El parque eólico flotante Fukushima Mirai comienza a funcionar

Otros dos aerogeneradores más de siete megavatios para 2014

La plataforma eólica flotante Fukushima Mirai, situada en una zona marítima de 120 metros de profundidad a 20 kilómetros de la costa del municipio de Naraha, uno de los más cercanos a la siniestrada central nuclear Fukushima Daiichi, ha comenzado recientemente a producir y enviar energía eléctrica. La electricidad generada se transporta por un cable submarino a un lugar próximo a la central térmica de Hirono, operada por TEPCO en el vecino municipio de Hirono, desde donde fluye hacia las líneas de distribución de la Compañía Eléctrica de Tōhoku surtiendo a cerca de 1.700 hogares.

El aerogenerador, del tipo downwind (con rotor a sotavento) y fabricado por Hitachi, está dotado de una hélice con tres palas o aspas de 40 metros de longitud (80 metros de diámetro), y se eleva 106 metros sobre la superficie marina. La plataforma flotante sobre la que descansa es obra de la compañía Mitsui Engineering & Shipbuilding y tiene una altura de 32 metros.

Fukushima Mirai, aerogenerador marino sobre plataforma flotante del tipo downwind (sotavento), con una capacidad de producción de dos megavatios. (Cortesía del Consorcio Eólico Marino Fukushima).

El generador cuenta con una instalación anexa, la subestación Fukushima Kizuna, situada también sobre las aguas del Pacífico a dos kilómetros de la torre en dirección a la costa, que aloja un transformador y una torre de medición de la dirección y velocidad del viento. Esta segunda instalación tiene una altura máxima de 60 metros y hasta el momento es la única en el mundo de 66 kilovoltios situada sobre el océano.

Durante 2014 se instalarán, a ambos lados de Fukushima Mirai y separados 1,6 kilómetros de la misma, otros dos generadores que con sus siete megavatios se situarán entre los más potentes del mundo. Las torres, que serán fabricadas por Mitsubishi Heavy Industries, tendrán una altura de 189 metros, equivalente a un rascacielos de 44 pisos, con palas de 82 metros (164 de diámetro). Estructuras gigantes a prueba de cualquier oleaje.

Subestación marina flotante Fukushima Kizuna. (Cortesía del Consorcio Eólico Marino Fukushima)

Las plataformas cimentadas, la tecnología más extendida por el mundo

El punto que más atención ha concitado es el hecho de tratarse de una instalación que flota en una región marítima completamente apartada de la costa. La torre y su base flotan sobre las aguas, aunque están ancladas al fondo marino para no resultar desplazadas por las corrientes.

Hasta ahora, lo habitual en todo el mundo a la hora de situar aerogeneradores sobre las aguas del mar era fijar su base sobre el fondo marino, lo cual podía hacerse cómodamente en lugares como Europa, que dispone de amplias áreas marítimas de profundidades cercanas a los 20 metros. A partir de esa profundidad comienzan las dificultades y el límite se ha estimado en unos 30 metros.

Si en Japón la aerogeneración marina ha sufrido un retraso relativo es precisamente por la escasez de áreas marítimas de esas características. El despegue de Japón solo podía darse una vez vencida esta dificultad, con la introducción de instalaciones que puedan situarse en aguas más profundas.

Japón es el sexto país del mundo con mayor extensión marítima, si sumamos a sus aguas jurisdiccionales las de la zona de exclusividad económica. Esto es de suma importancia para Japón, ya que significa un potencial de introducción de aerogeneración marina que llega a los 1,6 millones de megavatios, lo cual equivale aproximadamente a ocho veces el total de potencia instalada de las 10 compañías eléctricas que operan en el país, que actualmente se sitúa en 203.970 megavatios (Estudio de potencial de introducción de energías renovables del Ministerio de Medio Ambiente). Es, pues, una modalidad de generación de energía a la medida de las necesidades de Japón.

