Offshore Energy Recuperation : Joint Recuperation of Wind and Tidal Power

Abstract

El crecimiento de la población mundial [1] supone un incremento de la demanda de producción de energía. La Agencia Internacional de la Energía (IEA) prevé que la demanda mundial de electricidad aumentará un 70% hasta 2040 [2]. El aumento de la demanda se yuxtapone a una desaforada explotación de los escasos recursos fósiles, origen de la producción de las energías tradicionales. Estas dos condiciones tienen consecuencias humanas y medio ambientales - destrucción de ecosistemas, calentamiento del planeta, hambrunas, dependencia energética de países productores de petróleo etc. Las energías renovables son fuentes de energía limpias, inagotables y crecientemente competitivas. Representan cerca de la mitad de la nueva capacidad de generación eléctrica instalada en 2014 según la IEA [2]. Por añadidura, el coste de su generación evoluciona a la baja, contrariamente a los costes de los combustibles fósiles. Dentro de las fuentes de energías renovables, los océanos – constituyendo el 71% de la superficie terrestre [3] - tienen un inmenso potencial de generación de tres tipos de energías: mareomotriz, undimotriz y eólica offshore. Sin embargo, la recuperación de estas energías conlleva nuevos desafíos tecnológicos: mantenimiento de turbinas en condiciones de elevada humedad, problemas de corrosión o instalación de cableado submarino. Por ende, los costes de instalación y mantenimiento de estos equipos son importantes. Este proyecto nace en el seno de una intuición industrial, que se ha querido estudiar y validar cualitativamente. En la actualidad, existen iniciativas industriales, que investigan el potencial de reducción de costes de una instalación conjunta offshore. Es el caso de CENIT-E OCEAN LIDER de Iberdrola [4], cuyo objetivo es crear conocimiento sobre tecnologías rupturistas, para el aprovechamiento eficiente e integral de las energías oceánicas, a través de la creación de sistemas híbridos como energía de las corrientes/eólica o undimotriz/eólica. En esta línea, este proyecto propone el diseño un parque de recuperación de energía del mar en Normandía, para el aprovechamiento conjunto de la energía eólica offshore y de la energía mareomotriz. La proyección de dicho parque se justifica bajo la hipótesis de una reducción de costes, debido a la posibilidad de mutualizar elementos de ambas tecnologías en un mismo parque. Además, la tentativa de proponer un parque de recuperación de energía mareomotriz y eólica offshore en Raz Blanchard (Normandía), responde al gran potencial energético de estas dos energías en el Canal de la Mancha [5] y a la voluntad política de desarrollar ambas tecnologías en la zona [6,7]. La energía eólica –dado el fuerte apoyo económico recibido por parte de las autoridades políticas desde los años 80- es una tecnología madura, barata y de fuerte rendimiento. La variabilidad del viento, fuera del control del humano, permanece su gran desventaja. Al contrario, la energía de las corrientes marinas sigue a estado de prueba, con la construcción, actualmente, de los primeros parques mareomotores. La apuesta de los industriales y de las autoridades por este nuevo tipo de energía renovable augura grandes posibilidades de desarrollo. Efectivamente, la previsibilidad de las corrientes marinas representa su gran ventaja. La complementariedad de estas dos energías es indudable. Los costes de estas instalaciones, tanto eólicas como mareomotrices, siguen representando una gran inversión. Las reparticiones de costes de estas energías difieren. Sin embargo, una gran parte se puede atribuir a la construcción del parque (fundaciones, sistema eléctrico, cableado…) y a su mantenimiento. Las posibilidades de mutualización de estos son los motores de este proyecto. El riesgo rupturista de este proyecto puede quedar en parte minimizado, si como esperan el autor del mismo y la industria, las autoridades de diferentes gobiernos mantienen y/o aumentan el apoyo reciente a este tipo de instalaciones. Así pues, en consecuencia, proyectos como este son necesarios para anticipar el cambio de políticas energéticas, apoyando el desarrollo de energías renovables con mayor carácter de predictibilidad que las actuales. En resumen, este proyecto trata de maximizar la recuperación una energía madura pero fluctuante, como la eólica, con una energía todavía innovadora, pero predictible, como la mareomotriz. En un parque offshore conjunto, la rentabilidad económica de la energía eólica supone, para los inversores privados, una renta segura, mientras que, para la energía mareomotriz, un gran impulso a su desarrollo.

The growth of the world’s population [1] involves an increase in the energy production demand. The International Energy Agency (IEA) predicts a risen of 70% of the global demand for electricity until 2040 [2]. The increase of the demand juxtaposes itself to an unbridled utilisation of scarce fossil resources, traditional source of energy production. These two conditions have human and environmental consequences – ecosystem destructions, global warming, famines, energy dependency on fuel producer countries etc. Renewable energies are a clean, endless and growingly competitive source of energy. They represent almost half of the new electric generation capacity installed in 2014, according to the IEA [2]. In addition to this, the cost of its generation evolves downwards, contrary to the cost of fossil fuels. Among renewable energies, oceans – constituent 71% of the earth’s surface [3] – have an immense generation potential of three types of energy : tidal, wave and wind offshore. However, the recuperation of this energy implies new technological challenges: turbine maintenance in high humidity conditions, corrosion problems or installation of underwater cables. For that matter, the installation costs and maintenance of these equipment are significant. This project was born under the wing of an industrial intuition, to be studied and validated qualitatively. Currently, there are industrial initiatives that explore the potential cost reductions of a joint offshore installation. It is the case of CENIT-E OCEAN LIDER by Iberdrola [4], whose objective is to create expertise of rupturist technologies, for the efficient and integral use of the oceanic energies, through the creation of hybrid systems such as tidal current/eolic or wave/eolic. In this regard, this project suggests the design of an ocean energy recuperation park in Normandy, for the joint use of offshore wind energy and tidal energy. The forecast of this park justifies itself under the assumption of a cost reduction, due to the possibility of element mutualizing, between both technologies, in one park. Moreover, the attempt of proposing an offshore energy recuperation park for wind and tidal energy in Raz Blanchard (Normandy) responds to a huge energy potential of these two energies in the English Channel [5], and to the political will of developing both technologies in the area [6,7]. Wind energy – provided the strong economic support received from the political authorities since the 80’s- represents a mature, affordable and high-performance technology. The wind’s variability, out of human control, remains its major disadvantage. On the contrary, tidal current energy is still on a testing stage, with the construction currently, of the first tidal current energy parks. The bet of industrials and authorities on this new type of renewable energy promises strong possibilities of growth. Indeed, the predictability of tidal current represents its key benefit. The complementarity of these two energies is undeniable. The cost of these installations, wind as well as tidal current, still constitutes a significant investment. The cost sharing of these energies differs. However, a substantial part is assigned to the construction of the park (foundations, electric system, cabling…) and to its maintenance. The possibilities of mutualisation of these are the driving force of this project. The rupturist risk of this project can be partly minimized, if as expected by the author and the industry, the authorities of different governments keep and/or increase their recent support to this type of facilities. Therefore, projects, such as this one, are necessary to anticipate the changes in the energy policies, promoting the development of renewable energies, with higher predictability than the existing ones. In fine, this project aims to maximise the recuperation of a mature, but fluctuating energy, such as the offshore wind, with an innovative, but predictable energy, such as the tidal current. In an offshore joint park, the economic profitability of wind energy supposes, for private investors, a safe income, whereas, for tidal current energy, a major boost to its development.