Evaluación del impacto ambiental de un parque eólico offshore

Bilbao, 18 de Septiembre de 2022 MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA ENERGÉTICA SOSTENIBLE TRABAJO FIN DE MÁSTER EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL DE UN PARQUE EÓLICO OFFSHORE Estudiantes Estébanez García, Raquel Profesora Rozas Guinea, Saroa Departamento Ingeniería energética Curso académico 2021-2022 RESUMEN El presente Trabajo Fin de Master se basa en la evaluación del impacto ambiental (EIA) de un parque eólico offshore. El primer paso es escoger el mejor emplazamiento donde se pueda obtener una óptima fuente de energía; y para ello se van a analizar 3 localizaciones diferentes y se compararán criterios naturales, sociales y económicos mediante métodos de calificación. Una vez escogido el emplazamiento destacado se prosigue con la elección del aerogenerador que más energía genere, teniendo en cuenta el presupuesto entre otros aspectos. También será necesario escoger un tipo de cimiento donde colocar el aerogenerador, y se tendrá en cuenta la batimetría. Por otra parte, para poder evaluar el impacto del proyecto propuesto, se van a seleccionar los factores ambientales y las acciones que inciden sobre el medio ambiente. De esta manera, al relacionar estos dos aspectos, se podrá comenzar con la valoración de los impactos calculando el grado de importancia y de magnitud de cada acción. Una vez visto el impacto causado por construir un parque eólico de dicho calibre, se propondrán medidas correctoras con intención de minimizarlo. Para comprobar que las medidas correctoras escogidas son las correctas se volverá a valorar los impactos teniendo en cuenta esas mejoras. Para concluir el proyecto se realizará un análisis de rentabilidad, de esta manera se podrá constatar si la propuesta es viable o no, y si se podría llevar a cabo. Palabras clave: parque eólico, offshore, EIA, impacto ambiental, factores ambientales, Mar del Norte, Helgoland, batimetría, viento, aerogenerador, energía. LABURPENA Master Amaierako Lana itsasoko parke eoliko baten ingurumen-inpaktuaren ebaluazioan (EIA) oinarritzen da. Lehenengo pausoa energia-iturri optimoa lor daitekeen tokirik onena aukeratzea da; eta horretarako 3 leku ezberdin aztertuko dira eta irizpide naturala, soziala eta ekonomikoa alderatuko dira kualifikazio metodoen bidez. Hoberena den kokapena aukeratu ondoren, eta aurrekontuak kontuan hartuta, energia gehien sortzen duen aerosorgailua hautatuko da. Era berean, aerosorgailua kokatzen den zimentua hautatuko da batimetria kontuan hartuz. Bestalde, proposatutako proiektuaren eragina ebaluatzeko, ingurumenari eragiten dioten ingurumen-faktoreak eta ekintzak hautatuko dira. Modu honetan, bi alderdiak lotuz, eraginen ebaluazioarekin hasi daiteke ekintza bakoitzaren garrantzia eta magnitudea kalkulatuz. Parke eoliko bat eraikitzearen eragina ikusita, neurri zuzentzaileak proposatuko dira, eragina txikitzeko asmoz. Behin hautatuta, inpaktuak berriro ebaluakuko dira hobekuntzak kontuan hartuta, modu honetan aukeratutako neurri zuzentzaileak zuzenak direla egiaztatu ahal izateko. Proiektua amaitzeko, errentagarritasun-analisia burutuko da, era honetan proposamena bidegarria den ala ez egiaztatu ahal izango da. Hitz gakoak: parke eolikoa, offshore, EIA, ingurumen-inpaktua, ingurumen-faktoreak, Ipar itsasoa, Helgoland, sakontasuna, Haizea, aerosorgailua, energia. ABSTRACT The present Final Master´s Project is based on the environmental impact assessment (EIA) of an offshore wind power station. The first step is to choose the best location where an optimal source of energy can be obtained; and for this, 3 different locations will be analyzed through qualification methods where natural, social and economic criterial will be compared. Once the location is chosen, considering the budget, the choice of the wind turbine must be taken. It is also necessary to choose a type of foundation to establish the wind turbine; for that the bathymetry will be taken into account. On the other hand, in order to evaluate the impact of the proposed project, the environmental factors and the actions that affect the environment will be selected. Once these two aspects could related, it will be possible to begin with the assessment of the impacts by calculating the degree of importance and magnitude of each action. After seen the impact that a wind power station can caused, corrective measures will be proposed with the intention of minimize that impact. To make sure that the chosen corrective measures are the correct ones, the evaluation is going to start again but taken into account these improvements. To conclude, a profitability analysis will be carried out, in this way it will be possible to verify if the proposal is viable or not, and if it could be carried out. Key words: wind power station, offshore, EIA, environmental impact, environmental factors, North Sea, Helgoland, bathymetry, wind, wind turbine, energy. ÍNDICE RESUMEN I LABURPENA II ABSTRACT III 1.- INTRODUCCIÓN 1 1.1.- LAS DIFERENTES FUENTES DE ENERGÍA 1 1.2.- MEDIDAS PARA EL CAMBIO CLIMÁTICO 4 1.3.- LA EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA) 6 2.- CONTEXTO 8 2.1.- SITUACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL 8 2.2.- EVOLUCIÓN DE LA ENERGÍA EÓLICA OFFSHORE 13 2.3.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS 15 2.4.- TRANSPORTE Y MANTENIMIENTO 15 3.- OBJETIVOS 17 4.- BENEFICIOS 18 5.- DESCRIPCIÓN DE REQUERIMIENTOS 19 6.- ANÁLISIS DE LAS ALTERNATIVAS 21 6.1.- ALTERNATIVAS DE LOCALIZACIÓN 21 6.1.1.- No actuación 22 6.1.2.- Mar del Norte 22 6.1.3.- Islas Canarias 23 6.1.4.- Galicia 24 6.2.- EVALUACIÓN DE LA MEJOR ALTERNATIVA 25 6.1.- Método simple de ordenación. 26 6.2.- Método ponderado. 27 6.3.- Método electre. 33 6.4.- Resultados de los métodos. 34 7.- DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN PROPUESTA 36 7.1.- LOCALIZACIÓN 36 7.2.- AEROGENERADORES 37 7.3.- CIMENTACIÓN 40 7.4.- CONEXIÓN ELÉCTRICA 42 7.5.- ACCIONES 43 7.5.1.- Fase de construcción 44 7.5.2.- Fase de funcionamiento 44 7.5.3.- Fase de desmantelamiento y abandono 44 7.6.- DIAGRAMA DE GANTT DE LA PLANIFICACIÓN DE LA OBRA 45 7.7.- CLASIFICACIÓN FACTORES AMBIENTALES 47 7.7.1.- Clasificación de los subsistemas 47 7.7.2.- Clasificación de los medios 48 7.7.3.- Clasificación de los factores 49 7.7.4.- Resultado de la clasificación 50 7.8.- INVENTARIO AMBIENTAL 50 7.8.1.- Aire 50 7.8.2.- Clima 51 7.8.3.- Tierra-Suelo 53 7.8.4.- Medio marino y costero 56 7.8.5.- Vegetación o flora 58 7.8.6.- Fauna 59 7.8.7.- Intervisibilidad 60 7.8.8.- Uso recreativo al aire libre 61 7.8.9.- Características culturales 61 7.8.10.- Actividades y relaciones económicos 62 7.8.11.- Infraestructura no viaria 62 7.9.- MATRIZ DE IDENTIFICACIÓN DE EFECTO 66 7.9.1.- Construcción 67 7.9.2.- Vida útil 68 7.9.3.- Desmantelamiento y abandono 68 8.- VALORACIÓN DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES 69 8.1.- VALORACIÓN CUALITATIVA DE LOS IMPACTOS 70 8.2.- VALORACIÓN CUANTITATIVA DE LOS IMPACTOS 71 8.3.- MEDIDAS CORRECTORAS 73 8.3.1.- Cimentación Suction Bucket 74 8.3.2.- Pintura no tóxica 75 8.3.3.- Alternativas para los residuos generados 76 8.3.4.- Aplicar sensores 76 8.3.5.- Focos regulables 76 8.3.6.- Alterar el terreno indispensable 77 8.3.7.- Emplear un correcto mantenimiento 77 8.3.8.- Sistema de reducción catalítico 77 8.3.9.- Sensores para aves 78 8.3.10.- Aisladores en los engranajes 78 8.4.- VALORACIÓN CUALITATIVA CON MEDIDAS CORRECTORAS 78 8.5.- VALORACIÓN CUANTITATIVA CON MEDIDAS CORRECTORAS 80 8.6.- INFORME FINAL 81 9.- METODOLOGÍA SEGUIDA EN EL DESARROLLO 84 9.1.- DESCRIPCIÓN DE TAREAS, FASES, EQUIPOS O PROCEDIMIENTOS 84 9.2.- DIAGRAMA DE GANTT DE LA PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO 84 9.3.- DESCRIPCIÓN DE LOS CÁLCULOS 86 9.3.1.- Cálculos de aerogeneradores 86 9.3.2.- Cálculos de las valoraciones de los impactos 86 10.- ASPECTOS ECONÓMICOS 88 10.1DESCRIPCIÓN DEL PRESUPUESTO 88 10.1.1.- Presupuesto de la inversión 88 10.1.2.- Presupuesto de las mejoras 90 10.2.- ANÁLISIS DE RENTABILIDAD 91 11.- CONCLUSIONES 95 12.- BIBLIOGRAFÍA 96 ANEXOS 103 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Análisis de las toneladas de CO2 emitidas por GWh producido en los diferentes tipos de energía. ................................................................................................................................... 4 Figura 2. Las principales cumbres climáticas y sus hitos. ............................................................. 5 Figura 3. Consumo mundial de energía primaria en 2018. ............................................................ 8 Figura 4. Consumo de energía primaria en 2018 en Europa. ......................................................... 9 Figura 5. Consumo de energía primaria en 2018 en España. ......................................................... 9 Figura 6. La producción renovable en el mundo. ....................................................................... 10 Figura 7. La producción renovable en Europa. .......................................................................... 10 Figura 8. La producción renovable en España. .......................................................................... 11 Figura 9. Instalación eólica global en el 2020. ......................................................................... 12 Figura 10. Procedimiento de la evaluación de impacto ambiental ordinaria. ................................. 13 Figura 11. Parque eólico offshore. ........................................................................................... 14 Figura 12.Mapa de parcelas para la presentación de proyectos de energía eólica marina en España . 22 Figura 13. Localización geográfica. ......................................................................................... 22 Figura 14. Rosa de los vientos del Mar del Norte. ..................................................................... 23 Figura 15. Rosa de los vientos de las Islas Canarias. .................................................................. 24 Figura 16. Rosa de los vientos de Galicia. ................................................................................ 24 Figura 17. Evolución de los aerogeneradores. ........................................................................... 38 Figura 18. Curvas de potencia: a) SG 8.0-167 DD, b) G128/5000, c) G87/2000, d) SWT 6.0-154. .. 39 Figura 19. Distribución de Weibull en el Mar del Norte. ............................................................ 39 Figura 20. Tipos de cimentaciones para aerogeneradores offshore. .............................................. 41 Figura 21. Estructura Jacket. .................................................................................................. 42 Figura 22. Diagrama de Gantt de la planificación de obra........................................................... 46 Figura 23. Temperaturas medias y precipitaciones..................................................................... 52 Figura 24. Cielo nublado, sol y días de precipitación. ................................................................ 52 Figura 25. Cantidad de precipitaciones. ................................................................................... 53 Figura 26. Velocidad media del viento y ráfagas de viento (kts). ................................................. 53 Figura 27.Acantilado de Helgoland ......................................................................................... 54 Figura 28. Edafología de los alrededores del Mar del Norte. ....................................................... 55 Figura 29. Edafología de la zona: a) Podzol; b) Fluvisol; c) Histosol. .......................................... 56 Figura 30. Temperaturas promedio del agua en Helgoland. ........................................................ 57 Figura 31. Rutas de las aves migratorias en Europa. .................................................................. 60 Figura 32. Producción de energía en Alemania en el 2020. ......................................................... 64 Figura 33. Distribución de las energías renovables en Alemania. ................................................ 64 Figura 34. Los parques marinos en el mar del Norte. ................................................................. 65 Figura 35. Porcentaje global de los impactos del proyecto sin medidas en la valoración cualitativa. 71 Figura 36. Porcentaje global de los impactos del proyecto sin medidas en la valoración cuantitativa 73 Figura 37. Estructura “Suction Bucket” para aerogeneradores..................................................... 74 Figura 38. La instalación del vaso de succión. .......................................................................... 75 Figura 39. Sensores para proteger a las aves. ............................................................................ 78 Figura 40. Porcentaje global de los impactos del proyecto con medidas en la valoración cualitativa. 79 Figura 41. Comparación global de los porcentajes de los impactos del proyecto en la valoración cualitativa. ............................................................................................................................ 79 Figura 42. Porcentaje global de los impactos del proyecto con medidas en la valoración cuantitativa ............................................................................................................................................ 80 Figura 43. Comparación global de los porcentajes de los impactos del proyecto en la valoración cuantitativa............................................................................................................................ 80 Figura 44. Diagrama de Gantt de la planificación del proyecto. .................................................. 85 Figura 45. Evolución del LCOE y precios de adjudicación en subastas europeas. ......................... 