Vídeo de Fukushima Mirai (filmación fechada el 6 de noviembre de 2013, cortesía del Consorcio Eólico Marino Fukushima)

La transmisión hidráulica permite a Mitsubishi ampliar la escala

La tecnología necesaria para hacer posibles estas instalaciones de aerogeneración marinas flotantes se ha alcanzado ya. No hay sino introducir las tecnologías de fabricación de plataformas flotantes que vienen usándose en las explotaciones de gas y petróleo de los fondos marinos. Japón dispone también de la tecnología que permite enviar mediante cables submarinos la electricidad generada en alta mar, y en cuanto a otras tecnologías anexas, están ya en manos de diversas empresas niponas.

El problema es el elevado costo inicial de la inversión. La construcción de instalaciones de generación eléctrica flotantes en aguas profundas es muy costosa, y su exigente mantenimiento dispara los costes con respecto a las instalaciones terrestres. La única forma de solucionar el problema es instalar aerogeneradores tan grandes como sea posible.

Ha sido la empresa Mitsubishi Heavy Industries la que ha aportado la solución, desarrollando un sistema por el cual la fuerza motriz no se transmite al generador mediante ruedas dentadas, sino mediante transmisión hidráulica. Esta tecnología se ha probado en un aparato terrestre de demostraciones, en Reino Unido, y al mismo tiempo en los dos aerogeneradores de siete megavatios de Fukushima, uno de los cuales ya ha sido bautizado como Fukushima Shimpū (Nuevo Viento de Fukushima). Es esta una versión perfeccionada de la tecnología desarrollada por la venture británica Artemis Intelligente Power, que fue adquirida por Mitsubishi en 2010. Además de hacer posible un minucioso control digital del aerogenerador, cuenta entre sus ventajas que se elimina el acelerador (caja de cambios) para cuyo mantenimiento se hacía necesaria maquinaria pesada de grandes dimensiones. Hasta ahora, para conseguir grandes aerogeneradores era necesario elevar el coeficiente de aceleración de los referidos aceleradores, que son aparatos que se averían fácilmente, y esto se había constituido en un obstáculo casi insalvable, pero la transmisión hidráulica elimina el problema. Ahora es posible alcanzar fácilmente potencias cercanas a los 10 megavatios.

Un mercado mundial de cuatro billones de yenes para 2020

Según la empresa Fuji Keizai (Tokio), especializada en estudios de mercado, el mercado mundial de la aerogeneración marina, que en 2011 se valoraba en 386.400 millones de yenes, se ampliará para 2020 hasta superar los 4,34 billones. Se prevé que en 2030 siga existiendo una demanda por valor cercano a los 3,08 billones.

Una de las ventajas de la aerogeneración marina es que permite aprovechar los vientos fuertes y estables que soplan sobre el mar. Mientras que en las instalaciones terrestres la tasa de funcionamiento es solo del 20%, en las marinas esta sube hasta el 30% o el 40%, lo que hace posible un suministro eléctrico más estable.

Europa, más en concreto el Reino Unido, se sitúa actualmente a la cabeza de la aerogeneración marina, que espera encontrar en ella un sustituto del petróleo del Mar del Norte, que ya empieza a escasear. El gobierno británico hizo público en 2007 un plan de desarrollo de este tipo de energía que apuntaba a alcanzar los 33.000 megavatios para 2020, equivalente a un volumen de negocios de 13 billones de yenes. Se espera que para ese año se hayan instalado 7.000 generadores, que proveerán al Reino Unido de una tercera parte de su consumo de electricidad.

El cuatro de julio de 2013 comenzó a operar a 20 kilómetros de la costa sudoriental de Inglaterra el parque eólico marino London Array, con generadores cimentados que generarán una potencia máxima de 630 megavatios. En conjunto, producirá tanta energía como un reactor nuclear, lo que hace de este parque eólico el mayor del mundo en funcionamiento. Actualmente provee de electricidad a 500.000 hogares británicos.

Los 175 generadores (de 3,6 megavatios, palas de 60 metros de longitud y diámetro de 120 metros) y el instrumental de conexión fueron servidos por la alemana Siemens, que se encargará también del mantenimiento a largo plazo junto a la danesa DONG Energy, la mayor compañía de este país en el campo de la generación de energía. La japonesa Mitsubishi Corp. participará en el área de transmisión eléctrica junto a una empresa británica de inversión en infraestructuras.

