Viento en alta mar - Una breve historia

Crédito: Utilizado con permiso de Worldsfairchicago1893.com

© Peterjohn Chisholm / AdobeStock

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¡Feliz cumpleaños número 80 Reportero marítimo y noticias de ingeniería ! ¡Ochenta años es un importante logro editorial y de negocios!
Los cumpleaños siempre causan una mirada atrás. Una revisión de 80 años comienza en 1939, el cierre de una década muy desafiante, el comienzo de los acontecimientos que aún hoy retumban. La historia más importante de la historia está contenida en los últimos 80 años.

La energía dominó cada una de esas décadas. Considere el uso de energía, digamos, a partir de la Segunda Guerra Mundial, desde 1950 hasta 1975. Hubo energía para todo, desde fuentes aparentemente infinitas de petróleo, gas y carbón, y la energía nuclear estaba a su lado.
A continuación, recordemos la energía de 1975 a 2000. No tan feliz. Lo más impactante: la escasez real de energía y los costos en aumento. Igual de impactante: los desastres sociales y ambientales que ya no pueden ser dejados de lado, desde Exxon Valdez hasta minas en ruinas en ruinas hasta Three Mile Island y smog urbano.
Ahora, piensa en los últimos 19 años. El campo de Bakken. La Cuenca Permiana. Extracción oceánica de aguas profundas. Y una industria sofisticada lista para cualquier juego en cualquier lugar, operando a la máxima capacidad científica y técnica.

Pero hubo grandes cambios en los últimos 19 años. El petróleo, el gas y el carbón ya no son la historia completa. Las energías renovables (solar y eólica) se han acercado al centro del escenario, donde se quedarán y aumentarán. ¿Por qué? Porque a la gente le gustan las energías renovables. No quieren sentir la culpa de la energía. O más concretamente, culpable de los impactos de la energía, desde los lodos de carbón hasta Deepwater Horizon, el clima y el monitoreo del combustible nuclear gastado durante mil años.

No se equivoque, en los próximos 80 años, el mundo tiene la suerte de contar con abundantes cantidades de petróleo y gas, que se recuperarán y producirán con responsabilidad, pero que en el futuro serán probados, no confusos, en motores altamente eficientes.

En los próximos 80 años, el mundo es doblemente afortunado de tener la oportunidad de incorporar la generación de electricidad a partir de energías renovables, nuevamente, principalmente eólica y solar. Estas no son oportunidades aleatorias, desconectadas. Como todo progreso, estas elecciones son evolutivas, están habilitadas por las decisiones tomadas y el trabajo comenzó hace años.

En el espíritu de mirar hacia atrás, aquí presentamos una breve reseña de la energía eólica marina y cómo su desarrollo ha seguido al mismo tiempo que los 80 años de éxito de Maritime Reporter. En comparación, el viento en alta mar es un novato (bueno, sin contar la energía eólica para barcos y embarcaciones). El primer parque eólico marino en alta mar fue construido en 1991, en Dinamarca. ¡El primer proyecto de EE. UU. En Block Island, RI, en 2016!

Para establecer una línea de tiempo dentro de un contexto moderno, esta revisión se basa en un fascinante historial de energía eólica desarrollado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos. En el lado de tierra, la historia del DOE comienza en 1850 cuando la Compañía de Motores Eólicos de EE. UU. Fue establecida por Daniel Halladay y John Burnham.
En 1890, se inventaron las palas de los molinos de viento de acero, lo que llevó al desarrollo de un símbolo occidental icónico.
Lección importante: los desarrollos tecnológicos, entonces como ahora, son críticos en todos los avances energéticos.

En 1893, quince empresas de molinos de viento mostraron energía eólica en la Feria Mundial de Chicago. Diferentes modelos, madera, acero y hierro, fueron adaptables a localidades y condiciones específicas.

