Um futuro para o vento flutuante

Com mais manifestantes na água, jogadores mais importantes estão se interessando pela flutuação do vento no mar.

Por algum tempo, a eólica offshore flutuante tem sido uma espécie de nicho, mas agora os demonstradores em grande escala estão em andamento, e grandes empresas - incluindo empresas de petróleo e gás - estão tomando nota.

Erik Rijkers, diretor de desenvolvimento e estratégia de mercado da firma Quest Floating Wind Energy, de Houston, diz: “Sem dúvida, a entrada de operadores de petróleo e gás como desenvolvedores / parceiros em projetos eólicos offshore flutuantes abriu alguns olhos para a aceleração de esta indústria. A Equinor agora opera com sucesso o parque eólico Hywind Scotland e está planejando aplicar o conceito para reduzir a pegada de carbono de suas operações de petróleo e gás na Noruega, e parece ser seguido pela Aker BP. ”

O projeto Hywind Tampen da Equinor prevê o uso de 11 turbinas eólicas flutuantes para fornecer energia às instalações de produção de petróleo e gás Snorre e Gullfaks no setor norueguês do Mar do Norte.

“A petroleira italiana Repsol e a empreiteira norueguesa Aker Solutions também se uniram à norte-americana Principle Power Inc. (PPI), enquanto a Shell se uniu à dinamarquesa Stiesdal Offshore Technologies e à sueca Hexicon AB”, acrescentou Rijkers.

O projeto Hywind Tampen da Equinor prevê o uso de 11 turbinas eólicas flutuantes para fornecer energia às instalações de produção de petróleo e gás de Snorre e Gullfaks. (Imagem: Equinor)

Os projetos floater
Vários projetos estão na água há mais de um ano. O mais antigo da marca foi a Equinor, com seu conceito de longarina Hywind. Um protótipo em escala foi testado offshore na Noruega antes de a Equinor inaugurar a Hywind Scotland, um parque eólico flutuante de 30 MW, em Peterhead, na Escócia, em 2017.

O semisub WindFloat da PPI também viu serviço offshore em Portugal e está agora a ser utilizado no local da Kincardine Offshore Windfarm Limited perto de Aberdeen, na Escócia. A empresa, que é de propriedade majoritária da construtora espanhola Cobra Wind International, planeja o consentimento para construir o local para uma fazenda de 50 MW usando turbinas de 8 MW no projeto WindFloat da PPI.

No ano passado, a Ideol instalou versões de seus demonstradores de amortecimento na água da França (Floatgen - concreto) e do Japão (Hibiki - aço), enquanto a Toda Corporation tem o projeto GOTO offshore no Japão, com até 10 turbinas planejadas. Para este e futuros projetos eólicos offshore flutuantes, a Toda Corporation construiu uma embarcação semi-submersa dedicada à instalação eólica offshore de 110 metros de comprimento chamada Float Riser (Hatayashi).

Dois novos projetos deverão entrar em águas francesas em 2021. O projeto piloto Grand Grand Large da EDF Energies Nouvelles será composto por três turbinas Siemens 8.400 MW montadas em uma estrutura flutuante projetada pela SBM Offshore e pela IFP Energies Nouvelles, com base em uma plataforma tensionada. conceito.

O projeto piloto de turbina flutuante Groix e Belle-île da Eolfi espera ver quatro turbinas de 6MW instaladas usando fundações projetadas pelas Energias Navais da França, que podem ser construídas em concreto, aço ou uma combinação híbrida aço / concreto. Isso será fixado no fundo do mar por um sistema de ancoragem que controla seus movimentos, de acordo com as Energias Navais.

O Tetrafloat de Stiesdal e a turbina dupla Hexicon fecharão as fileiras dos conceitos de primeira geração que o Rijkers espera ser dominante no mercado até 2022-25. Uma série de flutuadores alternativos também estão em vários estágios de desenvolvimento (Eolink da França, com um único ponto ancorado, quatro coluna flutuante; tecnologia SATH da Saitec Offshore Technology da Espanha, consistindo de dois cascos cilíndricos e horizontais conectados; SeaTwirl da Suécia, com uma turbina de eixo vertical e a empresa italiana Saipem's Hexafloat, que utiliza um contrapeso abaixo da subestrutura flutuante). Os pesos desses sistemas variam de 410 toneladas métricas por megawatt (T / MW) para um semissubio de aço para cerca de 1.110 T / MW para um semi-concreto.

Com projetos na água, grandes incorporadores e financistas estão chegando e em escala global, diz Rijkers, citando a EDPR, Eolfi, Copenhagen Investment Partners e Macquarie). “A Equinor e o PPI são (com vários parceiros de desenvolvimento), por enquanto, os principais participantes dos projetos da Costa Oeste dos EUA, bem como no Havaí”, diz ele. “Enquanto todos os desenvolvedores e designers estão aproveitando as oportunidades na Ásia (Eolfi / Cobra é um dos principais candidatos em Taiwan), bem como nos recém-anunciados projetos de 1,7 gigawatts (GW) na Coreia do Sul. Isso também é verdade na Europa, onde a Escócia está desenvolvendo novas rodadas que incluirão vento flutuante, assim como a França, que é modesta, por enquanto, mas a Quadran Energies Marines (atrás do projeto EolMed) e Eolfi já anunciaram o pré-desenvolvimento de o acompanhamento comercial em larga escala de seus manifestantes franceses. Por exemplo, Eolfi está analisando projetos com capacidade de 3GW no Golfo do Leão e 1,5 GW no litoral da Bretanha. ”

Olhando para frente
Enquanto as perspectivas para a energia eólica offshore são geralmente expressas na capacidade total de MW, o número de flutuadores é considerado mais relevante, atualmente, para mostrar a oportunidade no mercado, diz Rijkers. “Atualmente existem 50 unidades flutuantes em projetos em desenvolvimento até 2022, em todo o mundo, mas esse número aumentará para 300 turbinas eólicas flutuantes até 2025 e possivelmente mais de 1.500 até 2030, um aumento de cinco vezes”, diz ele. “Além disso, as capacidades das turbinas estão evoluindo; A MHI Vestas agora tem turbinas de até 9,5 MW e a GE tem um projeto de 12 MW ”.