La reconstrucción de Fukushima, verdadera fuerza motriz

La empresa probatoria experimental que se lleva a cabo en el mar de Fukushima es un proyecto de estado que, tomando a esta prefectura como simbólica vanguardia de las energías renovables, aspira a dar un uso práctico a una tecnología de aerogeneración marina sobre estructuras flotantes que sea líder mundial.

En respuesta a una iniciativa del Ministerio de Economía, Comercio e Industria, 11 compañías e instituciones japonesas (Marubeni, Universidad de Tokio, Mitsubishi Corp., Mitsubishi Heavy Industries, Japan Marine United Corp., Mitsui Engineering & Shipbuilding, Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp., Hitachi, Furukawa Electric, Shimizu Corp., Mizuho Information & Research Institute) han formado un consorcio para hacer frente al reto. El plan de trabajo se ha dividido en dos etapas: 2011-2013 y 2014-2015. La inversión total será de 18.800 millones de yenes, ascendiendo hasta el momento la inversión realizada a 12.500 millones.

Hoy en día es un gran consorcio encabezado por Marubeni como empresa integradora, y que cuenta con la tecnología de punta de fabricantes de primer orden en áreas como aerogeneradores, estructuras flotantes o aceros, pero hace apenas 10 años se lo veía como un proyecto casi irrealizable.

Ishihara Takeshi, profesor de la Escuela de Ingeniería (especialización de Estudios de Infraestructura Social) de la Universidad de Tokio.

El padre de este proyecto fue el profesor de la Universidad de Tokio Ishihara Takeshi, que actualmente trabaja como asesor técnico en el consorcio. “Lo más difícil fue convencer a las empresas. No se mostraban dispuestas y uno tenía que bajar la cabeza e implorar. También me costó mucho trabajo conseguir que el gobierno de Japón aportase fondos. Con el 11 de marzo [de 2011, Gran Terremoto del Este de Japón] las cosas cambiaron un poco, pero si hubiera comenzado mi labor entonces, habría sido demasiado tarde”, recuerda.

“Además”, continúa su reflexión Ishihara, “aunque se tenga una excelente tecnología recién desarrollada, el problema es que es muy difícil pasar a la fase de experimentación. Si te pones a hacer demostraciones prácticas, eso cuesta muchísimo dinero, muchísimo tiempo, y a veces todo se queda en eso, en un buena idea. Solo tras superarse esos aprietos iniciales es posible hacer algo de utilidad a la sociedad, que tenga un efecto económico. Pero no se llega fácilmente hasta ahí. En este caso fue determinante que se pudo vencer esa barrera”.

“La fuerza motriz que echó abajo esa barrera fue la reconstrucción de Fukushima. El deseo de crear una industria de las energías renovables a una escala comparable a la de la energía nuclear. Porque si al final no se consigue crear miles de puestos de trabajo, tampoco se habrá logrado reconstruir realmente Fukushima”, añade.

Gran impulso para industrias anexas y exportación

Si el gobierno de Japón se fijó, el 14 de junio de 2013, el objetivo de hacer realidad para 2018 el uso comercial de la aerogeneración marina flotante, como parte de su Estrategia de Revitalización de Japón, aprobada por el Consejo de Ministros, fue precisamente porque los aerogeneradores, como ocurre con los automóviles y los electrodomésticos, comportan una amplia red de industrias relacionadas y, además, porque existen muchas empresas potentes que disponen ya de tecnologías relacionadas, lo que abre perspectivas a una prometedora industria exportadora.

Los aerogeneradores están compuestos por entre 10.000 y 20.000 piezas, un número comparable al de los automóviles o electrodomésticos. Promover la aerogeneración significa, por tanto, ampliar la demanda de piezas y materiales. Debido a que las piezas necesarias son en gran parte comunes a las utilizadas en la fabricación de aeronaves, automóviles o barcos, es un mercado muy atractivo para las empresas que trabajan ya en esos campos. 