Después de 1893, la línea de tiempo del DOE saltó 48 años hasta 1941, registrando que la turbina eólica más grande de la época entregó 1,25 megavatios a una empresa de servicios públicos de Vermont. Pero hay una lección en esa brecha de casi medio siglo. Las empresas eléctricas de Estados Unidos se habían desarrollado rápidamente, pero sin viento. Los sistemas eléctricos y las nuevas demandas impuestas a los sistemas requerían una potencia constante y constante; piense en el carbón y la energía hidráulica. El viento intermitente estaba bien para lugares remotos, singulares, pero insuficiente para nuevos ferrocarriles urbanos electrificados, por ejemplo.

Luego, la línea de tiempo salta otros 29 años hasta 1970. Registra: "El precio del petróleo se dispara y también lo hace el interés y la investigación en los aerogeneradores y la potencia que generan".

Entonces, los eventos se aceleran:

- 1978 - El presidente Carter firmó la Ley de Regulación de los Servicios Públicos, que exige que las empresas compren cierta cantidad de electricidad a partir de fuentes de energía renovable, incluida la eólica.

- 1980 - Los primeros parques eólicos a escala de servicio público se instalan en California.

- 1981 - Los científicos de la NASA Larry Viterna y Bob Corrigan desarrollan el "Método Viterna", que se convierte en el método más común utilizado para predecir el rendimiento de las turbinas eólicas, aumentando la eficiencia de la producción de turbinas hasta el día de hoy.

- 1991 - Dinamarca - Dong Energy (ahora Orsted) encargó a Windby, el primer parque eólico marino, construido en aguas de entre dos y cinco metros de profundidad. Las 11 turbinas de Windby proporcionaron energía a casi 2200 hogares. Duró 25 años, más de lo esperado, se desmanteló en 2017. Windby tuvo un valor incalculable como laboratorio de trabajo, ayudando a las empresas danesas a adquirir experiencia técnica y aprendiendo cómo exportar este nuevo negocio offshore. Quizás la lección más importante: Windby sirvió como una central eléctrica, agregando y complementando un sistema eléctrico general.

- 1992 - El presidente Bush firmó la Ley de Política Energética, autorizando un crédito fiscal a la producción de 1.5 centavos por kilovatio / hora de electricidad generada por energía eólica y restableciendo un enfoque en el uso de energía renovable.

- 1993 - Se establece el Centro Nacional de Tecnología Eólica.

- 2011 - Un documento crítico: la Estrategia Nacional de Energía Eólica Offshore del DOE, un proyecto de asociación con el Departamento del Interior. El objetivo: reducir el costo de la energía a través del desarrollo de tecnología y reducir los plazos de implementación.

Gary Norton es Asesor Senior de Tecnologías de Energía Renovable en la Oficina de Tecnologías de Energía Eólica del DOE. Norton fue un autor colaborador de la Estrategia de 2011 y la actualización de la Estrategia de 2016. Se le preguntó: ¿Cómo se está moviendo la energía eólica marina? ¿Se está moviendo muy lentamente o donde necesitamos estar?
"Creo que lo estamos haciendo realmente bien", respondió Norton. Citó la colaboración interinstitucional como particularmente importante y productiva, con el DOE concentrándose en los avances técnicos que reducirían el costo de la energía eólica marina, mientras que la Oficina de Gestión de Energía Oceánica (BOEM) trabajó en las mejores formas de acelerar el complejo proceso de regulación para los océanos. proyectos

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Gary Norton, Asesor Principal de Tecnologías de Energía Renovable, Departamento de Energía de los Estados Unidos, Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable, Oficina de Tecnologías de Energía Eólica / Oficina de Tecnologías de Energía Hidráulica

Norton dijo que las proyecciones originales en la Estrategia de 2011 eran "bastante ambiciosas". Ahora, sin embargo, "las cosas realmente están despegando en muchos estados con muchos desarrolladores de proyectos y un apoyo financiero comprometido". Cuando comenzó este trabajo, señaló, la incertidumbre dominó. "Ahora está sucediendo", dijo, refiriéndose, por ejemplo, a los enormes aumentos en las valoraciones del sitio. "En Massachusetts", señaló Norton, "las recientes ofertas de arrendamiento en el área de energía eólica de BOEM aumentaron a $ 135 millones, en comparación con los $ 42 millones de los años anteriores y solo $ 1.5 millones en una ronda anterior de ofertas".