94 6 su crecimiento económico y social a largo plazo, por lo que en 2007 aprobó el primer Plan de Acción Nacional sobre Cambio Climático convirtiéndose así en el primer país en desarrollo en publicar una estrategia nacional sobre energía y medioambiente. Actualmente, es también el mayor productor de energía renovable del mundo. El Protocolo de Kioto venció en 2013 y dio paso al Cambio Climático de Bali 2007 (COP 13) el cual sería una extensión del Protocolo Kioto, pero fracasó en la COP15 de Copenhague en 2009. Este último tampoco tuvo mucho éxito ya que no logró obtener compromisos políticos para lograr el cumplimiento de la hoja de ruta de un calentamiento global de 2ºC. Tras la falta de progresos se decidieron las siguientes conferencias: Cancún (2010), Durhan (2011), Doha (2012), Varsovia (2013), Lima (2014), París (2015), Marrakech (2016), Bonn (2017), Katowice (2018) y Madrid (2019). De las anteriores conferencias hay que destacar la de París en 2015, la cual entró en vigor en 2016. Éste fue firmado por 195 países y su objetivo era limitar al menos 2ºC y hacer esfuerzos para mantenerse dentro del límite de 1,5ºC por encima de los niveles de época preindustrial. El Acuerdo de París se basa en la Convención y, por primera vez, hace que todos los países tengan una causa común para emprender esfuerzos ambiciosos para combatir el cambio climático y adaptarse a sus efectos, con un mayor apoyo para ayudar a los países en desarrollo a hacerlo. Dentro de las políticas Europeas se propuso implantar en Plan 20-20-20, donde su objetivo era lograr un 20% de reducción de las emisiones de GEI, la reducción del 20% en consumo de energía primaria y que el consumo final de energías renovables sea del 20%. Desgraciadamente no se logró vencer el objetivo, asique la UE pasó a marcarse unos nuevos objetivos con el Marco sobre Clima y Energía para 2030, en el que se pretende reducir las emisiones de GEI en un 40% en 2030, en comparación con 1990, alcanzar el 27% del consumo de energía renovable, y aumentar la eficiencia energética en un 27%. [11][12][13] 1.3.- LA EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA) Aunque hoy en día el término impacto ambiental y cambio climático están muy arraigados, no fue hasta 1968 cuando los principales órganos de las Naciones Unidas presenciaron los problemas medioambientales. El 29 de mayo, el Consejo Económico y Social fue el primero en incluir dichas cuestiones como un punto específico de su programa y en tomar la decisión de celebrar la primera Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Humano. [14] En 1969 se formó la Ley de Política Ambiental Nacional de Estados Unidos (NEPA) la cual exige una evaluación ambiental de todos los proyectos y programas federales principales que podrían afectar la calidad del medio ambiente humano. Poco a poco esta Ley se fue extendiendo a otros países y a determinados proyectos, hasta que la preocupación medioambiental alcanzó una difusión generalizada. Desde 1973 a 1984 Canada, Australia, Alemania, Tailandia, Francia, Brasil, Filipinas, Israel, Costa Rica, Pakistán, Holanda y Japón entre otros inician la legislación de EIA. En 1985 la 7 Directiva EIA para los Estados miembros de la Unión Europea ordena que las EIA deberán realizarse antes de la formulación de proyectos de desarrollo que puedan tener efectos ambientales significativos. [15] La Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) es un procedimiento jurídico administrativo que se ejecuta con el objetivo de la identificación, predicción e interpretación de los impactos ambientales de un proyecto. Las EIA son muy necesarias para preservar el medio ambiente y los recursos naturales; analizando si el proyecto es conveniente y viable o no. Una vez analizado el impacto que causan los proyectos, la administración tiene el poder para declarar si el procedimiento es aceptado, modificado o rechazado. La EIA tiene que tener en cuenta los efectos sobre la población humana, la fauna, la flora, la gente, el suelo, el aire, el clima, el paisaje y la estructura y función de los ecosistemas de la localización escogida para el proyecto entre otros factores. También hay que tener en cuenta la incidencia del proyecto sobre los elementos que componen el Patrimonio Histórico, sobre las relaciones sociales y las condiciones de sosiego público, tales como ruidos, vibraciones, olores y emisiones luminosas. El procedimiento de la evaluación de impacto medioambiental se encuentra regulado a nivel estatal en el Real Decreto 1302/1986 de 28 de junio, de Evaluación de Impacto Ambiental, que adopta la Directiva 85/377/CEE. En términos generales el procedimiento a seguir es el siguiente: - Presentación de una propuesta por parte del promotor ante la Autoridad competente. - La Administración pondrá a disposición del promotor los informes o cualquier otra documentación que obre en su poder y sea de utilidad. - El Estudio de Impacto Ambiental y el Proyecto, se someten a información pública. - El órgano competente remite el expediente al órgano ambiental, acompañado en su caso de las observaciones que estime oportunas. - El órgano ambiental formulará la declaración de impacto. - En caso de discrepancias entre ambos órganos, resolverá el Consejo de Ministros o el órgano de gobierno de la Comunidad Autónoma correspondiente. - En caso de que el órgano ambiental proponga modificaciones y estas sean aceptadas por el órgano sustantivo competente, el promotor deberá realizar las mismas. - En caso de desacuerdo del promotor, podrá recurrir la resolución del órgano competente, tanto en vía administrativa como jurisdiccional. - Una vez aprobado el Proyecto y obtenida la licencia de obras, se puede iniciar la construcción. - Finalmente se pone en marcha el Plan de Vigilancia y Control Ambiental. La EIA debe adoptarse antes de que se inicie el proyecto, ya que, en caso contrario, carece de sentido. También cabe destacar que casi todas las Comunidades Autónomas disponen en la actualidad de normas propias específicas sobre en materia de Evaluación de Impacto Ambiental. [16] 8 2.- CONTEXTO Este proyecto se va a enfocar en la transición energética que se está llevando a cabo para poder minimizar el calentamiento global a causa del efecto invernadero por los GEI. Desde el comienzo de la revolución industrial la calidad del aire comenzó a cambiar drásticamente hasta que hoy en día, las generaciones presentes han determinado que de seguir con este ritmo de vida la energía se está limitando a la vez que la calidad del aire empeora. Por ello se están buscando alternativas para cambiar las fuentes de energía, por lo que esta generación se encuentra en una transición energética. Como bien se ha estado comentando, hasta ahora los combustibles más requeridos han sido el petróleo, el carbón y el gas natural. Estos combustibles además de ser altamente contaminantes para el planeta son recursos limitados que se están agotando. Por ello las alternativas energéticas que se están teniendo en cuenta y se están investigando son mayoritariamente de fuentes renovables e ilimitadas. 2.1.- SITUACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL Como se puede apreciar las energías renovables cada vez son mayores y de mayor importancia, aunque aún hay mucho que mejorar. En la Figura 3, 4 y 5 se presenta el consumo de energía primaria que se logró en 2018. Aun así el porcentaje de energías renovables va aumentando poco a poco con el tiempo. Figura 3. Consumo mundial de energía primaria en 2018. [17] Como se puede ver en la Figura 3, en 2018 el petróleo, el carbón y el gas natural eran los combustibles que más se empleaban para generar energía; donde la aparición de la energía renovable era muy pequeña, aunque fuera mayor al porcentaje del año anterior. 9 Figura 4. Consumo de energía primaria en 2018 en Europa. [17] En el caso Europeo (Figura 4), los combustibles más empleados siguen siendo el petróleo, el gas natural y el carbón; aunque el porcentaje del carbón es mucho menor que en consumo mundial. Al haber un consumo de carbón menor, hay un mayor porcentaje en el uso de energía renovable y nuclear. Aunque el uso de las energías renovables fuera pequeño, era mayor al del año anterior, ya que cada año este modelo de energía va cogiendo más importancia. [17] Figura 5. Consumo de energía primaria en 2018 en España. [18] En la Figura 5 se puede analizar la situación española, donde se puede apreciar que el uso del carbón es mucho menor a los anteriores casos; en cambio el uso del petróleo ocupa casi la mitad del consumo de energía. En el caso de las energías renovables, la situación es muy parecida a la europea, y cada año este recurso va en aumento. [18] Una vez vista la distribución del consumo de energía primaria se va a analizar dentro de las energías renovables cual es la de mayor uso. En la Figura 6, 7 y 8 se representa el consumo de las diferentes energías renovables. 10 Figura 6. La producción renovable en el mundo. [19] Como se puede ver en la Figura 6, la energía renovable más usada en el mundo es la energía hidráulica, seguida de la solar y la eólica. Estas fuentes de energía renovable son las más usadas, y a menor escala se encuentran la maremotriz, la undimotriz, la geotermia y la biomasa. Figura 7. La producción renovable en Europa. [20] En la Figura 7 se puede apreciar como cada año las energías renovables cogen más protagonismo en Europa. Mientras que en el 2005 las energías renovables eran casi inexistentes y sólo destacaba la hidráulica, en el 2016 se ve cómo ha evolucionado y la energía solar y la eólica han ido ganando protagonismo. [20] 11 Figura 8. La producción renovable en España. [21] Para terminar en la Figura 8 se ha analizado la energía renovable española. Como se puede ver destaca la energía eólica seguida de la hidráulica. Por el contrario, la solar no tiene tanto protagonismo como estas dos últimas. [21] Resumiendo, la energía renovable principal depende del lugar de donde provenga. En el caso de España la energía eólica es la energía que más energía produce y cada vez está cogiendo más fama. Dentro de la energía eólica se distinguen dos tipos; la onshore y la offshore, y la que más promete en estos últimos años es la offshore ya que elimina varios problemas que conlleva la onshore. En el año 2021 Europa tenía 21.419 aerogeneradores repartidos en 1.265 parques eólicos para un total de 28.333 megavatios; y de todos ellos solo 5 megavatios estaban en España, lo que conlleva un solo aerogenerador instalado en las aguas de la isla de Gran Canaria que además es un prototipo. Pero si en lugar de hablar de parques marinos tenemos en cuenta los parques terrestres, España ocupa un lugar puntero a nivel mundial. Actualmente hay instalados nada menos que 1.298 parques eólicos que suman un total de 28.138 megavatios de potencia, siendo el quinto país del mundo con más energía eólica instalada, solo por detrás de China, Estados Unidos, Alemania e India. En la Figura 9 se puede ver la industria eólica en el 2020 a nivel mundial, y como se puede observar hay muy poca energía eólica offshore dado que no se puede instalar en cualquier parte. Para que una ubicación sea considerada como apta para la instalación de un parque eólico marino, se deben hacer multitud de estudios y tienen que coincidir una serie de condicionantes concretos. Uno de los puntos clave a analizar es la batimetría. Por ese motivo la mayoría de los parques offshore están concentrados en el mar del Norte, y no en España. 12 Figura 9. Instalación eólica global en el 2020. [22] La solución a ese problema se está estudiando, y la alternativa que se está investigando son los aerogeneradores flotantes. El problema con esta tecnología es que todavía está poco madura, es cara y se cuenta con muy poca experiencia de instalación en el mundo. Solo 113 (el 0,4%) de los megavatios offshore instalados en Europa son flotantes y todos ellos son parques de pequeño tamaño. [23] Por estos motivos este trabajo se va a enfocar en un parque eólico offshore para minimizar el impacto ambiental. Según los escenarios que han sido establecidos por organismos energéticos internacionales, como IRENA y la AIE, el mundo necesita instalar un mínimo de 180 GW de nueva energía eólica cada año para limitar el aumento de temperatura a 2ºC por encima de los niveles preindustriales, y necesitarán instalar hasta 280 GW anualmente para mantener un camino que cumpla con el objetivo de carbono cero para 2050. Esto significa que la industria y los legisladores deben trabajar en colaboración y actuar con rapidez para acelerar la implementación. [24] Para poder implantar estos proyectos, antes hay que hacer una evaluación de impacto ambiental (EIA); donde la norma básica a nivel estatal es la LEY 21/2013, de 9 de diciembre. Esta ley tiene como objetivo facilitar la incorporación de los criterios de sostenibilidad en la toma de decisiones estratégicas, y reunir en un único texto el régimen jurídico de la evaluación de planes, programas y proyectos ambientales. De esta manera se simplifican y agilizan los procedimientos administrativos y se da una mayor seguridad jurídica. Existen varias novedades, pero la principal es que unifica en una sola norma dos leyes. Por una parte está la Ley 9/2006, de 28 de abril, que trata sobre evaluación de los efectos de determinados planes y programas en el medio ambiente. Y por el otro lado, el Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero, por el que se aprueba el texto refundido de la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental. También hay la obligación de someter a una adecuada evaluación ambiental a todo plan, programa o proyecto que pueda tener efectos significativos sobre el medio ambiente; y de tener 13 en consideración el cambio climático. Por lo general se hace más hincapié en la protección de los espacios de la Red Natura 2000. [25] Además es necesario adaptarse a una serie de plazos máximo: - Evaluación estratégica ordinaria: veintidós meses, prorrogable por dos meses más por razones justificadas debidamente motivadas - Evaluación ambiental estratégica simplificada: cuatro meses - Evaluación de impacto ambiental ordinaria: cuatro meses, prorrogable por dos meses más por razones justificadas debidamente motivadas - Evaluación de impacto ambiental simplificada: tres meses Figura 10. Procedimiento de la evaluación de impacto ambiental ordinaria. [26] 2.2.- EVOLUCIÓN DE LA ENERGÍA EÓLICA OFFSHORE El primer parque offshore del mundo fue construido en Dinamarca en el año 1987, cuando la empresa Elkraft comenzó con los estudios para instalar aerogeneradores en las aguas de la isla de Lolland. Anteriormente se había instalado un aerogenerador en las aguas de Suecia, pero Vindeby fue el primer conjunto de aerogeneradores en instalarse en el mar. La construcción del parque eólico bautizado como "Vindeby Offshore Wind Farm" comenzó en el año 1991 y tuvo una inversión estimada de 10 millones de dólares. Por aquel entonces, la industria eléctrica consideraba la energía offshore como algo ridículo, ya que era una forma de complicar la eólica terrestre. Al ser el primer parque instalado offshore su tamaño era pequeño, consistió en 11 aerogeneradores del fabricante Bonus Energy (que en el año 2014 fue comprada 14 por Siemens) con una potencia de 450 kW cada uno. En total, 4,95 megavatios de potencia que hicieron realidad la posibilidad de aprovechar el viento de los mares. Hoy en día, gracias a las investigaciones y la evolución, solo la turbina eólica marina ya genera más energía que aquel parque compuesto por 11. En el mercado offshore ya hay aerogeneradores de 8 MW e incluso General Electric ha anunciado uno de 12 MW en los próximos años. Figura 11. Parque eólico offshore. [27] Después de 25 años de operación se lograron 243 GWh de generación eólica y libre de emisiones. Esta energía corresponde a lo que siete de los aerogeneradores marinos más grandes de la actualidad pueden generar en un solo año. Esta generación de energía limpia ha servido para que hoy en día la industria eólica offshore se esté posicionando como una de las energías renovables con más futuro y que está llamada a revolucionar el mercado de la energía. [27] La década del 2000 fue un gran periodo para el desarrollo de la energía eólica en Brasil. La construcción de parques eólicos comenzó a ser subsidiada a través de un programa de incentivos y el primero contemplado fue Río do Fogo. A partir de 2009, otra fuerza para el sector fue la iniciativa de esta fuente en las subastas para la contratación de energía eólica y la construcción de parques. Más tarde, en la década de 2010 la generación mundial de energía eólica aumentó de 38.000 GWh en 1990 a 342.200 GWh en 2010. En 2018 esta cifra aumentó hasta alcanzar los 1,2 millones de GWh. Esta evolución demuestra el cambio de esta fuente de energía en el escenario global. Y en el futuro es aún más prometedor. [28] 15 2.3.