El Futuro de la Energía Eólica Offshore en Europa

La energía eólica se está convirtiendo en una fuente importante de energía para Europa. Mientras que construir parques eólicos en tierra enfrenta desafíos de las comunidades locales, los parques eólicos en el mar, especialmente en el Mar del Norte, tienen mucho potencial. La Comisión Europea ha establecido metas ambiciosas para aumentar la capacidad eólica marina de 15 gigavatios (GW) en 2021 a alrededor de 300 GW para 2050. Este movimiento hacia la energía eólica marina puede ayudar a satisfacer las crecientes necesidades energéticas de Europa.

#La Importancia del Mar del Norte

El Mar del Norte es un área clave para la energía eólica marina porque ofrece ricos recursos naturales para la Generación de energía. Se estima que esta región puede proporcionar más de 635 GW de energía eólica. Además, el Mar del Norte está rodeado de países con una gran población y muchas industrias, lo que lo hace vital para la transición energética de Europa.

Para lograr estos objetivos, la Unión Europea quiere tener al menos 260 GW de energía eólica marina para 2050 y 76 GW para 2030. Actualmente, la mayoría de los parques eólicos marinos utilizan turbinas de fondo fijo, pero las turbinas eólicas flotantes podrían abrir aún más posibilidades para la generación de energía en aguas más profundas.

#Beneficios de una Red Marina

Integrar más energía eólica marina en la red eléctrica es esencial para utilizar este recurso de manera efectiva. Una solución potencial es crear una red marina en malla, que sería una red de conexiones entre diferentes parques eólicos en lugar de conectar directamente cada parque al punto más cercano en tierra. Este enfoque podría ofrecer varias ventajas:

1. Resiliencia de la Red: Una red en malla puede gestionar mejor el suministro de energía eólica, haciéndola más confiable.
2. Comercio Transfronterizo: Facilita el comercio de energía entre países.
3. Ahorro de costos: Menos conexiones grandes pueden reducir los costos de inversión en general.

Integrar centros de energía marina también puede mejorar el uso de la energía eólica y reducir la energía desperdiciada al conectar instalaciones de producción de hidrógeno. El proyecto North Sea Wind Power Hub busca desarrollar este sistema integrado y ha sido reconocido como un proyecto significativo por la UE.

#Desafíos Actuales

A pesar de los beneficios, desplegar proyectos de energía eólica marina todavía enfrenta desafíos. Existen problemas de planificación entre países y ciertas incertidumbres sobre el espacio marítimo. Varios estudios han investigado cómo una red marina puede mejorar la integración de la energía eólica, y consistentemente demuestran que usar una red marina puede llevar a construir más capacidad eólica.

#Análisis de la Integración de Energía Eólica Marina

Este artículo explora las ventajas de tener una red marina en malla en el Mar del Norte, considerando también las turbinas eólicas flotantes. Un examen detallado analiza diferentes escenarios, incluidos casos donde hay límites en la energía eólica terrestre y la expansión de líneas de transmisión.

Se desarrolló un modelo para analizar el sistema energético, enfocándose en minimizar costos mientras se mantiene el suministro energético. Este modelo tiene en cuenta la disponibilidad de energía eólica y solar, restricciones de emisiones, y costos de inversión.

#Mejorando el Potencial Eólico Marino

Para modelar con precisión las capacidades eólicas marinas, se hicieron varias mejoras al marco original. Estas mejoras incluyeron:

1. Inclusión de Eólica Flotante: Esto considera el creciente papel de las turbinas eólicas flotantes, especialmente en áreas donde no es factible anclar turbinas al lecho marino.
2. Aumento de la Resolución de Regiones Marinas: Esto permite modelar con mayor precisión los perfiles de generación eólica.
3. Exclusión de Áreas No Elegibles: Se excluyen áreas que son reservas naturales o rutas de navegación muy transitadas de posibles sitios para parques eólicos.
4. Modelado de Costos: El modelo ahora considera factores como la profundidad del agua y las especificaciones de las turbinas para calcular costos de inversión más precisos para turbinas de fondo fijo.