El gobernador de Fukushima Satō Yūhei (izquierda) y el viceministro de Economía, Comercio e Industria Akaba Kazuyoshi aprietan el botón de inicio de operaciones en la lonja y centro comercial del puerto de Onahama, en la ciudad de Iwaki.

El gobierno prefectural de Fukushima se ha propuesto impulsar la creación de empleo concentrando en el amplio espacio disponible en el puerto de Onahama (ciudad de Iwaki) y en otras áreas de Hamadōri (nombre de la región costera de la prefectura) un gran cluster de empresas dispuestas a construir fábricas de aerogeneradores o instalaciones de investigación y desarrollo. Desde la sección de Promoción Industrial del Departamento de Comercio, Industria y Trabajo del referido gobierno, se espera que, pese a que todavía no existe propiamente una industria eólica en la región, cuando se supere la fase experimental y se dé paso a su explotación comercial las cosas empezarán a moverse. 

El gobernador prefectural de Fukushima, Satō Yūhei, reconoció durante la ceremonia de inicio de operaciones que, bajo el influjo del accidente nuclear, la prefectura atravesaba, en términos generales, una fase muy dura, pero que la idea era recuperar los niveles previos al 11 de marzo, promoviendo nuevas industrias para cubrir el vacío creado. “Queremos hacer de Hamadōri la meca de la energía eólica”, dijo esperanzado.

La clave está en la coexistencia con el sector pesquero

El principal objetivo del estudio experimental que se lleva a cabo es el desarrollo de diversas tecnologías (observación de fenómenos atmosféricos y marinos, pronóstico de movimientos de cuerpos flotantes, de generación y transformación de electricidad con aerogeneradores marinos flotantes) y de materiales como los aceros de alto rendimiento, siendo ante todo un reto técnico, pero quizás más importante todavía es como conseguir el apoyo social comprobando la seguridad en la navegación de las aguas donde van a situarse las instalaciones y evaluando el impacto ambiental desde el punto de vista sonoro, visual (paisajístico), de la forma en que pueden quedar afectadas las ondas hertzianas o las especies que son objeto de pesca.

En especial, se considera clave obtener el apoyo para el proyecto de los pescadores, ya que las redes de arrastre podrían quedar enganchadas en los cables eléctricos o en los amarres.

Actualmente existen técnicas que permiten evitar que las redes sufran esos accidentes. Los anclajes de las plataformas serán también retirados una vez finalizada la fase experimental. En cuanto a los cables de transmisión eléctrica, quedarán enterrados un metro bajo las arenas del fondo marino mediante una técnica consistente en reblandecer las arenas del fondo, para lo que se utilizará maquinaria ad hoc.

“En el actual estado de desarrollo tecnológico es posible dar respuesta a todos estos problemas, pero lo que había que hacer era demostrar a los pescadores que es posible, y eso es precisamente lo que nos proponemos hacer ahora. Han aceptado nuestra propuesta de acompañarles en sus labores de pesca durante los próximos dos años”, explica Ishihara. Es fundamental demostrar que es posible hacer convivir y desarrollar paralelamente esta industria y la pesquera.

Saludo de Nozaki Tetsu, presidente de la Unión de Cooperativas Pesqueras de Fukushima.

Nozaki Tetsu, presidente de la Unión de Cooperativas Pesqueras de Fukushima, mostró su apoyo al proyecto manifestando que la actividad pesquera en la prefectura está todavía en fase de prueba, y que esperaba que la aerogeneración marina se constituyera en una de las bases sobre las que revitalizar el sector. Pero no puede decirse que la resistencia de parte de los pescadores haya sido vencida. En el actual momento, según comentó un representante de una de las empresas implicadas en el proyecto, solo cabe esperar que el ambiente mejore una vez se completen las dos restantes torres y los tres aerogeneradores muestren su silueta sobre el mar. Llegar a un amplio acuerdo social es realmente difícil y este es, probablemente, el principal reto del estudio experimental.

Reportaje y redacción: Nagasawa Takaaki (editor senior de Nippon.com y periodista).

Fotografía de cabecera: La subestación marina flotante Fukushima Kizuna. (Fotografía cortesía del Consorcio Eólico Marino de Fukushima)