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS Como cualquier fuente de energía tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Al igual que los parques eólicos terrestres producen energía renovable y limpia a partir de la fuerza del viento y no emite gases de efecto invernadero (GEI). Por lo tanto, los parques eólicos marinos también contribuyen a la lucha contra el empeoramiento del efecto invernadero y otros cambios climáticos. Pero hay ciertas ventajas respecto a la eólica onshore, y entre ellas destaca que estos parques sean invisibles desde tierra y que no generen ruido; es decir, no genera un impacto visual ni acústico en la costa, lo que lleva a proteger las preciosas vistas del océano y esto lleva a que el parque en alta mar sea más políticamente aceptable. Además, los parques eólicos marinos pueden producir una mayor cantidad de energía en comparación con los terrestres. Esto se debe a que en alta mar el viento no encuentra barreras, lo que hace que su fuerza sea mucho mayor en comparación con el recurso eólico en tierra firme; en consecuencia permiten la instalación de aerogeneradores de mayor potencia. Por el contrario, hay que señalar también las desventajas más destacables. En comparación con los parques eólicos terrestres, los parques eólicos marinos tienen un coste de implantación y mantenimiento mucho mayor. Y durante la construcción de los parques eólicos marinos, la industria pesquera puede verse muy afectada, lo que compromete momentáneamente los ingresos de los pescadores. [29] 2.4.- TRANSPORTE Y MANTENIMIENTO Como cualquier instalación, necesita un transporte de los elementos a la ubicación. En este caso como se va a construir offshore, por lo que una vez fabricados todos los elementos se prepararían para ser transportados en el puerto de Heligoland. Uno de los primeros pasos durante la fase de instalación de un proyecto eólico offshore es el tendido de cables. Una propiedad inevitable de los buques cableros es la presencia de uno o más carruseles de tamaño considerable para almacenar el cable sin doblarlo demasiado, roldanas guiadoras de cables y dispositivos de instalación apropiados como vehículos operados a distancia (ROV) para zanjeo. Las embarcaciones usadas para la construcción se alquilan; y los más requeridos suelen ser las barcazas elevadoras, buques elevadores, grúas navales, las embarcaciones semisumergibles. Por otra parte, durante el periodo de funcionamiento del parque eólico se deben realizar una serie de mantenimiento para mantener las turbinas en funcionamiento y para mantener la generación de energía. A este respecto, hay dos categorías principales de buques de operación y mantenimiento en el mercado de energía eólica marina: buques para mantenimiento menor y buques para mantenimiento mayor. Las embarcaciones para mantenimiento menor se utilizan para reparaciones menores y problemas técnicos que no requieren el transporte de equipos pesados u operaciones con grúas 22 Figura 12.Mapa de parcelas para la presentación de proyectos de energía eólica marina en España. [34] 6.1.1.- No actuación En esta primera alternativa se ha propuesto la opción de no actuación, es decir, no hay ningún proyecto y el emplazamiento está intacto, sin impacto humano. De esta manera se podrá observar el cambio en la localización y el impacto que tiene en el medio ambiente. 6.1.2.- Mar del Norte Se ha elegido la ubicación en una zona del mar del Norte, ya que cumple con las características anteriores y además esta zona es conocida por su poca profundidad marina. Siendo asi una buena opción para instalar un parque eólico marítimo y que sea más económico y dañe menos el ecosistema marítimo. En cuanto al apoyo de la alta tensión, se ha encontrado una isla llamada Helgoland, la cual esta situada a 70 km de tierra firme. Figura 13. Localización geográfica. [35] 23 Figura 14. Rosa de los vientos del Mar del Norte. [36] Las aguas de esta zona son de baja temperatura y pueden llegar a congelarse, en ocasiones se ven tempanos de hielo flotando en la superficie. Lo mas normal es que durante el invierno las aguas de la superficie del mar del Norte alcancen los 6 grados en promedio, mientras que en verano la temperatura asciende a 17 grados. Este parque eólico se ha situado en la parte suroeste de Helgoland; a 15 km de distancia de la tierra firme, dado que a esta distancia la contaminación visual y acústica sería prácticamente nula. Las coordenadas escogidas han sido 54º07`51” N 7º40`05” E y en este punto su profundidad es de 25 m, lo que conlleva entre otras cosas una ventaja económica, ya que se necesitan menos materiales. Además, según la rosa de los vientos, el viento sopla en su mayoría desde el suroeste. Por otra parte, ubicar la instalación lo más alejado posible de Inglaterra garantiza que la calidad del viento sea más laminar y se eviten turbulencias, a causa de la orografía de la isla. La particularidad del emplazamiento en el Mar del Norte, es que la velocidad media anual del viento es de 11 m/s, dando así opción a mayores factores de capacidad. Por otra parte, hay que tener en cuenta el tráfico marítimo, y por esta razón sería inviable construir el parque al noreste del mar del Norte ya que se situaría en el estrecho que conecta el mar del norte con el mar báltico, en pleno tráfico marítimo. 6.1.3.- Islas Canarias La siguiente propuesta es colocar un parque eólico en las islas canarias. En esta ocasión los factores no son tan idóneos como en lo son en la parte del Mar del Norte. Al ser una isla el tránsito marítimo es mayor, y además no tiene la ventaja de la batimetría. Es decir, si se coloca un parque a 15 km de tierra firme, como por ejemplo en las coordenadas 28º33’29”N 16º50’08”W su profundidad llegaría a alcanzar los 1800 m, una situación donde habría que utilizar estructura flotante para llevarlo a cabo. 24 En la Figura 15 se ve la rosa de vientos correspondiente a estas coordenadas, y la velocidad media obtenida alcanza los 6,5 m/s. [37] Figura 15. Rosa de los vientos de las Islas Canarias. [36] 6.1.4.- Galicia La última propuesta se centra en Galicia, que al igual que las islas tiene un tráfico más recurrente que en el Mar del Norte. Por otra parte, se ha analizado la localización a 15 km de la costa, en las coordenadas 43º43’09”N 7º14’34”W con una profundidad que alcanza los 300 m. Por lo tanto, al igual que en la segunda propuesta, se recurriría a la estructura flotante. La Figura 16 representa la rosa de los vientos de estas coordenadas, y su velocidad media alcanza los 8 m/s. [37] Figura 16. Rosa de los vientos de Galicia. [36] 25 6.2.- EVALUACIÓN DE LA MEJOR ALTERNATIVA Dentro de los criterios tenemos que analizar los naturales (Tabla 1), sociales (Tabla 2) y económicos (Tabla 3). Por lo tanto, primero vamos a detallar los criterios que hemos seleccionado para cada uno de los ámbitos mencionados. Tabla 1. Criterios naturales. Criterios naturales N1 Producción de GEI N2 Ocupación de la superficie N3 Viento N4 Afectación flora y fauna N5 Climatología N6 Oleaje N7 Rosa de frecuencia y potencia N8 Batimetría Tabla 2 Criterios sociales. Criterios sociales S1 Contaminación acústica S2 Contaminación visual S3 Seguridad S4 Tráfico aéreo S5 Tráfico marítimo S6 Densidad de población S7 Ocio S8 Molestias en la fase de construcción Tabla 3. Criterios económicos. Criterios económicos E1 Modificación de carreteras E2 Desarrollo económico E3 Generación de empleo E4 Subvenciones económicas E5 Turismo 26 E6 Mantenimiento E7 Transporte Una vez que los criterios ambientales, sociales y económicos han sido seleccionados, se pasa a la evaluación de las alternativas. Para ello se van a usar diferentes métodos para luego poder compararlos; dentro de estos métodos a usar entran la ordenación simple, la ponderada y el método Electre. Estos métodos sirven para ordenar las preferencias de las alternativas, donde la mejor preferencia obtendrá la mayor puntuación. 6.1.- Método simple de ordenación. Lo primero a desarrollar en este método son los criterios de puntuación para la aplicación: Excelente: 4 Bueno: 3 Malo: 2 Deficiente: 1 A continuación se va a llevar a cabo la puntuación escogida, y se va a recoger en la Tabla 4: Tabla 4. Método simple de ordenación. ALTERNATIVAS CRITERIOS A0 A1 A2 A3 N1 4 4 4 4 N2 4 3 2 2 N3 4 4 2 3 N4 4 3 3 3 N5 4 4 4 4 N6 4 3 3 3 N7 4 3 3 3 N8 4 4 1 1 S1 4 4 4 4 S2 4 4 3 3 S3 4 3 3 3 S4 4 4 4 4 S5 4 3 2 2 S6 1 4 3 3 S7 1 4 3 3 S8 4 3 3 3 27 E1 4 2 2 2 E2 1 4 4 4 E3 1 4 4 4 E4 1 4 4 4 E5 1 3 3 3 E6 4 1 1 1 E7 4 1 1 1 TOTAL 74 76 66 67 Una vez que todas las puntuaciones han sido sumadas, se puede observar que al usar el método simple la mejor alternativa es colocar el parque eólico en el Mar del Norte, detrás se colocaría la no actuación seguida de la localización de Galicia y para acabar colocarlo en las Islas Canarias. Por lo que el orden de las alternativas quedaría de la siguiente manera: A1 > A0 > A3 > A2 6.2.- Método ponderado. Para comenzar con éste método, se asignan 100 puntos a los tres tipos de criterios por método de ordenación y comparación por pares. Ordenación por importancia 1º Criterios Medio natural 2º Criterios Medio económico 3º Criterios Medio social La comparación por pares Medio natural: 1 Medio económico: 0,8 Medio social: 0,6 Total: 2,4 Pesos relativos Medio económico: 0,42 Medio natural: 0,33 Medio social: 0,25 Distribución de los puntos Medio natural: 42% Medio económico: 33% Medio social: 25% 28 Una vez que se han asignado los 100 puntos, se va a llevar a cabo la asignación de los puntos de los distintos criterios. ● Asignación de los 42 puntos a los diferentes criterios de medio natural Ordenación por importancia 1º Viento 2º Rosa de frecuencia y potencia 3º Climatología 4º Oleaje 5º Batimetría 6º Afectación de la flora y fauna 7º Ocupación de la superficie 8º Producción de GEI Comparación por pares Viento: 1 Rosa de frecuencia y potencia: 0,9 Climatología: 0,8 Oleaje: 0,8 Batimetría: 0,7 Afectación de la flora y fauna: 0,5 Ocupación de la superficie: 0,4 Producción de GEI: 0,3 Total: 5,4 Pesos relativos Viento: 0,18 Rosa de frecuencia y potencia: 0,17 Climatología: 0,15 Oleaje: 0,15 Batimetría: 0,13 Afectación de la flora y fauna: 0,09 Ocupación de la superficie: 0,07 Producción de GEI: 0,06 Distribución de los 42 puntos Viento: %7,56 Rosa de frecuencia y potencia: %7,14 Climatología: %6,3 Oleaje: %6,3 Batimetría: %5,46 Afectación de la flora y fauna: %3,78 Ocupación de la superficie: %2,94 Producción de GEI: %2,52 29 ● Asignación de los 33 puntos a los diferentes criterios de medio económico Ordenación por importancia 1º Desarrollo económico 2º Generación de empleo 3º Modificación de carreteras 4º Mantenimiento 5º Transporte 6º Subvenciones económicas 7º Turismo Comparación por pares Desarrollo económico: 1 Generación de empleo: 0,9 Modificación de carreteras: 0,8 Mantenimiento: 0,6 Transporte: 0,5 Subvenciones económicas: 0,3 Turismo: 0,2 Total: 4,3 Pesos relativos Desarrollo económico: 0,23 Generación de empleo: 0,21 Modificación de carreteras: 0,19 Mantenimiento: 0,14 Transporte: 0,12 Subvenciones económicas: 0,07 Turismo: 0,04 Distribución de los 33 puntos Desarrollo económico: %7,59 Generación de empleo: %6,93 Modificación de carreteras: %6,27 Mantenimiento: %4,62 Transporte: %3,96 Subvenciones económicas: %2,31 Turismo: %1,32 ● Asignación de los 25 puntos a los diferentes criterios de medio social Ordenación por importancia 1º Tráfico marítimo 2º Densidad de población 3º Molestias en la fase de construcción 4º Ocio 5º Seguridad 6º Contaminación visual 30 7º Contaminación acústica 8º Tráfico aéreo Comparación por pares Tráfico marítimo: 1 Densidad de población: 0,8 Molestias en la fase de construcción: 0,7 Ocio: 0,6 Seguridad: 0,4 Contaminación visual: 0,3 Contaminación acústica: 0,2 Tráfico aéreo: 0,1 Total: 4,1 Pesos relativos Tráfico marítimo: 0,24 Densidad de población: 0,2 Molestias en la fase de construcción: 0,17 Ocio: 0,15 Seguridad: 0,1 Contaminación visual: 0,07 Contaminación acústica: 0,05 Tráfico aéreo: 0,02 Distribución de los 25 puntos Tráfico marítimo: %6 Densidad de población: %5 Molestias en la fase de construcción: %4,25 Ocio: %3,75 Seguridad: %2,5 Contaminación visual: %1,75 Contaminación acústica: %1,25 Tráfico aéreo: %0,5 Después de que la asignación de los puntos esté distribuida, se resume todo en diferentes tablas (Tabla 5, Tabla 6, Tabla 7). Tabla 5.Ordenación de las alternativas. ALTERNATIVAS CRITERIOS PESO A0 A1 A2 A3 N1 7,56 4 4 4 4 N2 7,14 4 3 2 2 N3 6,3 4 4 2 3 N4 6,3 4 3 3 3 N5 5,46 4 4 4 4 31 N6 3,78 4 3 3 3 N7 2,94 4 3 3 3 N8 2,52 4 4 1 1 S1 6 4 4 4 4 S2 5 4 4 3 3 S3 4,25 4 3 3 3 S4 3,75 4 4 4 4 S5 2,5 4 3 2 2 S6 1,75 1 4 3 3 S7 1,25 1 4 3 3 S8 0,5 4 3 3 3 E1 7,59 4 2 2 2 E2 6,93 1 4 4 4 E3 6,27 1 4 4 4 E4 4,62 1 4 4 4 E5 3,96 1 3 3 3 E6 2,31 4 1 1 1 E7 1,32 4 1 1 1 Tabla 6. Matriz relativa a la alternativa A1. ALTERNATIVAS CRITERIOS PESO A0 A1 A2 A3 N1 7,56 1 1 1 1 N2 7,14 1 0,75 0,5 0,5 N3 6,3 1 1 0,5 0,75 N4 6,3 1 0,75 0,75 0,75 N5 5,46 1 1 1 1 N6 3,78 1 0,75 0,75 0,75 N7 2,94 1 0,75 0,75 0,75 N8 2,52 1 1 0,25 0,25 S1 6 1 1 1 1 S2 5 1 1 0,75 0,75 S3 4,25 1 0,75 0,75 0,75 S4 3,75 1 1 1 1 38 Figura 17. Evolución de los aerogeneradores. [39] Las turbinas tienen un controlador que cuando detectan un viento entre 2-3 m/s envía la orden de posicionarse frente al viento para orientar la turbina, y a partir de los 3 m/s da la orden de desaplicar frenos para permitir el giro de la turbina y comenzar a girar por el efecto del empuje del viento. Pero para no dañar el motor, cuando hay vientos superiores a 25 m/s, se produce la parada del aerogenerador. Como ya se ha comentado, la elección del aerogenerador es un paso muy importante, y por ello se han analizado 4 turbinas diferentes que aparecen en la Tabla 11. Todos los modelos que se han buscado son de Siemens Gamesa, ya que el edificio de la compañía está cerca del puerto de embarque, rebajando así el impacto del trayecto en el suelo. [40][41][42][43] Para poder escoger el modelo óptimo es necesario saber tanto la curva de potencia de cada aerogenerador (Figura 18) como la distribución Weibull (Figura 19), la cual describe la variación del viento de la localización. Con ello se va analizar el Factor de Capacidad (CF) y la viabilidad económica, y gracias a estos datos se obtendrá el mejor resultado. Estos cálculos se detallan en el apartado “9.3. Descripción de los cálculos”; y los resultados específicos se encuentran en el Anexo 1. 