WindEnergy Hamburg 2022 pone el foco en el aumento de tamaño de los aerogeneradores

La industria eólica global, en rápido crecimiento, amplía continuamente la oferta de aerogeneradores terrestres y marinos a través de la innovación incremental, así como de soluciones más radicales listas para usar. Según el informe de WindEurope, Wind Energy in Europe; 2021 statistics and the outlook for 2022-2026, publicado en febrero, el tamaño medio de los aerogeneradores terrestres de nueva instalación en 2021 fue de 4 MW. Mientras, el tamaño medio de los nuevos aerogeneradores encargados en 2021 alcanzó los 4,9 MW (+22,5%).

La potencia de los nuevos aerogeneradores marinos encargados en 2021 creció un 31,8%, hasta 11,2 MW, en comparación con los 8,5 MW de las nuevas unidades instaladas el año pasado, y un poco más alto respecto a los 8,3 MW de 2020. Uno de los principales factores que han contribuido a este aumento de tamaño fueron los 100 aerogeneradores Siemens Gamesa SG 14-222 DD de 14 MW durante la primera mitad de 2021 encargados para su instalación en aguas del Reino Unido. Este último es actualmente el aerogenerador más potente en fase de prototipo y presenta un rotor de 222 m, el más grande de la industria eólica.

Para el escalado de los aerogeneradores es importante centrarse no solo en la potencia (MW), sino también considerar las condiciones del viento. China es, por ejemplo, un mercado propenso principalmente a los tifones con vientos bajos, mientras que el Mar del Norte es un espacio típico de vientos fuertes. Por lo que un rotor más grande compensa la falta de viento al capturar más viento. La combinación de vientos bajos y condiciones de tifón crea desafíos adicionales, y los expositores de WindEnergy Hamburg que están activos en estos mercados pueden exponer sus conocimientos a los visitantes.

La optimización de la instalación requiere una relación específica óptima entre la potencia nominal del aerogenerador y el área de barrido del rotor, por ejemplo, un rotor de 13 MW y 220 m para vientos fuertes frente a 13 MW y 245 m para vientos bajos.

Los OEM y las consultorías de ingeniería especializadas como, por ejemplo, AEROVIDE y Bewind pueden explicar a los visitantes varios conceptos y sus puntos de vista sobre la configuración óptima del aerogenerador.

Eólica marina

El tamaño de los aerogeneradores marinos ha crecido desde el primer parque eólico instalado en 1991 con 11 aerogeneradores de 450 kW hasta la última clase de más de 14-16 MW. Las exitosas plataformas de aerogeneradores de 6 MW Siemens Gamesa y 8MW MHI Vestas presentadas en 2011/12 fueron seguidas por pasos graduales de escalado incremental en los años siguientes. Sin embargo, este patrón se interrumpió cuando GE Vernova presentó en 2018 la turbina de accionamiento directo Haliade-X de 12 MW con un rotor de 220 m.

Esto, a su vez, desencadenó múltiples iniciativas de la competencia para «ponerse al día». En este entorno de mercado altamente dinámico, Vestas instala este año un prototipo de velocidad media de 15 MW con un diámetro de rotor de 236 m, y Siemens Gamesa viene con un prototipo de transmisión directa de 14 MW que ofrece el mismo tamaño de rotor.

Más allá de la escala actual

Otras partes interesadas de la industria eólica ya están mirando más allá de esa escala. Un instituto de tecnología holandés predijo a principios de este año que los aerogeneradores de eje horizontal de 27 MW se convertirían en «la norma en 2040» con palas de alrededor de 145 m de largo y un tamaño de rotor estimado en 297 m. El desarrollador danés Ørsted apareció en 2021 en los titulares con una evaluación de impacto ambiental para un parque eólico sueco con 55 máquinas de 27 MW, hasta 320 m de diámetro del rotor y puesta en marcha a finales de 2026.

El punto de vista de los diseñadores y operadores de buques

Las principales consultoras de ingeniería marina como GustoMSC y las empresas de instalación, incluidos expositores de WindEnergy Hamburg como Van Oord, Jan de Nul y DEME Offshore, se sumarán a las previsiones sobre el futuro tamaño de los aerogeneradores. Sus últimos diseños de jack-up de clase “mega”, en distintas fases de desarrollo, tienen como objetivo instalar aerogeneradores de más de 20 MW con rotores correspondientes estimados de 275-290 m.

El futuro tamaño de los aerogeneradores marinos no se limita a los conceptos de un solo rotor, como lo demuestran los diferentes desarrollos de conceptos flotantes de múltiples rotores, con el beneficio inherente de un potencial de escalado mucho más rápido, por ejemplo, alcanzar 32 MW con dos aerogeneradores de 16 MW.

Eólica terrestre

El tamaño de las turbinas eólicas terrestres modernas ha crecido desde unos humildes 10-15 kW a finales de la década de los 70, hasta las últimas ofertas emblemáticas de 5,5-7 MW+ con hasta 172 m+ de rotores para mercados fuera de China. Pero algunos proveedores chinos ya ofrecen modelos con rotores en el rango de 180-190 m+, soluciones optimizadas de LCOE para vientos bajos junto con el desafiante entorno de mercado de «fin de subsidios».

El fin del incremento de tamaño de los aerogeneradores terrestres se ha pronosticado muchas veces, siendo especialmente crítico el transporte por carretera de palas de una sola pieza. Hoy en día, todavía se pueden transportar palas de 84 a 85 m en la mayoría de los mercados desarrollados, debido al avance paralelo de las herramientas y métodos de transporte por carretera. Sin embargo, podría llegar a ser inevitable en algún momento el cambio hacia palas segmentadas. La empresa española Nabrawind, por ejemplo, ya ofrece su solución de pala modular Nabrajoint.

Otros límites potenciales para el escalado de los aerogeneradores terrestres son las restricciones permitidas para la altura del buje y/o la punta de pala, los desafíos logísticos de transporte y de instalación para las góndolas (y las torres). En WindEnergy Hamburg se mostrarán, por ejemplo, las grúas autotrepantes del expositor español de, HWS, mientras que Enercon utiliza su propia solución de grúa para instalar turbinas con un sistema de torre de acero modular.

Tren de transmisión

A diferencia de los sistemas de transmisión directa y de engranajes de velocidad media que dominan el segmento marino, los sistemas de engranajes no integrados de alta velocidad siguen siendo todavía una opción popular para los aerogeneradores terrestres. Los expositores de WindEnergy Hamburg AEROVIDE, aerodyn-engineering y Vestas fueron pioneros en la transmisión de velocidad media en aerogeneradores terrestres. Otros expositores especializados en tecnología de transmisión por engranajes incluyen a Eickhoff, Winergy (Flender) y ZF Wind Power. Enercon busca soluciones internas de transmisión directa.

Es difícil predecir si y/o cuándo el escalado de aerogeneradores terrestres alcanzará por primera vez los límites técnicos, logísticos de transporte, de permisos, económicos y/u otros en el futuro.