Otro resultado crítico de la Estrategia: el Consorcio Nacional de Investigación y Desarrollo, actualmente compuesto por la mayoría de los principales desarrolladores eólicos marinos y cuatro agencias estatales de la costa atlántica desde Massachusetts hasta Virginia. En 2018, el DOE eligió a la Autoridad de Investigación y Desarrollo de Energía del Estado de Nueva York (NYERDA) como administrador del consorcio. El DOE contribuyó con $ 20.5 millones para proyectos de investigación y desarrollo solicitados de manera competitiva, y NYSERDA igualó esa cantidad.

Finalmente, Norton enfatizó la importancia de los análisis económicos del DOE relacionados con la energía eólica marina y la forma en que puede encajar en el mercado energético general, maximizando su valor. También crítico: la revalorización emergente y creciente de muchos puertos de la costa este a medida que se preparan y se posicionan para desempeñar un papel de liderazgo en la logística marítima requerida para construir una industria energética completamente nueva.

2013 - Un proyecto crítico: la construcción de la primera turbina eólica marina flotante conectada a la red. Esta fue una asociación del DOE con la Universidad de Maine, que implementó una turbina eólica de plataforma flotante de concreto de 20 kw de escala 1: 8, la primera del mundo. Este proyecto informará sobre el diseño y la construcción de dos turbinas eólicas marinas flotantes a gran escala, el trabajo ya está en marcha y se completará en 2021. El proyecto utiliza la tecnología patentada de plataforma VolturnUS, un casco flotante de hormigón que puede soportar turbinas eólicas en aguas de 45 metros de profundidad. o más (recuérdese la profundidad de 2-5 metros de Windby).

Habib Dagher, PhD, PE es el Director Ejecutivo del Centro de Estructuras y Materiales Compuestos de la Universidad de Maine.
Dagher explicó que Maine ha sido golpeada por altos costos de energía. El interés inicial de Maine en la energía eólica marina comenzó con una gran pregunta: ¿Cuánta energía necesitamos para todo, desde bombas de calor hasta vehículos eléctricos? En Maine, la energía eólica marina tiene un potencial estimado de 160 gigavatios. Dagher dijo que todo el estado usa alrededor de 2.4 GW. ¡Solo el 3% de la energía eólica oceánica potencial satisfaría todas las necesidades de ME!

El agua profunda, sin embargo, evita las turbinas de fondo fijo. De ahí la investigación en tecnología flotante. La UofM se centró en problemas clave: estabilidad, tormentas, diseño. Dagher dijo que el modelo reducido pasó todas las pruebas, desde su interconexión a la red hasta una tormenta de 500 años.
¿Pero la mayor recompensa? Modelado. Dagher dijo que los modelos de energía UofM permitirán evaluaciones y evaluaciones más fáciles, rápidas y precisas para emparejar el sitio del proyecto con el equipo, los materiales y la posición. Todo eso significa energía más barata de la energía eólica marina.

- 2016 - Block Island Wind Farm en Rhode Island, comienza a funcionar, el primer proyecto comercial de energía eólica marina en los Estados Unidos. Es relativamente pequeño: 30 megavatios, un proyecto desarrollado por Deepwater Wind.

- 2018 - El DOE informa (datos de 2017) que EE. UU. Tiene un total de 25,434 MW de energía eólica marina en el oleoducto, con proyectos en desarrollo en Nueva York, Nueva Jersey, Massachusetts y Virginia.

A nivel mundial, (datos de 2017) se pusieron en marcha 3.387 MW de capacidad eólica marina, lo que dio como resultado una capacidad global instalada acumulada de 16.3 GW. El Reino Unido es el mayor mercado eólico marino con 5.824 MW de capacidad instalada acumulada, seguido de Alemania (4.667 MW), China (1.823 MW), Dinamarca (1.399 MW) y los Países Bajos (1.124 MW).

El DOE informa que a nivel mundial, los precios de las subastas continúan cayendo. En 2017, los desarrolladores hicieron cuatro ofertas que se denominaron "subsidio cero".