39 Figura 18. Curvas de potencia: a) SG 8.0-167 DD, b) G128/5000, c) G87/2000, d) SWT 6.0154. [40][41][42][43] Figura 19. Distribución de Weibull en el Mar del Norte. [38] Para la cantidad de aerogeneradores que se van a colocar y qué área va a ocupar el parque, se ha puesto como objetivo conseguir un parque eólico que alcance los 100 MW de potencia. Por otra parte se ha decidido optar por la opción de colocar los aerogeneradores con la distribución llamada tresbolillo, donde se consigue reducir al máximo las pérdidas por estelas. Otro dato a tener en cuenta para saber el aérea que va a ocupar el parque es la longitud de la pala, debido a que ésta es la medida que se va a tomar como referencia. Las columnas tendrán una distancia de siete diametros (entre 5-7 teoricos); mientras que las filas distan entre si una distancia de cinco diametros (3-5 teoricos). [44] A continuación, en la Tabla 11 se han agrupado varias características de cada tipo de aerogenerador para poder compararlos. 40 Tabla 11. Descripción y comparación de valores de los modelos de turbina. SG 8.0-167 DD G128/5000 G87/2000 SWT 6.0-154 Potencia (MW) 8 5 2 6 Diámetro (m) 167 128 87 154 Área de barrido (m2) 21.904 12.868 5.945 18.627 Densidad de potencia (m²/kW) 2,74 2,58 2,98 3,11 Altura de la góndola (m) 92 94 100 - Nº de palas 3 3 3 3 Nº de turbinas 13 20 50 17 C.F. 0,51 0,67 0,50 0,46 VAN (M€) 60 84 67 43 Teniendo en cuenta las 4 opciones comentadas y habiendo evaluado tanto el C.F. como la viabilidad económica; logramos que el modelo óptimo, y que por tanto se va a proponer en este trabajo, es Gamesa G128/5000. Para saber cuántos aerogeneradores se van a distribuir se ha puesto como objetivo construir un parque eólico de 100 MW, por lo que serán necesarios 20 aerogeneradores del modelo Gamesa G128/5000; con una distribución de 5 aerogeneradores por fila en 4 columnas. Además, al ser el dato del diámetro un parámetro conocido, se puede calcular el área de dicho parque que asciende a una superficie total de unos 11 km2, lo que conlleva a ocupar un 0,01% del Mar del Norte. 7.3.- CIMENTACIÓN En este tipo de localizaciones, al estar el aerogenerador totalmente expuesto, la potencia del viento que mueve las palas puede llegar a ser muy fuerte. Además, las tormentas, los tifones y los terremotos provocan cargas cíclicas complejas sobre la estructura y éstas son transmitidas por la subestructura a la cimentación, que está en contacto directo con el subsuelo marino. Esto lleva a que la instalación sea muy compleja, y los de los puntos críticos a la hora del montaje son en la elevación de los aerogeneradores, su sustentación y su fijación en el suelo. Actualmente existen seis categorías de cimentación: Monopilote (A), Trípode (B), Jacket (C), Tripilote (D), Gravedad (E) y Flotantes (F y G). En la Figura 20 se muestran cada una de ellas. 41 Figura 20. Tipos de cimentaciones para aerogeneradores offshore. [45] Entre los diferentes tipos, la más usada es el monopilote, representando un 81,7 % de todas las subestructuras instaladas en Europa en 2017, según datos de Wind Europe. A continuación, se encuentra la estructura tipo Jacket con un 6,9 %, seguida de las cimentaciones por gravedad con un 6,2 %. En la selección de un tipo de cimentación hay que tener en cuenta muchos factores como las características del lecho marino, profundidad, vida útil, cargas a las que se ven sometidas, etcétera; es un proceso difícil. En el caso de este proyecto, como la profundidad que hay es de alrededor de los 25 m el tipo de cimientos que se va a utilizar es la estructura Jacket (Figura 21). Este tipo de cimentación se caracteriza por una geometría en forma de celosía, con 4 pilotes en las esquinas de la base. Además tiene una baja masa estructural y una gran rigidez, pero en su contra tiene una construcción compleja ya que necesita una gran cantidad de material en la fabricación. Se suele utilizar para profundidades de 20 metros hasta 50 metros, lo que entra dentro del margen de este parque. Es muy utilizado en ubicaciones, donde se soportan fuerzas con direcciones cambiantes continuamente y permite reducir la carga debida al oleaje en comparación con el monopilote debido a su gran rigidez y a que el área en la que actúa el oleaje es menor. [45] 42 Figura 21. Estructura Jacket. [45] 7.4.- CONEXIÓN ELÉCTRICA La energía producida por los aerogeneradores es transportada hasta la subestación transformadora del parque eólico a través de cables eléctricos submarinos, y estos se caracterizan principalmente por la protección incorporada de aislamiento eléctrico y por un encamisado hecho con metal y plástico. Lo que se quiere conseguir es proteger el cable de la corrosión marina y ante los posibles daños mecánicos que pueda sufrir en su traslado del barco al mar. Puede tener un diámetro de hasta 25 centímetros y pesar alrededor de 100 kilogramos por metro; las dimensiones se ajustan especialmente a cada caso. La conexión eléctrica de un parque eólico offshore puede realizarse de dos formas diferentes. En la primera opción, el transporte de la energía eléctrica generada por los aerogeneradores se realiza por una línea eléctrica hacia una subestación offshore. Esta subestación transportará la energía hasta otra subestación situada en tierra, la cual suele formar parte de la infraestructura eléctrica existente. En la otra opción, el transporte de la energía eléctrica se realiza directamente por una línea eléctrica desde estos hasta una subestación onshore, sin pasar por ninguna línea eléctrica offshore. La elección del sistema depende de la potencia total de la instalación y de la distancia al punto de evacuación; esto es porque las pérdidas de energía eléctrica son proporcionales a ambos parámetros. Hoy en día la opción más recurrente es la segunda, pero se prevee que en el futuro la primera opción vaya cogiendo más importancia debido a que la tendencia de las instalaciones de los parques eólicos es que cada vez son más grandes y se sitúan más alejados. [46] 43 Con el objetivo de optimizar el cable utilizado, los aerogeneradores están interconectados en serie en grupos de varias unidades, de forma que se transporte la energía en ternas comunes de cables hasta una subestación eléctrica terrestre y, seguidamente, a la red eléctrica. Para finalizar, la energía es conducida por la red eléctrica hasta los centros de consumo. [47] En el proceso de instalación de los cables submarinos hay que hacer un reconocimiento del terreno y planificación de la ruta, es decir, es importante explorar el fondo marino como la batimetría y el tipo de suelo que determinan el modo de enterramiento a emplear. Además se miden las condiciones meteorológicas del mar como corrientes, mareas, oleajes, temperatura del agua, condiciones de congelación y las condiciones atmosféricas como el viento, la humedad y la temperatura. Una vez obtenida toda la información del emplazamiento se diseña la ruta que deben seguir los cables tratando de optimizar el coste y tomando en consideración la seguridad de los trabajos del enterramiento. Normalmente el cable debe ser enterrado a una profundidad que oscila entre 1 y 3 metros para protegerlo de los daños que pueden causar las anclas de barcos y las actividades relacionadas con la pesca. Un arado realiza los trabajos de abrir una zanja en el fondo del mar y suele ser arrastrado por el barco cablero. En muchos casos el arado realiza las actividades de colocación y de enterramiento del cable simultáneamente. [48] En cuanto a la transmisión de la energía eléctrica se distinguen dos posibilidades; la corriente alterna trifásica de alta tensión (HVAC-High Voltaje three-phase Alternating Current Transmisión) y la corriente continua de alta tensión (HVDC-High Voltage Direct Current transmisión). En la primera opción se diferencian dos tipos diferentes de cable de c.a.. Por un lado se encuentra el cable trifásico con tres conductores aislados, el cual tiene un límite de 120 km ya que en la transmisión a grandes distancias, los tres conductores paralelos actúan como un condensador y generan una potencia reactiva. Por el otro lado se encuentra el cable monofásico, que requiere de tres cables separados. En cuanto a la corriente continua de alta tensión, es un sistema que es el preferente para el transporte de energía eléctrica a grandes distancias. Para la selección del cable, se requiere conocimiento de las olas, mareas y de la posibilidad de movimientos sísmicos de la zona. También es un factor importante el estudio de impacto ambiental que se va a producir al enterrar el cable en el fondo marino. En ocasiones, y para minimizar los impactos producidos en la instalación del cable, puede ser necesario posponer la instalación de este hasta el invierno, cuando la vida marina es menos activa. [46] 7.5.- ACCIONES Para poder realizar una adecuada evaluación de impactos es necesario conocer y analizar la actuación que se va a evaluar, y considerar las características y situaciones derivadas del proyecto que pueden tener alguna incidencia sobre el medio ambiente. 44 A continuación se enumeran las principales acciones de un proyecto de parque eólico offshore que pueden tener alguna incidencia en el medio, separando la fase de construcción, la fase de funcionamiento y la de desmantelamiento de la infraestructura. 7.5.1.- Fase de construcción - Contratación de personal cualificado - Expropiación de los terrenos - Protección y señalización de las zonas de trabajo - Transporte de materiales - Transporte de equipos - Excavaciones para la cimentación de aerogeneradores - Preparación de plataformas para los trabajos de construcción - Cimentaciones - Montaje de aerogeneradores - Montaje de línea eléctrica de evacuación y subestación transformadora - Ocupación temporal del espacio marítimo-terrestre - Presencia de equipos, embarcaciones y trabajadores - Parque de maquinaria, acopio de materiales de construcción y residuos - Creación de zonas de exclusión - Ruido de las actividades desarrolladas por embarcaciones y estudios sísmicos - Vibraciones que se producen durante la hinca de los elementos de cimentación y la escollera de protección - Vertidos accidentales - Apertura de zanjas - Dragados 7.5.2.- Fase de funcionamiento - Presencia del parque eólico e infraestructuras asociadas - Contratación de personal cualificado - Rotación de las palas - Creación de zona de exclusión - Generación, transformación y transporte de energía - Visitas y mantenimiento - Saneamiento ambiental - Ruidos y vibraciones - Empleo local - Cableado - Presencia de alumbrado y balizamiento para navegación marítima y aérea 7.5.3.- Fase de desmantelamiento y abandono - Contratación de personal cualificado - Retirada de los aerogeneradores, cimentaciones, cables conductores y resto de infraestructuras asociadas 45 - Transporte a vertedero - Reutilización de materiales - Presencia de equipos, embarcaciones y trabajadores - Parque de maquinaria - Abandono del emplazamiento - Creación de zonas de exclusión - Desempleo 7.6.- DIAGRAMA DE GANTT DE LA PLANIFICACIÓN DE LA OBRA Para llevar a cabo el plan de obra en la fase de construcción se ha generado un diagrama de Gantt. De esta manera se desglosan las acciones generales en subacciones, y se les adjudica un periodo estimado de duración. En este caso el calendario se ha distribuido con el concepto de que cada mes tiene 4 semanas, y se ha estimado como periodo máximo 1 año de construcción. Por lo que cada cubicación hace referencia a una semana, y se considera que se trabajan 40 horas semanales y 48 semanas al año (Figura 22). [49] 46 Figura 22. Diagrama de Gantt de la planificación de obra. 47 7.7.- CLASIFICACIÓN FACTORES AMBIENTALES Los factores que se han considerado que afectan en el presente proyecto son los que se muestran en la Tabla 12: Tabla 12. Selección de los factores ambientales que afectan al impacto ambiental. SUBSISTEMA MEDIO FACTOR Físico natural Inerte Aire Clima Tierra-suelo Medio marino y costero Biótico Vegetación o flora Fauna Perceptual Perceptual Intervisibilidad Población y poblamiento Usos del suelo rústico Uso recreativo al aire libre Características culturales y relaciones económicas Características culturales Socio económico Economía Actividades y relaciones económicas Núcleos e infraestructuras Infraestructuras y servicios Infraestructura no viaria Para poder clasificar los subsistemas, los medios y los factores se les ha dado diferentes unidades de importancia (UIP); y para eso son necesarios diferentes panelistas. En este proyecto se han tenido en cuenta las preferencias de 12 panelistas, y todos los datos se encuentran recopilados en el Anexo 2. 7.7.1.- Clasificación de los subsistemas Los subsistemas se han ordenado mediante la matriz de ordenación por pares como se puede ver en la Tabla 13. Tabla 13. Clasificación de los subsistemas mediante la ordenación por pares. Subsistemas Físico natural Perceptual Población y poblamiento Socio económico Núcleos e infraestructuras Valor rel. tot. 4,4 0,6 2,1 2,3 2,6 Valor rel. final 0,37 0,05 0,18 0,19 0,22 Valor UIP 367 50 175 192 216 54 blanco alterno con rojo; se ha constatado la presencia de cobre (en forma de carbonato de cobre) en la roca blanca. Al pie de los acantilados se suele encontrar cobre nativo, en forma de pepitas de color verdoso o negro. Figura 27. Acantilado de Helgoland. [54] La parte sur de Heligoland, en la cual se han construido gran cantidad de casas y fondeaderos, corresponde a una playa o zona de hundimiento formada por los detritos de los acantilados, una vez derruidos y desmoronados por las grandes mareas y marejadas del pasado. En la actualidad esta zona, de color más claro, corresponde al sustrato calizo que une Heligoland con Düne y se prolonga bajo el mar a poca profundidad. [54] Por otra parte hay que tener en cuenta el suelo que se daña al transportar el equipo desde Alemania hasta el puerto más cercano a Helgoland. Este puerto es Alte Liebe en Cuxhaven, y desde este puerto saldría la embarcación con los equipos y materiales necesarios para la construcción y mantenimiento del parque eólico. Suponiendo que los equipos salen de Siemens Gamesa en Cuxhaven, la cual es la fábrica offshore más grande de Alemania, el trayecto sería de muy corto alcance y por lo tanto el impacto sería menor. La edafología de alemania se muestra en la Figura 28 y como se puede apreciar, por la zona por la que se transporta el equipo predominan los tipos “Histosol”, “Fluvisol” y “Pozsol”. 