de carbono durante un mayor número de horas del día, incluso si eso es más costoso al principio.

Además de los altos costes, cualquier desarrollo de energía eólica marina flotante en EE UU también tendrá que lidiar con algunas normativas complejas. Según una ley centenaria, cualquier barco que transporte mercancías o personas de un sitio de EE UU a otro debe ser construido, ser propiedad y tripulado, principalmente, por ciudadanos estadounidenses. Los hallazgos anteriores y precedentes sugieren que los sitios flotantes de generación de energía eólica estarán sujetos a esas restricciones, señala el abogado especializado en industrias marítimas en Morgan, Lewis & Bockius, Carl Valenstein.

El problema reside en que existe un número limitado de barcos compatibles que podrían remolcar e instalar las turbinas flotantes ensambladas. Los barcos de bandera extranjera podrían hacer parte del trabajo en el sitio, y es posible que ciertos barcos estadounidenses se puedan adaptar para realizar algunas de estas tareas. Sin embargo, está claro que el sector de la construcción naval estadounidense deberá modernizarse rápidamente para que EE UU tengan alguna esperanza de cumplir con los objetivos de energía eólica marina tanto fija como flotante.

"En algún momento del próximo año, la gente se tendrá que plantear la pregunta: ¿Cómo vamos a conseguir que los barcos implementen estos planes en los plazos actuales? Si muchos de estos proyectos se ponen en marcha, esas limitaciones de capacidad se notarán realmente, y estos barcos no se construyen de la noche a la mañana", advierte Valenstein. 

California se enfrenta a más desafíos. Muchos de los puertos del estado son poco profundos y sus puentes demasiado bajos para las gigantes turbinas, torres y plataformas, que son mucho más fáciles de ensamblar antes de llevarlos al sitio en alta mar.

Además, podría costar decenas de miles de millones de euros desarrollar la capacidad de transmisión de electricidad necesaria para conectar a la red todas las previstas turbinas eólicas marinas. El Operador Independiente del Sistema de California (California’s Independent System Operator), que gestiona la red eléctrica principal del estado, descubrió que alojar cuatro gigavatios de electricidad de los sitios cercanos al condado de Humboldt podría costar entre 5.000 y 8.000 millones de dólares (4.740 y 7.585 millones de euros). Y, por si fuera poco, también existe una cuestión de permisos.

Ganar la subasta federal es solo el inicio. Cada desarrollador ganador deberá pasar por largos procesos de aprobación y control ambiental con varias agencias federales, estatales y locales para, al final, obtener unos 30 permisos. Weinstein cree que eso podría llevar de cinco a siete años.

No hay que olvidar que los californianos tienen una reputación bien conocida en bloquear y detener grandes proyectos de desarrollo. Y son particularmente sensibles con los proyectos costeros, independientemente de si puedan verlos o no.

Capturar el viento

A pesar de los grandes desafíos, los partidarios de la energía eólica flotante siguen siendo optimistas.

El líder de los esfuerzos de investigación sobre energía eólica marina del Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE UU, Walt Musial, predice que los costes disminuirán a medida que la industria supere la escala piloto y los desarrolladores adquieran experiencia en la construcción de mayores instalaciones eólicas flotantes.

Los grupos de investigación estiman que los costes podrían caer para 2030 de alrededor de 190 euros por megavatio-hora a entre 55 y 115 euros. Eso dejaría la energía eólica marina flotante más cara que la solar y la energía eólica terrestre, pero aún podría tener un papel importante en la oferta energética general.

La tecnología también está mejorando. Las turbinas en sí siguen ganando altura, generando más electricidad e ingresos de cualquier sitio. Algunos grupos de investigación y empresas también están desarrollando nuevos tipos de plataformas flotantes y mecanismos de entrega que podrían facilitar el trabajo teniendo en cuenta las limitaciones de los puertos y de los puentes.

La empresa Stiesdal, con sede en Dinamarca, ha desarrollado una plataforma flotante modular con una aleta que no se coloca hasta llegar a las profundidades del océano, lo que permite remolcarla desde los puertos relativamente poco profundos.

Por otro lado, la start-up Aikido Technologies de San Francisco (EE UU) está desarrollando una forma de enviar turbinas horizontalmente y luego volcarlas en las profundidades del océano, lo que permite que estas estructuras pasen por debajo de los puentes en el camino. La compañía cree que sus diseños brindan suficiente espacio para que los desarrolladores accedan a cualquier puerto de EE UU. El 80% de estos puertos tienen límites de altura debido a los puentes o restricciones aeroportuarias.

Varias organizaciones federales, estatales y locales están realizando evaluaciones de los puertos de California y otros de EE UU, analizando cuáles podrían estar mejor posicionados para los proyectos de energía eólica flotante y qué mejoras podrían ser necesarias para hacerlos posibles.

Las políticas gubernamentales de EE UU, de la Unión Europea, China y otros lugares también brindan incentivos para desarrollar aerogeneradores marinos, para la fabricación nacional e infraestructura de apoyo. Eso incluye la Ley de Reducción de la Inflación que Biden promulgó este verano.

Finalmente, en cuanto a los desafíos de permisos de California, Hochschild señala que la misma ley de 2021 que requiere que la comisión de energía del estado establezca objetivos de energía eólica marina también requiere que se realice la planificación a largo plazo necesaria para cumplirlos. Eso incluye crear una estrategia para agilizar el proceso de aprobación.

A pesar de toda la promesa de la energía eólica flotante, no hay duda de que garantizar que sea rentable y alcanzar los objetivos previstos requerirá realizar inversiones masivas en la infraestructura, fabricación… Y construir grandes proyectos a un ritmo que el estado no se ha mostrado capaz en el pasado más reciente.

Sin embargo, si lo consigue, California podría convertirse en líder en un nuevo sector crítico de energía limpia, aprovechando sus inmensos recursos costeros para cumplir con sus ambiciosos objetivos climáticos.

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