Chave é custo. O gasto médio de capital da unidade flutuante de turbina reduzirá gradualmente de US $ 40 milhões em 2022 para US $ 33 milhões em 2030, diz Rijkers, mas essa redução de custos tem muito mais potencial quando o mercado total de flutuadores se estabilizar. Ele espera que eventualmente vá ficar abaixo de US $ 25 milhões, dependendo dos custos de turbina e cabos.

Isso não significa que não haja ventos contrários. Nos últimos 18 meses, a Quest FWE teve que remover ou atrasar a data de 20% dos projetos rastreados, a maioria dos quais eram demonstradores que se mostraram muito difíceis de financiar. “Há um interesse considerável da comunidade financeira, no entanto,” acrescenta, “e acredita-se que com cada projeto entrando em operação com sucesso e mais feedback operacional recebido, o risco e, portanto, os limites de financiamento dos projetos flutuantes aliviarão. "

Vento inferior fixo e vento flutuante
Enquanto os projetos de vento de fundo fixo estão atingindo as profundidades de água onde alguns sistemas flutuantes poderiam ser implantados a partir de 30 metros de água, além de cerca de 60 metros flutuantes teriam uma vantagem distinta, diz Rijkers. “Na costa nordeste dos EUA, as condições do solo e do solo predominantes podem não ser sempre adequadas para conceitos de fundo fixo e a queda de direção cai em uma janela cara 'operacional' devido a restrições ambientais”, diz Rijkers. “As soluções eólicas flutuantes podem mostrar vantagens tecnicamente e economicamente nessas águas.

“Novas soluções, como monovolumes com um dispositivo de sucção acoplado, também estão sendo desenvolvidas, mas, até que se prove que elas lidam com a presença de grandes rochas, os desenvolvedores podem estar interessados em considerar alternativas flutuantes em sua engenharia conceitual. engenharia e design front-end. ”

Um esforço conjunto na criação de um projeto de subestação flutuante (Imagem: Ideol)

Projetos de subestações flutuantes tomam forma
O grupo de energia e automação ABB não está apenas de olho em suas oportunidades na eólica offshore flutuante, a empresa se uniu à Ideol, desenvolvedora flutuante de fundações eólica francesa, e à STX Europe Offshore Energy para desenvolver um projeto de subestação flutuante.

A ideia está sendo desenvolvida sob um projeto de pesquisa e desenvolvimento chamado OPTIFLOT, que também envolve a empresa francesa de processos industriais SNEF, e é baseado no conceito de pool de amortecimento da Ideol.

“Nós vemos o interesse crescendo muito rápido para ampliar a eólica offshore flutuante”, afirma Alfredo Parres, da ABB Power Grid Division, gerente de desenvolvimento de mercado da Renewables. “Sabemos que o vento offshore flutuante está na prancheta e tem havido alguns pilotos. O foco principal tem sido o design do flutuador para a turbina. Esse foi o primeiro passo, para demonstrar que você pode instalar uma turbina em uma estrutura flutuante e que ela pode funcionar. Agora, temos alguns deles operando e isso levou os desenvolvedores a ver o que acontece se você for em escala real, para 500MW-1GW. Quando você chegar lá, você tem que pensar na subestação ”.

Parres espera que projetos em larga escala sejam construídos a partir de 2030. Até lá, existem alguns elementos-chave a serem trabalhados. Uma é a industrialização e a padronização, outra é tornar a estrutura mecânica operacional no ambiente offshore flutuante, diz ele. “Uma vez que estes são abordados, o segundo maior desafio é o cabo (que terá que se conectar à subestação flutuante e suportar as cargas dinâmicas a que será submetido). Nós vemos muito trabalho sendo feito sobre isso. ”

No Reino Unido, por exemplo, o Carbon Trust tem um projeto que busca cabos dinâmicos offshore. "Os cabos dinâmicos já são usados na indústria offshore agora, mas isso exigirá uma tensão maior, e isso é mais desafiador", diz Parres. “O nível de desenvolvimento é menor do que outros aspectos, mas você ainda precisa garantir que o design, a especificação e os padrões dos equipamentos estejam presentes. E os padrões ainda não estão totalmente projetados. Os padrões são importantes para agilizar o setor ”. Isso reduzirá o equipamento da rede elétrica, de transformadores a disjuntores.

“Então trabalhamos na pegada, no tamanho e no peso”, acrescenta Parres. “O peso e o tamanho são comuns e como eles são organizados de maneira inteligente, de modo que todo o design do sistema seja mais eficiente. A digitalização irá desempenhar o seu papel. Já começamos no digital, mas muito mais poderia ser feito. O conceito de subestação digital poderia reduzir a quantidade de cobre necessária para transferir sinais para a sala de controle, poderia ajudar em termos de manutenção e reduzir a pegada da subestação.

Parres está confiante de que a solução será viável. "Plataformas offshore não serão o show stopper aqui", diz ele. “A maior parte é o desenvolvimento da turbina e o cabo terá que acelerar. Mas, movendo-se em direção a subestações de escala completa, não acho que será o principal desafio ”.