55 Figura 28. Edafología de los alrededores del Mar del Norte. [55] Los Histosoles son suelos ricos en materia orgánica y residuos vegetales más o menos descompuestos. Se desarrollan generalmente en zonas donde la materia orgánica se acumula en la superficie sin llegar a descomponerse o de una saturación prolongada del suelo. Se vuelven en suelos de baja fertilidad cuando la vegetación natural es reemplazada abruptamente por cultivos agrícolas. Sufre ausencias especialmente de contenidos de boro, cobre y zinc. [56] El término Fluvisol viene de fluvius que significa río y hace alusión a suelos desarrollados sobre depósitos aluviales. Así pues, se desarrollan en depósitos aluviales o se localizan cerca de los ríos. Entre las características más destacables se encuentra que son de color oscuros, el material flúvico se identifica por su estratificación y empieza dentro de los 25 cm. [57] Para acabar, los Podzoles son suelos con un horizonte superficial superior típicamente gris ceniza, decolorado por pérdida de materia orgánica y óxidos de hierro, sobre un horizonte de acumulación oscuro con humus iluvial pardo, rojizo o negro. Los Podzoles ocurren en áreas húmedas en las zonas boreal o templada y localmente también en los trópicos. Se encuentran principalmente en las regiones húmedas y en tierras llanas. [58] 56 Figura 29. Edafología de la zona: a) Podzol; b) Fluvisol; c) Histosol. [56][57][58] 7.8.4.- Medio marino y costero Este proyecto está situado en el mar del Norte, el cual es uno de los mares más jóvenes que se conocen. Se trata de un mar marginal dentro del océano Atlántico de agua salada. El mayor flujo de salinidad proviene del Atlántico y el agua con menos temperatura y menor salinidad proviene del Báltico. Este mar está situado al oeste del continente europeo entre Reino Unido, Alemania, Francia, Bélgica, Países Bajos, Dinamarca, Suecia y Noruega, tiene una forma rectangular que cubre una superficie aproximada de 570,000 km2 y un volumen de 54,000-94,000 km3. Su longitud total se estima en unos 960 kilómetros y en su parte más ancha se encuentran 580 kilómetros. Se conecta con el resto del océano Atlántico a través del Paso de Calais y el Canal de la Mancha, y con el Báltico a través del estrecho de Skagerrak y el subsecuente estrecho de Kattegat. En este mar se encuentran islas como son las islas Frisias, Farne, otras pequeñas islas e islotes cerca de las costas. Los ríos que alimentan principalmente a este mar son el Rin, el Gloma, el Elba, el Weser, el Drammen, el Ätran, el Támesis, el Trent y el Ems. Al ser bastante joven es poco profundo; en la parte del norte es algo más hondo pero tan sólo alcanza algunas zonas con 90 metros de profundidad, y la profundidad máxima estimada es de 700 metros y está situada la parte del norte en la región Noruega. Son aguas de muy baja temperatura que a veces se llegan a congelar. Lo más normal es que durante el invierno las aguas de la superficie del mar del Norte alcancen los 6 grados en promedio, mientras que en verano la temperatura asciende a 17 grados. Para concretar más la temperatura del mar se analiza la Figura 30, donde se ve como la época del año cuando el agua está más caliente transcurre desde junio hasta septiembre, con una a b c 57 temperatura promedio superior a 15 °C. El mes del año en Helgoland en el que la temperatura del agua es más caliente es agosto, con una temperatura promedio del agua de 18 °C. Por otro lado, la época del año donde el agua está más fría va desde diciembre a abril, con una temperatura promedio inferior a 7 °C. El mes del año en el que la temperatura del agua es más fría es febrero, con una temperatura promedio del agua de 4 °C. [54][59] Figura 30. Temperaturas promedio del agua en Helgoland. Como se ha mencionado antes, se trata de uno de los mares más jóvenes de todo el mundo con una antigüedad de unos 3000 años. Comenzó a crecer a partir de la separación del súper continente Pangea ya que esta separación fue abriendo grandes masas de tierra que se fue alimentando con la desembocadura de los ríos mencionados anteriormente. Debido a las diferentes eras glaciales, las capas de hielo se fueron retirando llevando a que el nivel del mar aumentará. Debido al aporte del agua de los ríos y la desaparición del hielo pudo comenzar a formarse el mar por completo. Además, el ascenso del nivel del mar provocó que el puente de tierra que existe entre Gran Bretaña y Francia se inundara y el canal de la Mancha y el mar del Norte quedarán conectados. [60] También hay que tener en cuenta que debido a las dos guerras mundiales el fondo marino de la costa de Heist alberga un enorme vertedero de munición. Se calcula que hay entre 35 y 200.000 toneladas de material, de las cuales un tercio podría contener gases tóxicos. Una intervención podría provocar una catástrofe ecológica; pero dejar las bombas donde están también es peligroso, porque tarde o temprano terminarán siendo corroídas por el óxido, liberando así su carga tóxica. La Unidad de Gestión Matemática del Mar del Norte y del Estuario del Escaut (UGMM) supervisa de cerca el estado del vertedero. [61] Por otro lado, cabe recalcar que el cambio climático tiene consecuencias en ecosistemas marinos de las aguas del mar del Norte y del Báltico debido a la preocupación en zonas costeras por el previsto incremento del nivel de las aguas. 58 Durante los años 60 se descubrió el petróleo y gas natural bajo el lecho marino del Mar del Norte, y como el gas natural es una fuente de energía muy importante, esta localización tomó mucho interés. Los dos mayores productores son Noruega y el Reino Unido. Se han construido varios gasoductos importantes como el de Langeled, entre las islas Británicas y la Península Escandinava. [62] Este mar también resulta ser uno de los más productivos del mundo, pero también de los que soporta mayor presión por actividad humana, donde se detecta la presencia de metales pesados y la eutrofización. Por otro lado, debido a la pesca de arrastre y la extracción de arena, la sobrepesca, el tráfico marítimo y la amplia presencia de parques eólicos y plataformas petroleras de gas, el fondo marino está acarreando grandes cambios. Esto ha provocado que el mar del Norte se transforme desapareciendo la mayoría de los arrecifes de ostras y mejillones, y las especies de gran tamaño como el tiburón y la raya han sido sustituidas por otras más pequeñas y menos longevas. La contaminación es otro de los problemas centrales del mar del Norte; según un estudio de KIMO, cada año se arrojan 20.000 toneladas de residuos a sus aguas, lo que aparte de intoxicar peces dificulta el trabajo de los pescadores. [63] Hay tres tipos de sustancias químicas que preocupan especialmente a los investigadores. Los PCB altamente tóxicos llevan sin duda largo tiempo prohibidos, pero aún permanecerán miles de años en las aguas marinas. Los HAP (hidrocarburos aromáticos policíclicos) son sustancias alquitranosas liberadas por las chimeneas de los barcos, que consumen un combustible muy pesado y contaminante. Y por último el TBT (tributiletano), esta es una sustancia estannífera que se halla presente en las pinturas empleadas en los cascos de los barcos. [61] El problema de la contaminación es grave. A lo largo de las últimas décadas se han producido vertidos de aguas residuales y desechos industriales, así como derrames accidentales de petróleo. Por consiguiente, el uso intensivo y no sostenible de los recursos del mar del Norte lo han convertido en un cuerpo de agua en peligro, aunque algunos países han establecido acuerdos para protegerlo. Uno de los más destacados fue el Convenio OSPAR en 1992, que reunió acuerdos internacionales para prevenir la contaminación del mar. [59] Helgoland surge del mar como acantilados rojos moteados de blanco sobre los cuales rompe el mar, a veces con mucha violencia; sin embargo los fondos que la rodean son muy distintos según la zona en la que se bucee. En la zona norte abundan las rocas oscuras ricas en cobre y carbonato de cobre; y en general el sector es rocoso. En los alrededores de la isla los buceadores han encontrado restos arqueológicos que indican un extenso poblamiento prehistórico en este sector. [54] 7.8.5.- Vegetación o flora En esta isla hay una flora muy variada y especias. Hay plantas raras como el hinojo marino o la col de acantilado, que es la planta madre de todas las variedades de col cultivada y solo crece de forma silvestre en Helgoland, crecen en las extensas áreas verdes y en los escarpados acantilados. Orquídeas, berros, coltsfoot y muchas otras plantas coloridas florecen en los prados de flores ricos en especies en primavera y verano. También existen los arbustos de espino cerval 59 de mar en el área noreste que dan sus frutos brillantes hasta finales de otoño. En general las especies de plantas están muy adaptadas a la alta salinidad, como la pamplina o la mostaza marina, crecen en las dunas y en las marismas. [64] La flora marina está representada por muchos tipos de algas, entre ellas, el sargazo vejigoso (Fucus vesiculosus), Ascophyllum nodosum y las laminarias (Laminariales). Es cierto que en la actualidad el mar del Norte no se distingue entre los mares por su biodiversidad, pero siglos atrás albergaba muchas más especies. [59] 7.8.6.- Fauna Como es de esperar, este mar es rico en biodiversidad y no sólo es residencia de muchos animales, sino también zona de animales migratorios. En el mar del Norte sobre todo se encuentran mamíferos como la foca común (Phoca vitulina), la marsopa común (Phocoena phocoena), la foca de casco (Cystophora cristata), la foca anillada (Pusa hispida), la morsa (Odobenus rosmarus), el delfín nariz de botella (Tursiops truncatus) y las ballenas francas (Eubalaena), y más de 230 especies de peces como el merlán (Merlangius merlangus), la mielga (Squalus acanthias), el bacalao, el abadejo, peces planos (Pleuronectiformes), el faneca (Trisopterus luscus), el eglefino (Melanogrammus aeglefinus) y el arenque. La amplia variedad de pescado es debido a la gran cantidad de nutrientes y de plancton. [59] Además, debido a su ubicación aislada, es una parada para un gran número de aves migratorias en primavera y otoño. Así, cada año se pueden observar más de 5.000 parejas de aves en la roca de las aves, la llamada “Lummenfelsen”. El “Lummenfelsen” se considera la reserva natural más pequeña del mundo donde se encuentran diferentes especies aves; como por ejemplo el alcatraz del Atlántico Norte, las gaviotas tridáctilas, el alca, el fulmar y el arao. Debido a que hay muchas aves de la última especie entre junio y julio, hay un espectáculo natural muy popular entre los turistas denominado como “salto del arao”, donde las crías saltan desde una roca al agua poco después de nacer. [65] En cuanto a la contaminación acústica submarina, los niveles de ruido en las proximidades del aerogenerador son claramente inferiores a los umbrales de seguridad definidos para las diferentes especies marinas y el riesgo de causar daño a los peces y mamíferos es insignificante. Además, muchas especies de peces podrán verse favorecidas, ya que sirven como cobijo contra predadores y corrientes fuertes de agua. Asimismo, pueden acudir a las plataformas para alimentarse, desovar o como área para alevines. Además, muchas especies podrán crear santuarios, ya que los parques eólicos offshore hacen que la pesca no sea viable cerca de esas zonas. El gran problema que presenta la eólica marina es la alteración de los fondos marinos. Los aerogeneradores suponen una disminución de la radiación solar que llega a los fondos marinos, alterando la fauna y la flora del lugar. [66] 60 Por otro lado, a la altura de los aerogeneradores, las aves modifican sus rutas migratorias para no atravesar los parques eólicos, por consiguiente, el gasto energético al volar es mayor y es importante la utilización de mapas de sensibilidad de aves para minimizar los impactos en las mismas a la hora de situar un parque, y estas rutas se ven reflejadas en la Figura 31. Figura 31. Rutas de las aves migratorias en Europa. [67] 7.8.7.- Intervisibilidad La visibilidad de un paisaje depende fundamentalmente de sus condiciones topográficas y atmosféricas y de la distancia respecto del punto de observación. La intervisibilidad es un factor importante a tener en cuenta, ya que un impacto visual puede dañar el valor paisajístico de la zona. En este caso la costa está totalmente despejada, es decir, no hay ningún proyecto que disturba el paisaje ni el medio marino; por lo que cualquier proyecto que se construya cerca de esta zona tendría un elevado impacto visual, ya que se construiría una estructura donde anteriormente no había nada. 61 7.8.8.- Uso recreativo al aire libre Hay varias actividades que se pueden llevar a cabo como el submarinismo. Exceptuando las épocas de grandes marejadas o con mal tiempo, se puede bucear y practicar submarinismo alrededor de la isla. Pero siempre hay que mantenerse alerta debido a la presencia de bajos fondos rocosos, corrientes de marea y otros accidentes. Las profundidades pueden caer abruptamente (sobre todo en la zona oeste y sur), aunque por lo general no sobrepasan los 1520 metros y forman extensas mesetas submarinas; la zona más complicada es la norte ya que es muy rocosa y accidentada, con peligrosos bajos y rompientes en la marea baja. Otra actividad que se practica es la pesca, pero debido a la desaparición de varias especies está muy controlado, de manera que se están logrando recuperar algunas especies lentamente. En cuanto al tamaño de los barcos, hay que tener en cuenta la profundidad de la zona, ya que al ser muy pequeña hay embarcaciones de gran tamaño que no pueden pasar. [54] Como ya se ha comentado anteriormente, esta isla fue parte en las guerras mundiales, por lo que tiene un interés cultural. En la parte superior hay un faro histórico de 35 metros de altura y se considera el único edificio de la isla que resistió los bombardeos de la Segunda Guerra Mundial. Aunque durante la guerra funcionó como puesto de control antiaéreo, hoy es la baliza más ligera de la bahía alemana, con un alcance de unos 52 km. La historia de la isla también se puede ver en los búnkeres subterráneos de un kilómetro de longitud, que se pueden visitar en una visita guiada a lo largo de 400 metros. [65] Además, tiene una flora y una fauna extraordinaria, y casi todos estos tesoros naturales son fácilmente accesibles a través de senderos designados, por lo que la naturaleza se puede observar muy de cerca. Cuando al final de las vacaciones, miles de turistas abandonan la playa de Ostende dejando tras de sí montones de residuos: bolsas de plástico, colillas, pañales y cientos de latas y botellas. Después, el servicio municipal de limpieza de Ostende recoge hasta diez toneladas de residuos, lo que es una catástrofe para la fauna y la flora del lugar. [59] Otra actividad que se puede llevar a cabo es el surf y el windsurf, aunque no es muy habitual ya que las olas habitualmente son blandas y no son ni rápidas ni poderosas. Lo que sí que es una actividad más turística aparte del submarinismo son los paseos marítimos y los malecones. 