#Topología de la Red Marina

La topología de la red marina es esencial para integrar la energía eólica marina de manera eficiente. Muchas regiones pueden conectarse directamente a puntos en tierra, pero los escenarios que permiten una red en malla ofrecen más flexibilidad. Esta estructura permite una mejor optimización de cómo y dónde fluye la energía.

#Estudios de Caso

Usando el modelo desarrollado, se crearon varios escenarios para investigar los beneficios de las redes marinas y las turbinas eólicas flotantes. El análisis incluyó 64 regiones en tierra y 66 regiones marinas, y examinó cómo diferentes parámetros afectan la generación de energía eólica.

Se variaron tres parámetros clave:

1. Disponibilidad de Red Marina: Esto determina si se puede desarrollar una red marina en malla.
2. Límites de Transmisión: Esto especifica cuánto puede añadirse de capacidad en relación con la infraestructura actual.
3. Potencial Eólico Terrestre: Esto indica el máximo potencial para la generación de energía eólica en tierra.

Se crearon ocho escenarios diferentes, y cada uno buscaba ver cómo las redes marinas y la energía eólica flotante podrían aliviar las limitaciones de los recursos en tierra.

#Resultados del Análisis

Los resultados destacaron diferencias significativas en las capacidades de generación de energía dependiendo de si había una red marina en malla presente y cómo se restringía el potencial eólico terrestre. En el escenario con capacidad eólica terrestre limitada, el modelo mostró una fuerte preferencia por desarrollar capacidad eólica marina.

Notablemente, en casos donde la energía eólica en tierra se limitó al 25%, solo se construyeron turbinas eólicas flotantes cuando se implementó una red en malla. Los escenarios demostraron que las redes marinas podrían aumentar la capacidad eólica marina en aproximadamente un 8 a 9% en comparación con escenarios sin dichas redes.

El análisis encontró que integrar una red marina no solo aumenta la capacidad eólica marina, sino que también reduce la necesidad de energía eólica en tierra y otras fuentes como la solar o de gas. La integración permite un mejor uso de electrolizadores para la producción de hidrógeno, que pueden estar más cerca de los centros de demanda en la región del Mar del Norte.

#Ahorro de Costos

Uno de los hallazgos cruciales de este análisis es el ahorro de costos asociado con la red marina. Implementar una red en malla puede resultar en ahorros de hasta €2.6 mil millones al año en comparación con escenarios sin esta red. Sin embargo, el impacto total en los costos del sistema es modesto, solo reflejando un pequeño porcentaje de los gastos generales.

#El Papel de la Eólica Flotante

El estudio enfatiza el papel crítico de las turbinas eólicas flotantes, sobre todo en escenarios donde las capacidades eólicas en tierra son limitadas. A medida que los recursos disponibles en aguas más profundas se agotan, la tecnología de turbinas flotantes se vuelve esencial para satisfacer la demanda energética. Las turbinas flotantes podrían complementar las instalaciones de fondo fijo, alcanzando capacidades de hasta 45 GW.

#Limitaciones del Estudio

Si bien el estudio proporciona valiosos conocimientos, hay limitaciones. La topología de la red marina analizada podría no reflejar los planes actuales de los operadores de red, y el estudio se centra exclusivamente en ciertos tipos de conexiones. Además, el modelo de optimización utilizado puede no capturar todos los comportamientos de inversión del mundo real, ya que simplifica algunas dinámicas complejas.

#Conclusión

Este análisis muestra que crear una red marina puede beneficiar enormemente la integración de la energía eólica en el Mar del Norte. La presencia de una red marina permite un uso más eficiente de los recursos eólicos marinos, reduce la necesidad de fuentes de energía en tierra y logra ahorros de costos considerables. Las turbinas eólicas flotantes juegan un papel clave en este esquema, particularmente cuando el potencial eólico en tierra es limitado. En general, los hallazgos destacan la importancia de invertir en infraestructura eólica marina para satisfacer las necesidades energéticas de Europa en el futuro.