Sumergirse en el mundo de la eólica flotante

Hay cuatro elementos principales en una unidad eólica flotante

La cimentación flotante proporciona la flotabilidad necesaria para que la estructura se mantenga a flote y la estabilidad contra el viento y las olas. Las cimentaciones fijas soportan el peso de la turbina al estar empotradas en el lecho marino, lo que ejerce una fuerza vertical hacia arriba que equilibra la fuerza hacia abajo que provoca la masa de la turbina. Las plataformas flotantes proporcionan esta fuerza vertical íntegramente a través de su flotabilidad.

El sistema de mantenimiento de la posición son las líneas de amarre y las anclas. El objetivo principal de este sistema es mantener la posición de las estructuras flotantes. El diseño del sistema de amarre también ayuda a controlar los movimientos y las cargas en los cables eléctricos submarinos. Las anclas proporcionan el punto de fijación de las líneas de amarre al lecho marino.

La electricidad se suministra desde las turbinas flotantes a la costa a través de un conjunto de cables submarinos de interconexión y de exportación. A diferencia de lo que sucede en la energía eólica marina de cimentación fija, en la que los cables se aseguran al lecho marino para evitar su movimiento, en energía eólica flotante se utilizan "cables dinámicos". Esto significa que los cables son más rígidos de lo normal para poder soportar los movimientos adicionales de la flotación, pero también tienen la protección adecuada para controlar el movimiento y las cargas en las uniones. Los cables de los parques eólicos suelen seguir una configuración de catenaria o de suave ondulación (lazy wave configuration).

Al menos a corto y medio plazo, los proyectos flotantes utilizarán fundamentalmente la misma tecnología de turbinas que los proyectos de cimentación fija. Sin embargo, una diferencia importante entre las turbinas de cimentación fija y las de flotante es el nivel de interacción entre la turbina y la cimentación. En concreto, el diseño de la cimentación flotante está definido por los movimientos que la turbina puede soportar con seguridad (es decir, las inclinaciones -hasta dónde puede inclinarse- y las aceleraciones -lo rápido que puede moverse-), y con el sistema de control de la turbina también adaptado para cumplir estas condiciones.

La mayoría de los diseños de cimentaciones flotantes del mercado pueden clasificarse en uno de los cinco "tipos" genéricos:

Este diseño se basa en el diferencial entre su centro de gravedad (CG) y su centro de flotación (CF) para proporcionar estabilidad. La estructura estará configurada de forma que el CG esté considerablemente por debajo del CF. Esto significa que si la cimentación se inclina, el sistema actuará como un péndulo que devuelve la verticalidad.

Este diseño es similar al de una boya Spar pero, en lugar de ser una estructura única, tiene una sección superior flotante y una masa suspendida por debajo, de modo que su CG esté por debajo de su CF.

Este diseño obtiene su estabilidad por la extensión de su plano de flotación (el área del flotador en la línea de flotación). Cuando la estructura se inclina, algunas partes son empujadas bajo el agua mientras que otras se elevan, lo que da lugar a un momento restaurador y a una flotabilidad general.

Este diseño es similar al de una barcaza, ya que obtiene la estabilidad a través de la superficie del plano de flotación con tres o más columnas separadas.

Este diseño se basa en el diferencial y el equilibrio entre la fuerza de flotación ejercida hacia arriba por la estructura y la fuerza hacia abajo ejercida por los tendones de amarre tensionados verticalmente.

Los sistemas de amarre pueden clasificarse en cuatro tipos, y la selección del más apropiado dependerá de la profundidad del agua en el emplazamiento, las condiciones del fondo y el diseño de la cimentación flotante.

Este sistema suele instalarse en profundidades de agua inferiores a 500 m y utiliza cadenas y/o cables de acero. Una parte importante de la línea de amarre yace sobre el lecho marino; cuando se levantan del lecho marino debido a los movimientos de la cimentación flotante, el peso suspendido que cuelga de las mismas las devuelve a su lugar. Este es un ejemplo de fuerza restauradora, una fuerza que actúa para devolver un sistema al equilibrio, es decir, a su estado de reposo original.

Este sistema se utiliza normalmente en profundidades de agua superiores a los 250 m y utiliza cabos de amarre ligeros de material sintético o cables de acero. Con este sistema, no hay tramos descansando sobre el fondo del mar y la fuerza de restauración se crea a través del alargamiento y  relajación de las líneas de amarre. Esta configuración tiene una "huella" sobre el lecho marino (la superficie que ocupa un sistema de líneas de amarre en el lecho marino) mucho menor que la del sistema de catenaria.

Éste, es un híbrido de los sistemas de catenaria y tenso, con una pequeña proporción de la línea de amarre yaciendo en el fondo marino. Puede utilizarse en todas las profundidades y conlleva una menor "huella" en el lecho marino que el sistema de catenaria, aunque mayor que el sistema tenso.

Este sistema se utiliza normalmente en profundidades de agua superiores a 120 m y sólo con diseños específicos de cimentaciones flotantes de patas tensionadas (TLP). Esta configuración no permite el movimiento vertical de la cimentación flotante, y utiliza tendones de amarre que son cables/cadenas de acero o cuerdas de fibra sintética. Es la configuración con menor impacto/”huella” sobre el lecho marino.

La mayoría de los conceptos de flotadores están diseñados con un sistema de amarre que mantiene las cimentaciones en una orientación fija. Con estos diseños, la alineación de la turbina con la dirección del viento se consigue con el sistema estándar de guiñada de la góndola/nacelle (el mecanismo que hace girar la turbina 360 grados alrededor de la parte superior de la torre), de la misma manera que con las cimentaciones fijas. Algunos conceptos flotantes, sin embargo, utilizan una solución de torreta única (comúnmente denominada single turret-moored) en la que la unidad puede girar alrededor del único punto de fijación de la línea de amarre. En este caso, la alineación de la turbina con la dirección del viento se consigue en gran medida girando toda la plataforma. El cable dinámico se conecta a través del centro de la torreta a una rótula eléctrica, para permitir una conexión ininterrumpida.

Los proyectos eólicos flotantes se instalan en una disposición comúnmente denominada "array". La posición de las turbinas, las cimentaciones, los amarres, las anclas y los cables en este conjunto viene determinada por varios factores, como las condiciones del viento, la profundidad del agua y las condiciones del fondo marino; como pendientes, rocas, tipo de suelo y obstáculos.