7.8.9.- Características culturales Alemania tenía mucho interés en el control de estas islas debido a que residía en su posición estratégica, y permitiría a los ocupantes dominar y controlar los accesos a los principales puertos alemanes en el Mar del Norte. De hecho, la Armada alemana proporcionó inmediatamente una fuerte fortificación de estas islas, convirtiéndolas en un punto de defensa clave contra posibles ataques de la flota británica en caso de guerra. Esta posición estratégica fue confirmada en gran medida por el papel que estas islas desempeñaron más tarde para evitar que la flota británica se acercará a los puertos germánicos en el Mar del Norte sin ser molestada. Al final de la Primera Guerra Mundial, los británicos desmantelaron completamente el equipo 62 militar de las Islas y la Armada Británica eliminó varios miles de toneladas de dinamita, abandonada por el ejército alemán, con una explosión controlada, que se cree que es la mayor no nuclear de la historia. [68] En 1952 el Reino Unido devolvió la isla a Alemania y permitió que los habitantes regresaran. Hoy 1.483 personas viven en Helgoland y cada año unos 360.000 turistas visitan la isla. [69] El estilo de vida hoy en día de esta isla es muy tranquilo y saludable, ya que los vehículos no están permitidos y está rodeada de naturaleza con una flora y fauna especial y única. Como ya se ha comentado en factores anteriores, la isla tiene importancia cultural debido a que existen proyectos de las guerras mundiales y se llevan a cabo actividades naturales que en otros lugares no se podrían disfrutar. Esta isla es muy buena opción para los amantes de las aves, ya que hay muchas que emigran y descansan en este hábitat. En cuanto a la geología se refiere, la roca sedimentaria roja es un fenómeno raro, ya que no se encuentra por esta zona exceptuando en esta isla. Esta ubicación es ideal para proyectos eólicos offshore debido a su baja profundidad. Esto ayuda a contaminar menos, debido a que se usa menos material, y económicamente también sale más barato entre otras muchas ventajas. Además la velocidad del viento es muy buena durante todo el año, por lo que no sería habitual tener que parar el aerogenerador, y de esta manera se generaría una cantidad óptima de energía eólica. Por estas razones y por muchas otras más, esta ubicación es muy recurrida a la hora de plantear un proyecto como este. 7.8.10.- Actividades y relaciones económicos Hasta ahora Helgoland ha sobrevivido gracias al turismo, ya que es un paisaje especial y lleno de naturaleza. Lo que más destaca dentro de las actividades económicas dentro del turismo es montar en ferris, la belleza de la naturaleza, monumentos históricos y el buceo. Pero debido a su localización y sus características de batimetría es una localización muy adecuada para construir parques eólicos y ahora la isla idílica está sufriendo una transformación, y está en camino de convertirse en la primera isla de servicio offshore del mundo, ya que se construirán tres parques eólicos a 23 km de la costa. [70] Con este fin su alcalde, Jörg Singer, está realizando grandes inversiones, llegando incluso a endeudarse. Sólo la reforma del puerto supone un gasto de 8 millones de euros para las arcas municipales. Además, la opinión pública de los isleños es que sería mejor invertir en turismo, un sector que durante décadas ha sido la principal fuente de ingresos de la isla; por lo que se puede intuir que no están a favor de este cambio tan radical para esta isla tan idílica. [71] 7.8.11.- Infraestructura no viaria Hay que destacar que Helgoland es un archipiélago alemán situado en la parte sureste del Mar del Norte, por lo que para poder acceder a esta isla hay dos opciones, o mediante el aire o 63 mediante el agua. Dentro de la isla Dune existe un pequeño aeropuerto que es capaz de atender aeronaves de hasta 5.700 kg de peso máximo al despegue y helicópteros de hasta 10.000 kg. En cuanto al territorio marino el transporte que se usa es un barco y tiene un trayecto de 70 km hasta la desembocadura del río Elba, lo que conlleva estar 2h en el mar. [72] Como ya se ha explicado, esta zona es muy óptima para construir parques eólicos de gran expansión debido a las características del terreno como lo son el viento y la batimetría; debido a esto Helgoland tiene una localización que permite poner un centro de operaciones y mantenimiento del parque. En cuanto a la energía se refiere, cada vez es más visible el problema que trae las energías convencionales, y esto genera desconfianza y evolución. Por ello se están buscando alternativas renovables, aunque aún queda mucho trabajo que hacer. Alemania fomenta la energía renovable desde los años 1990, y la transición energética tiene como objetivo lograr mayormente la neutralidad climática hasta el 2045. Por transición energética se entiende la transformación de una economía energética basada en el petróleo, el carbón, el gas y la energía atómica en una basada en energías renovables. Se aspira a que ese año, por lo menos el 80 por ciento del abastecimiento de electricidad y el 60 por ciento de todo el abastecimiento energético en Alemania provengan de energías renovables. Además, la Ley de Protección del Clima prevé un precio fijo para las emisiones de dióxido de carbono del transporte y los edificios, aunque ello ya se aplicaba al sector energético y la industria de uso intensivo de energía. El precio es inicialmente de 25 euros por tonelada de CO2 a partir de enero de 2021, pero para 2025 aumentará gradualmente a 55 euros. La meta del programa de protección del clima es alcanzar el Objetivo Climático 2030; es decir, un 65 por ciento menos de emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con 1990. El Gobierno alemán es el primer Gobierno del mundo que, con la Ley de Protección del Clima, ha definido un objetivo nacional vinculante de protección del clima. [73] La producción de energía renovable en Alemania aumentó en 2020 y superó por primera vez a la generación a partir de carbón, gas natural y petróleo, según muestran los datos del grupo de expertos Agora Energiewende. La recesión económica provocada por la pandemia de coronavirus redujo el consumo general de carbón, petróleo y gas, y fue el principal impulsor de una caída del 10% en las emisiones de gases de efecto invernadero el año 2020. [74] 70 Medio plazo 2 Inmediato 4 Crítico 8 CAPACIDAD DE RECUPERACIÓN (CR) Reversible 2 Recuperable 4 Mitigable 8 Irrecuperable 12 PERSISTENCIA (PE) Fugaz 1 Temporal 2 Permanente 4 INTERRELACIÓN DE ACCIONES Y/O EFECTOS (II) Simple 2 Acumulativo 4 Sinérgico 8 PERIODICIDAD (PR) Irregular 1 Periódico 2 Continua 4 RELACIÓN CAUSA-EFECTO (EF) Directo 1 Indirecto 4 8.1.- VALORACIÓN CUALITATIVA DE LOS IMPACTOS El objetivo de la valoración cualitativa es averiguar el impacto ambiental que causan las acciones que se llevan a cabo en los diferentes factores, y lograr el grado de importancia de cada acción. Los impactos pueden ser Reducidos, Compatibles, Moderados, Severos o Críticos. Aquí se señala la intensidad del impacto y se distribuyen de la siguiente manera: - Impacto ambiental Reducido: se le atribuye a un impacto positivo. No hace falta aplicar medidas correctoras. - Impacto ambiental Compatible: se le atribuye a un impacto que tiene una importancia pequeña, por debajo de 25. No hace falta aplicar medidas correctoras. - Impacto ambiental Moderada: se le atribuye a un impacto que tiene una importancia moderada, oscila entre los valores 25 y 50. No hace falta aplicar medidas correctoras. - Impacto ambiental Severo: se le atribuye un impacto alto, en estos casos el impacto es notable y es importante reducirlo; oscila entre los valores 50 y 75. En este caso se le aplican medidas correctoras para poder bajar el impacto. 71 - Impacto ambiental Crítico: se le atribuye a un impacto muy alto, en estos casos el impacto es perjudicial y es de gran importancia reducirlo. Sus valores oscilan entre 75 y 100. Para reducir el impacto es necesario aplicar medidas correctoras. Para poder realizar la valoración cualitativa y examinar el grado de importancia, hay que realizar una serie de cálculos que se determinan en el apartado “9.3. Descripción de los cálculos” y se muestran en el Anexo 3. En la Figura 35 se muestra el porcentaje global de la evaluación cualitativa, de esta manera se puede comparar la importancia de los impactos. Se puede apreciar que esta fuente de energía es limpia, ya que no hay apenas impactos severos ni críticos, pero hay impactos moderados los cuales hay que mejorar para obtener un resultado que conlleve un impacto menor. Por lo general, los mayores daños se dan en el medio marino. Figura 35. Porcentaje global de los impactos del proyecto sin medidas en la valoración cualitativa. 8.2.- VALORACIÓN CUANTITATIVA DE LOS IMPACTOS Así como los factores cualitativos son más subjetivos, los factores cuantitativos son cuantificables. En la valoración cuantitativa se busca definir el grado de magnitud. Para ello, se tienen en cuenta los mismos atributos que en la valoración cualitativa exceptuando la extensión y la intensidad. Al igual que en la cualitativa, a cada acción se le da un valor de importancia en cada atributo; y en este caso se han escogido los mismos valores que en el apartado anterior. A continuación, hay que escoger un indicador ambiental a cada factor, y se le ha dado un valor para la situación sin proyecto y con proyecto para valorar la calidad ambiental en las dos alternativas, analizando así el impacto que causa construir un parque eólico en los diferentes factores. En general, al construir un parque eólico la calidad ambiental empeora. En el caso del aire, el indicador ambiental escogido ha sido el promedio diario de la concentración de NO2. Se ha escogido este indicador debido a que el barco es el transporte que 72 más se va a utilizar y que por lo tanto más va a contaminar. Y dentro de los contaminantes del barco se encuentran los NOx, por lo que se va a poder apreciar cierta variedad al comparar la situación sin proyecto y con proyecto. Por otro lado, para el clima se ha escogido el indicador de la temperatura media en el ámbito de referencia. Para el suelo, el indicador escogido es el porcentaje de superficie alterada, donde hay que tener en cuenta que las carreteras sufren mucho daño al trasladar los aerogeneradores con los camiones. Este equipaje pesa tanto que las carreteras sufren alteraciones. En cuanto al medio marino es el ámbito que más impacto conlleva, esto es debido a los barcos que tienen que zarpar para mantener el parque en correctas condiciones. Además, los aerogeneradores en caso de tener fugas pueden desprender hasta caer al agua contaminándola. Por ello, el indicador escogido ha sido el indicador cualitativo de la calidad perceptible del agua. La flora y la fauna están muy relacionadas, y son un factor que sufre mucho debido a la construcción de un parque eólico offshore. Debido a este tipo de proyectos hay flora y fauna que puede llegar a extinguirse, por eso el indicador que se ha tenido en cuenta ha sido tanto el valor relativo de conservación de las diferentes unidades de vegetación, como el valor relativo de conservación ponderado según la superficie de los diferentes hábitats. A lo que la intervisibilidad se refiere, se ha elegido el indicador de la calidad paisajística media. En sí este proyecto al ser en el mar no tiene tanto efecto visual como podría tener un parque onshore. El siguiente factor a analizar es el uso recreativo al aire libre, y como es una zona donde se practica mucho el buceo y otro poco la pesca, se ha escogido el indicador del porcentaje de variación de la superficie equivalente destinada a espacios de ocio. Otro factor importante son las características culturales, donde lo fundamental es la aceptación del público, y por ello el indicador escogido ha sido el porcentaje de población en contra del proyecto. Terminando se encuentran las actividades y relaciones económicas, donde debido a un proyecto de tal calibre supondría muchas variaciones económicas. Por eso el indicador escogido ha sido la variación de la distribución de la renta. Por último está la infraestructura no viaria, donde la infraestructura energética es lo principal, y por eso el indicador a analizar es el grado de adecuación de las estructuras energéticas. De la misma manera que a la valoración cualitativa se le atribuye la intensidad del impacto en 5 grupos, a la valoración cuantitativa también; pero en esta ocasión los límites no están estipulados y se escogen dependiendo del valor de la magnitud de todos los impactos del factor (Vp) logrados. En este caso se distribuye de la siguiente manera: - Impacto ambiental Reducido: se le atribuye a un impacto positivo. No hace falta aplicar medidas correctoras. - Impacto ambiental Compatible: se le atribuye a un impacto que tiene una magnitud pequeña, por encima de -1,7. No hace falta aplicar medidas correctoras. 73 - Impacto ambiental Moderada: se le atribuye a un impacto que tiene una magnitud moderada, oscila entre los valores -5,5 y -1,75. No hace falta aplicar medidas correctoras. - Impacto ambiental Severo: se le atribuye un impacto alto, en estos casos el impacto es notable y es importante reducirlo; oscila entre los valores -9,25 y -5,5. En este caso se le aplican medidas correctoras para poder bajar el impacto. - Impacto ambiental Crítico: se le atribuye a un impacto muy alto, en estos casos el impacto es perjudicial y es de gran importancia reducirlo. Sus valores oscilan entre -13 y -9,25. Para reducir el impacto es necesario aplicar medidas correctoras. Para poder realizar la valoración cuantitativa y examinar el grado de magnitud, hay que realizar una serie de cálculos que se determinan en el apartado “9.3. Descripción de los cálculos” y se muestran en el Anexo 4. En la Figura 36 se muestra el porcentaje global de la evaluación cuantitativa, de esta manera se puede comparar la magnitud de los impactos. Al contrario que en la cualitativa, hay impactos críticos y severos, y esto es debido a que los límites han sido establecidos dependiendo de los valores logrados en Vp. Figura 36. Porcentaje global de los impactos del proyecto sin medidas en la valoración cuantitativa. 8.3.- MEDIDAS CORRECTORAS Las medidas correctoras son acciones para evitar el deterioro del medio y corregir los impactos. Por ello, en este proyecto se proponen 10 diferentes medidas, para prevenir, reducir, eliminar o compensar los efectos ambientales negativos. Cabe destacar que una medida correctora no tiene por qué afectar a un solo factor, sino que dicha medida puede mejorar el impacto ambiental de varios factores. 74 8.3.1.