La enorme turbina eólica de 14 megavatios (MW) de Siemens Gamesa estará disponible comercialmente a partir de mediados de la década de 2020, impulsando el empuje de la industria hacia instalaciones más grandes y eficientes. Un análisis de Rystad Energy muestra que, aunque su fabricación es más costosa, la elección de estas gigantescas turbinas reduce en realidad los costos generales de los grandes parques eólicos marinos.
Se espera que los costos adicionales de los parques eólicos se vean mitigados por la reducción de las unidades necesarias y el aumento de la eficiencia asociado a las nuevas turbinas más avanzadas tecnológicamente.
Para cada proyecto, también existe el costo de fabricar una serie de cimientos, por lo que la reducción del número de turbinas también dará lugar a un menor número de cimientos. Asimismo, los tendidos de cableado de la matriz se ven de igual forma reducidos, lo que significa que el tamaño de la instalaciones se reduce.
Rystad Energy analizó el costo de utilizar turbinas eólicas de diferentes tamaños para el caso de un proyecto offshore de 1 gigavatio (GW).
El modelo SG 14-222 DD, es decir la potente turbina de Siemens Gamesa de 14 MW, se adelantará al nuevo prototipo Haliade-X de 12 MW de GE y se convertirá en la turbina más grande disponible, a nivel mundial.
Por el momento, las mayores turbinas que se pondrán en marcha entre 2020 y 2021 tienen una capacidad nominal de hasta 10 MW.
Turbinas eólicas de 10 MW vs. 14 MW, ¿Quién gana desde el punto de vista de coste?
Utilizando turbinas de 14 MW en lugar de las de 10 MW, el número de unidades necesarias para un proyecto de 1 GW se reduce en 28 unidades, es decir si antes eran necesaria 100 turbinas, con las de 14 MW solo se requerirá 72 unidades. Incluso pasar de una turbina de 12 MW a una de 14 MW sigue ofreciendo una reducción de casi 11 unidades.
En general, el análisis muestra que el uso de las turbinas más grandes para un nuevo parque eólico de 1 GW ofrece un ahorro de costes de casi 100 millones de dólares en comparación con la instalación de las turbinas de 10 MW disponibles actualmente.
«La turbina más nueva de Siemens Gamesa es un paso hacia la reducción drástica del desarrollo y la nivelación de los costos en todo el mundo», dice el gerente de productos de Rystad Energy para la energía eólica marina, Alexander Flotre.
Con turbinas más grandes se obtienen mayores ahorros en otros segmentos de proyectos y un mayor potencial de generación de ingresos a lo largo de la duración de los proyectos futuros, lo que aumenta la competitividad de la industria eólica marina».
En este ejemplo, suponemos que el costo de una turbina es de aproximadamente 800.000 dólares por MW en promedio para las unidades actualmente disponibles (es decir, turbinas con una capacidad de hasta 10 MW en la placa de identificación), aplicándose una prima del 2,5% por cada MW adicional para las unidades más grandes que se espera a mediano plazo, a fin de reflejar los esfuerzos previstos de los fabricantes para captar la ventaja.
Así, para este análisis estimamos que el costo de una turbina de 10 MW es de 8 millones de dólares, mientras que una turbina de 12 MW y una de 14 MW costaría aproximadamente 10,1 millones de dólares y 12,3 millones de dólares, respectivamente. Por lo tanto, pasar de una turbina de 10 MW a una de 14 MW podría resultar en un aumento de los costos de fabricación de aproximadamente 85 millones de dólares, mientras que la utilización de una turbina de 14 MW en lugar de una unidad de 12 MW podría añadir casi 45 millones de dólares a los costos de fabricación.
Factores para reducir el coste de los parques eólicos con turbinas de 14 MW
Los cimientos son los principales componentes que ofrecen oportunidades para reducir los costos si se utilizan turbinas más grandes. Rystad Energy estima que una fundación cuesta típicamente entre 3 y 4 millones de dólares, con variaciones relacionadas en gran parte con el tipo de fundación y la profundidad del agua. En un cambio de 10 MW a 14 MW, esos ahorros de costos podrían superar los 100 millones de dólares para el promotor, mientras que los ahorros en un escenario de 12 MW a 14 MW probablemente oscilarían entre 30 y 50 millones de dólares.
El costo de los cables de los arreglos varía según el tamaño de la turbina. Mientras que el uso de turbinas más grandes implica un ahorro potencial de costos por medio de menos fundaciones, es probable que la longitud adicional requerida para los cables del arreglo para las turbinas de 14 MW mantenga los costos generales del cable sin cambios. Sin embargo, el menor número de turbinas reduce el número de cableado y disminuyen las conexiones de las turbinas a la subestación en alta mar, lo que a su vez podría reducir los costos de instalación.
Este ejemplo muestra que, si bien se espera que las unidades más grandes aumenten el costo de las turbinas, las reducciones de otros segmentos, a saber, los cimientos, podrían dar lugar a un ahorro de entre 100 y 120 millones de dólares sólo en la fabricación, lo que ayudaría a compensar algunos de los gastos del promotor.
Rystad Energy también estima que el costo de instalar una turbina oscila entre 0,5 y 1 millón de dólares, mientras que el costo de la instalación de las fundaciones oscila entre 1 y 1,5 millones de dólares por unidad.
Utilizando el punto medio de cada rango, para un proyecto de 1 GW el ahorro implícito supera los 50 millones de dólares si se utilizan unidades de 14 MW en lugar de 10 MW.
En circunstancias similares, pero comparando turbinas de 14 MW vs. de 12 MW, los ahorros potenciales superan los 20 millones de dólares. Además, la reducción de los tramos de cableado y las conexiones debido al menor número de cables del conjunto podría suponer un ahorro adicional de entre 5 y 15 millones de dólares si se utilizaran turbinas de 14 MW en lugar de turbinas de 12 MW y 10 MW.
Más allá del posible ahorro de costos por la reducción de unidades, el aumento del tamaño de las turbinas también puede impulsar otros aumentos de la eficiencia.
Rystad Energy ha analizado la reducción potencial del costo nivelado de la energía (LCOE) utilizando como estudio de caso el parque eólico Empire Wind de Equinor en los Estados Unidos.
En este caso, usando turbinas de 10 MW, el LCOE estimado es de aproximadamente $75/MWh. Optando en cambio por turbinas de 12 MW, el LCOE cae a aproximadamente $71/MWh.
Con una mejora adicional a las turbinas de 14 MW, el LCOE se estima en 68 dólares/MWh. Por lo tanto, con los incrementos de tamaño, las turbinas y las plantas eólicas marinas se vuelven más económicas, no sólo en cuanto a los menores costos iniciales, sino también en cuanto al potencial de generación de energía a largo plazo.
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