- Cimentación Suction Bucket Este diseño de cimentación es relativamente nuevo y se está aplicando a parques eólicos cuyas profundidades varían entre los 25 y 45 metros. Al ser la instalación offshore a poca profundidad (alrededor de 25 metros), es posible anclar los aerogeneradores con el tipo de cimentación Suction Bucket (Figura 37). Es un sistema de succión a presión que consiste en tres patas soldadas a una estructura tipo Jacket, que se colocan en la parte superior de tres cubos de succión de gran tamaño que permanecen anclados al fondo marino. Los anclajes de succión constan de un recipiente de acero con fondo abierto y tapa cerrada. Hay que comentar que este sistema es conocido en la industria del petróleo y el gas, pero no está adentrado en el uso en los parques eólicos aún. [79] Figura 37. Estructura “Suction Bucket” para aerogeneradores. [79] En este tipo de cimentación, en lugar de introducir tubos bajo el fondo marino, se emplean cilindros de diámetros mucho más grandes, que no se introducen de manera tan profunda en el fondo, pero que resisten las cargas debido a su mayor diámetro. Dependiendo de las condiciones del fondo en el emplazamiento seleccionado, las cimentaciones por succión pueden ser preferibles frente a los pilotes convencionales por razones económicas (son más baratas de instalar ya que no requieren trabajos submarinos), facilidad de instalación y por qué son fáciles de desmantelar (un anclaje de succión puede ser retirado completamente del fondo marino quedando prácticamente inalterado). Se requiere suficiente presión hidrostática para hacer este sistema efectivo, por lo que no funciona de forma adecuada en aguas muy poco profundas. Para lograr que haya una succión, se realiza una instalación de bombeo. El bombeo del agua crea una diferencia de presión a través de la parte superior sellada, dando como resultado una fuerza hidrostática hacia abajo sobre la parte superior de la pila. La presión hidrostática así desarrollada empuja el ancla a la profundidad de diseño. Una vez que se alcanza la profundidad de diseño, las bombas se desconectan y se recuperan (Figura 38). Además, tiene varios beneficios como la menor generación de ruidos, el aumento de la velocidad de la instalación y poca preparación del lecho marino. 75 Pero por desgracia, su aplicabilidad es limitada en suelos arenosos o arcillosos de gran homogeneidad, y la instalación es lenta; durante la construcción del parque eólico Hornes Rev II (Dinamarca), se necesitaron aproximadamente 32 horas para completar la instalación de un solo pilote de succión. [46][80][81] Figura 38. La instalación del vaso de succión. [81] 8.3.2.- Pintura no tóxica Los barcos no solo contaminan debido a sus emisiones de GEI, si no que las pinturas que se usan para pintar el casco son tóxicas para el medio marino. Esta parte está continuamente en contacto con el agua marina y, según van navegando, van desprendiendo partículas tóxicas como cobre, zinc o níquel. El cobre, se usa como biocida en pinturas para evitar que los organismos crezcan en los cascos. Estas pinturas anti-incrustantes se repintan con regularidad para garantizar que el casco se mantenga limpio de percebes incrustantes y otros organismos marinos que ralentizan el avance de los barcos. El zinc se usa para que sea la primera partícula en deshacerse para así proteger el casco de la corrosión. Anteriormente se utilizaba el TBT en pinturas anti-incrustantes por su fuerte poder biocida que previene el crecimiento de algas, moluscos y otros organismos marinos en el casco del barco; pero debido a su toxicidad se volvió un producto ilegal, aunque hoy en día sigue fabricándose. [82] Por lo tanto una solución a esto es buscar pintura para el casco que no sea tóxica para el medio marino. En 2002-2003, el Programa de Extensión de Sea Grant de la Universidad de California hizo una demostración de pinturas no tóxicas aplicadas a los cascos de seis barcos. Se aplicaron tres tipos de pinturas no tóxicas (epoxídica de dos partes, epoxídica -cerámica y goma-silicona) a un barco. El dueño quedó satisfecho con la pintura y al cabo de ocho años, el recubrimiento todavía estaba en buenas condiciones. [83] 76 8.3.3.- Alternativas para los residuos generados Hoy en día almacenar las palas de los aerogeneradores es un gran problema. En sí, el 85% de los componentes de una turbina eólica son reciclables o pueden reutilizarse, en particular los cables de acero y cobre, la electrónica y los engranajes; sin embargo, no ocurre así con las cuchillas de fibra de vidrio y la imposibilidad de hacer algo útil con ellas. En estos momentos, los científicos están tratando de encontrar mejores formas de separar las resinas de las fibras o de darles nueva vida a los pedazos pequeños, convirtiéndolos en gránulos o en listones para poder reutilizarlo en la fabricación de pisos y de paredes. [84] A falta de más inversión e investigación en el reciclaje de las palas de los aerogeneradores, los promotores de molinos de viento están optando por extender la vida útil de los parques eólicos otros cinco o diez años más en caso de tener un buen mantenimiento. [85] 8.3.4.- Aplicar sensores Es muy importante saber en todo momento la situación de cada aerogenerador, para así poder corregir cualquier imprevisto que pueda ocurrir. Los sensores tienen como finalidad detectar, monitorear y comunicar información sobre medidas como los cambios en la distancia entre dos componentes, la medición del desplazamiento del disco de embrague, del espacio de lubricación del eje y su apoyo, y de la separación del rotor, control de los niveles de vibración, de los cambios en la temperatura en la caja de cambios, la presión y las tensiones mecánicas. Uno de los tipos de sensores para monitorizar aerogeneradores más comunes son los sensores de corrientes de Foucault o sensores de corriente Eddy. Este tipo de sensores miden el espacio de lubricación del eje para garantizar que siempre esté cubierto por una película delgada de aceite que generalmente se aplica bajo presión. Estos sensores pueden monitorear de manera confiable la brecha de aceite en condiciones hostiles, esto es porque pueden resistir el aceite y la presión, así como la temperatura. Si la brecha llega a ser demasiado grande excediendo sus especificaciones, una alerta avisa para la planificación y ejecución de acciones de mantenimiento preventivo antes de que el eje roce en exceso y ocurra una parada. Estos sensores también miden cómo gira el eje de la turbina, tanto axial como radialmente; y tienen la capacidad de controlar el agotamiento a lo largo del tiempo permitiendo que este mantenimiento se realice antes de que ocurra un daño extremo o incluso un fallo. [86] 8.3.5.- Focos regulables El impacto visual en la vida marina es un problema, es decir, la iluminación artificial puede alterar los ciclos de vida diurnos y nocturnos de la fauna marina debida a esta luminosidad. Y esta iluminación es necesaria para los trabajos nocturnos de mantenimiento. Por ello, una medida correctora sería tener focos regulables en el barco, para que durante la franja horaria de menos luz se utilice una iluminación lo más tenue posible. [87] 77 Los aerogeneradores también tienen cierta iluminación generada por las balizas luminosas, las cuales se colocan en la parte superior, para evitar las colisiones de embarcaciones y aviones. Por lo que cuanto más tenue sea esta iluminación, más favorable será para la fauna marina. 8.3.6.- Alterar el terreno indispensable Una de las acciones que más impacto ambiental tienen son la construcción de zanjas para poder introducir los cables submarinos; esta acción tiene un gran impacto en el medio marino, sobre todo en la vegetación y en la fauna. Por ello la excavación realizada en el lecho marino para enterrar las líneas de evacuación debería de ser lo indispensable, y se debería utilizar maquinaria que evite mucho levantamiento de sedimentos. Por ello es totalmente indispensable hacer una buena examinación del terreno y de las condiciones; también hay que tener en cuenta cualquier zona que se encuentre dentro de zona protegida. 8.3.7.- Emplear un correcto mantenimiento Gracias a un correcto mantenimiento se pueden prevenir muchos fallos y daños, de esta manera la vida útil de los aerogeneradores podría alargarse y la potencia recogida sería la máxima posible. Otro factor a tener en cuenta debido al impacto que pueda causar en el fondo marino son las fugas y residuos accidentales; por ello es tan importante, para que estos hechos sean lo mínimo posible. Además, el mantenimiento de los parques offshore son más complicados debido a que los materiales tienden a corroerse debido a la humedad que genera estar en el mar, por otra parte el oleaje tampoco ayuda a que los aerogeneradores se puedan mantener en las mejores condiciones. 8.3.8.- Sistema de reducción catalítico Además de dióxido de carbono (CO2), los barcos emiten varios contaminantes que propician el calentamiento global, como partículas en suspensión, óxidos de nitrógeno (NOx) y óxido nitroso (N2O). Todos estos contaminantes contribuyen al cambio climático tanto directamente, actuando como agentes que retienen el calor en la atmósfera, como indirectamente, al fomentar la creación de más gases de efecto invernadero. Además las emisiones de NOx pueden llegar a provocar lluvia ácida. Para poder regular las emisiones de NOx existe el sistema de reducción catalítica, el cual es el más eficaz actualmente en cuanto a reducir los NOx se garantiza una reducción del 95%. El sistema SCR está diseñado para cumplir con las regulaciones IMO Tier III referente a NOx, regulación que se puede encontrar en el Anexo VI revisado de MARPOL y en el Código Técnico de 2008 sobre los NOx. [88] 78 8.3.9.- Sensores para aves Debido a la velocidad de las palas y su gran diámetro, hay muchas situaciones desfavorables con las aves que migran por esas zonas. Esto causa un gran dilema, por lo que es un problema que se está investigando para poder detenerlo. Una solución a la que han llegado es colocar un sensor en la torre del aerogenerador, el cual tiene una tecnología basado en un algoritmo que permite que el sistema detecte y reconozca con una precisión sin precedentes las aves que vuelan peligrosamente cerca de los aerogeneradores, analiza su trayectoria de vuelo, activa OPC y emite sonido ASR en caso de que no se vayan; en caso de que estas medidas fallen y las aves vayan directas a las palas, detiene el aerogenerador hasta que las aves estén a salvo (Figura 39). [89] Figura 39. Sensores para proteger a las aves. [89] 8.3.10.- Aisladores en los engranajes Los aerogeneradores cuando están en su fase de funcionamiento generan ruido y vibraciones, esto es debido a la caja de cambios y el generador. Como las torres tienen una gran superficie de contacto con el agua, transmiten el sonido y las vibraciones al fondo del mar. Una opción para disminuir las vibraciones de la torre, y así también disminuir el ruido, es utilizar unos aisladores rígidos en los engranajes de la caja de cambios. [90] 8.4.- VALORACIÓN CUALITATIVA CON MEDIDAS CORRECTORAS Después de escoger las medidas correctoras para minimizar el impacto, se va a realizar el mismo proceso pero teniéndolas en cuenta. Como ya se ha comentado anteriormente, estas pueden influir en la mejora de varias acciones, por lo que varios grados de importancia cambiarán bajando de posición en cuanto al impacto que causan (Figura 40). 79 Figura 40. Porcentaje global de los impactos del proyecto con medidas en la valoración cualitativa. Comparando la Figura 35 con la Figura 40 se puede apreciar una leve diferencia de mejoría gracias a las medidas correctoras propuestas. Esto se unifica en la Figura 41 para analizar mejor los resultados obtenidos. Figura 41. Comparación global de los porcentajes de los impactos del proyecto en la valoración cualitativa. Como se puede analizar, al aplicar las medidas correctoras se consigue reducir los impactos moderados al transformarlos en compatibles; y algunos severos en moderados. Pero en este caso, al graficar, la mejora no es muy notable ya que muchos de los impactos siguen siendo moderados. En cambio, en el Anexo 3 se aprecia que los valores han disminuido en algunos casos hasta un 42%, siendo la media de mejora alrededor del 30%. Por lo que se podría decir que las medidas escogidas tendrán un buen impacto ambiental. 86 9.3.- DESCRIPCIÓN DE LOS CÁLCULOS 9.3.1.- Cálculos de aerogeneradores Para escoger el mejor modelo de aerogenerador entre los 4 elegidos, se han generado diferentes cálculos para poder compararlos entre sí. Para comenzar se ha comparado la probabilidad de cada modelo, y para ello se utiliza la Ecuación 1. 𝑃 (𝑉1≤𝑉≤𝑉2)=𝑒 −(𝑉1 𝑐)𝑘−𝑒 −(𝑉2 𝑐)𝑘 (1) Donde P será un valor porcentual entre las horas que sopla el viento entre las velocidades V1 y V2. Por otro lado, k es el factor de forma que caracteriza la asimetría o sesgo de la función de probabilidad y c el factor de escala (m/s).[44] Según los datos del artículo Dynamic Response Analysis of Onshore Wind Energy Power Units during Earthquakes and Wind, la distribucion de Weibull del Mar del Norte se ve reflejada en la Figura 19, siendo k = 2,10 m/s y c = 11 m/s. Esta curva describe la frecuencia de la distribución de velocidades del viento. [38] Gracias a la probabilidad calculada y sabiendo que un año tiene 8760 h, se puede estimar la cantidad de horas que trabaja un aerogenerador al año y a qué velocidad. Después, es imprescindible conocer la curva de potencia de cada modelo. Una vez estos dos datos son conocidos se puede evaluar la energía anual de cada unidad, donde se va a suponer que tiene un 10% de pérdidas. El siguiente paso a valorar es el factor de capacidad (C.F.), donde se compara la energía nominal con la energía anual teniendo en cuenta las pérdidas. Para finalizar, se ha realizado un análisis de rentabilidad que se explica en el apartado “10.2. Análisis de rentabilidad” para poder comparar la situación económica. 9.3.2.- Cálculos de las valoraciones de los impactos A la hora de llevar a cabo los cálculos de las valoraciones se han tenido en cuenta las siguientes ecuaciones. Primero se va a desarrollar la valoración cualitativa, donde se tiene en cuenta la importancia de cada factor. Se calculan 3 diferentes importancias, la intrínseca (i) la estandarizada (ist) y la ponderada (ip). La importancia intrínseca se logra gracias a la Ecuación 2; para la estandarizada se pone la condición de si la importancia intrínseca es diferente a 0 hay que llevar a cabo la Ecuación 3, si no el valor es 0; y para la ponderada se utiliza la Ecuación 4. i=(3⋅IN)+(2⋅EX)+MO+PE+CR+EF+II+PR (2) 87 ist= 𝑖−− 𝑀í𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑚𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑚𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎−𝑀í𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑚𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎⋅100 (3) ip=𝑖𝑠𝑡−⋅ 𝑃𝐹 100 (4) Donde PF indica el peso del factor, IN la intensidad, EX la extensión, MO el momento, PE la persistencia, CR la capacidad de recuperación, EF el efecto, II la interrelación de impactos y PR la periodicidad. Por otro lado, se ha indicado que el valor mínimo es de 13 y el máximo 100. Estos valores son debido a los valores máximos y mínimos expuestos en la Tabla 22 y relacionándolos con la Ecuación 2. El siguiente paso es calcular el valor de la importancia de los impactos del factor correspondiente (Ecuación 5), la diferencia que se genera en el valor de la importancia entre teniendo en cuenta y no teniendo en cuenta las medidas correctoras (Ecuación 6) y el valor de importancia calculada con las medidas correctoras propuestas (Ecuación 7). IN= 𝑖𝑝+- 𝑖𝑝− (5) INCC= 𝑖𝑝+- 𝑖𝑝−con+CC (6) ICC=INCC-IN (7) Otro de los cálculos realizados son la importancia total del impacto provocado por el proyecto en ausencia de medidas correctoras al sumar el valor IN de cada medio; la importancia total del impacto de las medidas correctoras al sumar el valor ICC de cada medio; y por último la importancia total del impacto provocado por el proyecto y las medidas correctoras al sumar los anteriores 2 valores. Para finalizar se realizan cálculos similares para la valoración cuantitativa, pero la finalidad de esta valoración no es la importancia de los impactos, sino su magnitud. Aun así el primer paso es calcular la importancia intrínseca con la Ecuación 2 sin tener en cuenta la intensidad ni la extensión; en cuanto a la estandarizada, la condición es la misma pero los valores pasan a ser 8 y 40; y para terminar, la ponderada se calcula con la Ecuación 4. En este caso los valores máximos y mínimos son menores, dado que no se tiene en cuenta las cifras de la Tabla 22 de los atributos de intensidad ni de extensión. Posteriormente se analiza la magnitud de todos los impactos del factor (Vp) con la Ecuación 8, gracias a los diferentes indicadores asignados a cada medio. Cada indicador tiene su valor (T) y su gráfico para poder analizar la calidad ambiental (CA) antes y después de aplicar la medida correctora. 𝑉𝑝=[1 1+𝑇+𝑇⋅|𝑖𝑠𝑡+−𝑖𝑠𝑡−|−50 50 ⋅(1+𝑇) −(𝐶𝐴𝑐𝑜𝑛 −𝐶𝐴𝑠𝑖𝑛)]⋅𝑃𝐹 (8) 88 10.- ASPECTOS ECONÓMICOS 10.1DESCRIPCIÓN DEL PRESUPUESTO 10.1.1.- Presupuesto de la inversión En este apartado se procede a realizar un análisis económico de lo que supondría llevar a cabo un proyecto de dicho calibre, dado que de esta manera se puede llevar a cabo un análisis de rentabilidad. Para eso se ha realizado un presupuesto aproximado que se ve reflejado en las Tablas 25, 26 y 27. Tabla 25. El presupuesto aproximado de la etapa de construcción. Unidad Precio unitario Precio total AEROGENERADORES y CIMENTACIÓN Aerogenerador 20 5.000.000 € 100.000.000 € Torre 20 1.800.000 € 26.000.000 Instalación 20 150.000 € 3.000.000 € Cimentación Jacket 20 2.200.000 € 44.000.000 € Transporte 20 240.000 € 4.800.000 € Cable 85.000 300 € 25.500.000 € ESTUDIOS PREVIOS Estudio de impacto ambiental 1.000.000 € Certificación 700.000 € Investigación meteorológica 800.000 € Estudio geotécnico 900.000 € Permisos 500.000 € Ingeniería 2.000.000 € SUBESTACIÓN OFFSHORE Obra civil subestación 557.500 € Transformador de potencia 1.700.000 € Materiales y servicios auxiliares 73.350 € Control auto y protecciones 62.850 € Montaje 315.000 € Edificio 9.750.000 € Cimentación Jacket 5.750.000 € OBRA CIVIL 89 Enterramiento de línea subacuática 2.091.000 € Grúas 1.625.000 € Edificio de almacenamiento 792.000 € Instalación eléctrica 1.600.000 € Puesta en marcha 750.000 € SEGURIDAD y SALUD 628.000 € A continuación se va a tener en cuenta un presupuesto aproximado para el mantenimiento y operación del parque. Dentro de este apartado entran los conjuntos de tareas, procedimientos, instrucciones técnicas y medios materiales y humanos para llevar a cabo un mantenimiento adecuado. Esta etapa es la más extensa ya que se da a lo largo de la vida útil del parque. Se aconseja que el 80% del presupuesto se debe invertir en el mantenimiento preventivo, mientras que solamente el 20% debe de invertirse en la corrección de las averías, es decir, el mantenimiento correctivo. Por otra parte, al ser un parque offshore, los barcos son un transporte indispensable y hay que tener en cuenta todos los gastos que conlleva como el seguro, el amarre, el mantenimiento del propio barco, el combustible… Tabla 26. El presupuesto aproximado de la etapa de mantenimiento y operación. Unidad Precio unitario Precio total MANO DE OBRA Obrero 30 30.000 € 900.000 € Encargado 3 35.000 € 105.000 € HERRAMIENTAS Equipos de medida y maniobra 15 1.500 € 22.500 € Herramientas mecánicas 15 5.000 € 75.000 € Equipos de protección individual 34 650 € 22.100 € Equipos de escalada 15 400 € 6.000 € Herramientas de limpieza 10 500 € 5.000 € SUBCONTRATOS Transporte 5 500.000 € 2.500.000 € Material - 350.000 € 350.000 € 90 La siguiente etapa para tener en cuenta el presupuesto es el desmantelamiento y el abandono. Una vez que el parque haya cumplido con la vida útil se desmantela y abandona el emplazamiento. En la Tabla 27 se aproxima un presupuesto para dichas acciones. Tabla 27. El presupuesto aproximado de la etapa de desmantelamiento. Unidad Precio unitario Precio total Desmontaje de aerogenerador 20 45.000 € 900.000 € Desmantelado de cimentaciones 20 25.000 € 500.000 € Desmontaje de plataforma 20 19.000 € 380.000 € Restauración mediante material procedente de la excavación 20 16.500 € 330.000 € Retirada a vertedero 20 79.000 € 1.580.000 € Desmontaje de centro de seccionamiento - 26.000 € 26.000 € Desmantelamiento de línea eléctrica - 58.000 € 58.000 € Para terminar, se ha generado la Tabla 28 donde se resume el presupuesto de las 3 etapas y se calcula el total de la inversión. Tabla 28. El presupuesto aproximado de las 3 diferentes etapas. CONSTRUCCIÓN 234.894.700 € MANTENIMIENTO Y OPERACIÓN 3.985.600 € DESMANTELAMIENTO 3.774.000 € TOTAL 242.654.300 € 10.1.2.- Presupuesto de las mejoras Una vez hecha la evaluación de los impactos, se han propuesto 10 medidas correctoras con la intención de mejorar el impacto que ocasiona crear un parque de dichas características. Por ello, en la Tabla 29 se presenta el presupuesto que supondría cada uno de ellos. Tabla 29. El presupuesto de las medidas correctoras. Cimentación Suction Bucket 3.000.000 €/unidad Pintura no tóxica 20 €/L Sensores de mantenimiento 170 €/unidad Focos regulables 100 €/unidad 91 Sistema de reducción catalítica 3.000 €/unidad Sensores para aves 90 €/unidad Aisladores en los engranajes 50 €/unidad Como se puede ver hay medidas correctoras que no generan gastos, entre otros el correcto mantenimiento no genera costos extras y ocasiona una gran diferencia en la funcionalidad de los parques eólicos. Por otra parte, no solo hay medidas que no generan costos, si no que los minimiza; entre ellos se encuentra el hecho de alterar el mínimo terreno necesario, debido a que cuanto menos terreno se altere más barato saldrá. Otra medida que con beneficios sería buscar alternativas para los residuos generados, en esta ocasión se mejora el impacto ambiental y se ocasionan beneficios económicos, ya que empresas comprarían el material a bajo coste para darles uso. En resumen, con unos pocos cambios que no generan grandes impactos económicos, se favorecería la calidad ambiental sin gran esfuerzo. 10.2.- ANÁLISIS DE RENTABILIDAD Para finalizar, se ha realizado un análisis de rentabilidad donde se ha calculado el VAN (Valor Actual Neto) y el TIR (Tasa Interna de Retorno). Estos son dos indicadores financieros necesarios para poder analizar si la central es viable y rentable una vez hecha la inversión, lo cual es la finalidad de cualquier proyecto. Aunque sean indicadores que tienen el mismo objetivo tienen diferencias notables; mientras el VAN calcula la rentabilidad de la inversión y demuestra sus resultados en términos de unidades de valor monetario, el TIR expresa sus resultados en términos relativos en forma de porcentaje y su función es señalar la tasa a la cual recuperaremos la inversión inicial de nuestro negocio transcurrido cierto tiempo. Ambas fórmulas se relacionan de forma directa con el flujo de caja de los negocios y buscan hacer más preciso el cálculo del tiempo que un negocio tardará en recuperar su inversión inicial. Para que un proyecto sea viable y rentable el valor del VAN ha de ser positivo, y para ello se ha de seguir la Ecuación 9. Por el contrario, para determinar el TIR ha de aplicarse la Ecuación 10. [91] VAN= −𝐼+∑𝐶𝑡−𝑃𝑡 (1+𝑖)𝑡 𝑛 𝑡+1 (9) Donde, I: la inversión [€] t: el tiempo de periodos que han transcurrido desde el inicio [año] Ct: la cuantía de los cobros realizados en el periodo t [€] Pt: la cuantía de los pagos efectuados en el periodo t [€] i: el tipo de interés acumulado al que actualizamos los flujos de caja en el periodo t [%] 92 TIR= 𝑟 (1− 1 (1+𝑟)𝑛) (10) Donde, r: la tasa de descuento [%] n: la vida útil [año] Por otra parte también se ha calculado el correspondiente LCOE. El LCOE, Levelized Cost of Energy o Coste Nivelado de la Energía es el valor del coste total actual de construir y operar una instalación generadora de energía a lo largo de toda su vida útil (€/MWh). Así, mide los costes totales que esa instalación tendrá a lo largo de toda su vida y los divide por la producción de energía que realizará también durante todos sus años de operación. A continuación, se presenta la ecuación del LCOE: LCOE= 𝐼+∑𝑀𝑡 (1+𝑇𝐼𝑅)𝑇 𝑛 𝑡+1 ∑𝐸𝑡 (1+𝑇𝐼𝑅)𝑇 𝑛 𝑡+1 (11) Para calcular la caja de flujo se va a analizar los ingresos, el mantenimiento y la operación, el cash flow y el payback, teniendo en cuenta la inversión; y para ello es necesario saber los datos que se muestran en la Tabla 30. Tabla 30. Datos necesarios para la caja de flujo. Porcentajes Crecimiento del mantenimiento y de la operación (%) 2,00% Aumento de los ingresos (%) 1,40% Aerogeneradores Potencia (MW) 5 Nº de aerogeneradores 20 Costes de inversión Inversión inicial (€) 242.654.300 %10 de imprevistos (€) 266.919.730 Ingresos €/MWh 80 Ereal (MWh) 22.836 Ingresos totales 36.538.333 93 Tabla 31. La caja de flujo. Año 0 1 2 3 4 5 6 Inversión - 266.919.730 Ingresos 36.538.333 37.049.870 37.568.568 38.094.528 38.627.851 39.168.641 Mantenimiento y operación - 5.338.395 - 5.445.162 - 5.554.066 - 5.665.147 - 5.778.450 - 5.894.019 Cash Flow - 266.919.730 31.199.938 31.604.707 32.014.502 32.429.381 32.849.401 33.274.622 Cálculo de payback - 266.919.730 - 235.719.792 - 204.115.085 - 172.100.583 - 139.671.202 - 106.821.801 - 73.547.179 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 39.717.002 40.273.040 40.836.863 41.408.579 41.988.299 42.576.135 43.172.201 43.776.612 44.389.484 45.010.937 - 6.011.899 - 6.132.137 - 6.254.780 - 6.379.876 - 6.507.473 - 6.637.623 - 6.770.375 - 6.905.783 - 7.043.898 - 7.184.776 33.705.103 34.140.903 34.582.082 35.028.703 35.480.825 35.938.512 36.401.826 36.870.829 37.345.586 37.826.161 - 39.842.077 - 5.701.174 28.880.908 63.909.611 99.390.437 135.328.949 171.730.775 208.601.603 245.947.189 283.773.350 17 18 19 20 21 22 23 24 25 45.641.090 46.280.065 46.927.986 47.584.978 48.251.168 48.926.684 49.611.658 50.306.221 51.010.508 - 7.328.472 - 7.475.041 - 7.624.542 - 7.777.033 - 7.932.574 - 8.091.225 - 8.253.050 - 8.418.111 - 8.586.473 38.312.618 38.805.024 39.303.444 39.807.945 40.318.594 40.835.459 41.358.608 41.888.110 42.424.035 322.085.968 360.890.992 400.194.436 440.002.382 480.320.976 521.156.435 562.515.043 604.403.153 646.827.188 94 Una vez calculada la caja de flujo (Tabla 31) se pueden aplicar las Ecuaciones 9, 10 y 11 para conseguir los resultados requeridos que se muestran en la Tabla 32. Tabla 32. Valores del VAN, TIR y LCOE. VAN TIR LCOE 88.329.132 € 8,8 % 40 €/MWh Como se puede observar en la Tabla 32, en el año 9 se recupera todo lo invertido y el parque comienza a obtener beneficios. Por lo tanto es lógico que el VAN y el TIR sean positivos indicando que el proyecto es rentable y viable. Para terminar, se ha comparado el valor conseguido de LCOE con la evolución del LCOE supuesta en 2018 por las subastas europeas, esto se puede ver en la Figura 45. [91] Figura 45. Evolución del LCOE y precios de adjudicación en subastas europeas. [66] 95 11.- CONCLUSIONES Una vez terminado el proyecto se pueden analizar diferentes conclusiones. En primer lugar se puede observar que hoy en día uno de los mejores lugares para construir un parque eólico offshore se coloca en el Mar del Norte, no solo por su batimetría de poca profundidad, sino también por la gran fuerza del viento que se genera en esta zona. En cambio, España no es un buen lugar para dichos proyectos, ya que la batimetría es de gran profundidad desde el comienzo de la zona costera; pero una alternativa a ello que está en proceso de investigación es la cimentación flotante. Además las velocidades medias son bajas y mínimas en verano. Otro aspecto a examinar ha sido el impacto ambiental que se puede generar, donde un parque eólico tiene un menor impacto que la mayoría de las otras fuentes energéticas. Además, el hecho de que sea un parque offshore hace que los aerogeneradores tengan la posibilidad de ser de mayor tamaño, generando así energías superiores. Otra de las ventajas que tienen parques con estas características, es que al estar en una zona desierta, sin obstáculos interviniendo en la fuerza y dirección del viento, la energía del viento es más aprovechable. Sin embargo, aunque el impacto ambiental de un parque eólico sea no muy elevado, siempre hay requisitos mejorables; y por ello se ha generado un apartado con las diferentes mejoras que se podrían aplicar para minimizar el impacto ocasionado. Además, se han obtenido resultados donde debido a la alta inversión que supone un parque eólico, colocar estas medidas correctoras no supone gran esfuerzo y mejoran notablemente la calidad ambiental. Para finalizar, con motivo de conocer si el proyecto propuesto es económicamente viable o no, se ha llevado a cabo un análisis económico donde se ha supuesto que la vida útil del proyecto es de 25 años y que genera 100 MW. Para sacar el mayor beneficio se han comparado 4 diferentes aerogeneradores y se ha escogido el que mayor bonificación y energía ha generado. Este análisis económico es muy importante, ya que un proyecto tiene que ser viable en el aspecto ambiental y económico; y en caso de no ser económicamente viable la propuesta no se podría llevar a cabo y habría que modificar varias acciones. En este caso, tanto el VAN y TIR dan valores positivos, por lo que el proyecto estaría listo para presentarlo ante la Autoridad competente. En cuanto al LCOE obtenido, es muy similar al LCOE estipulado por subastas europeas en el año 2018, por lo que se podría deducir que el cálculo realizado es correcto. 102 [82] Ferrer, J. L. (2021). Los barcos contaminan el mar con la pintura de sus cascos, según dos estudios. Verde y Azul. https://verdeyazul.diarioinformacion.com/los-barcos-contaminanel-mar-con-la-pintura-de-sus-cascos-segun-dos-estudios.html [83] González, J. A. (2008). Demostración de pinturas no tóxicas para barcos. The Regents of the University of California. https://nsgl.gso.uri.edu/casg/casgg08004.pdf [84] World Energy Trade. (2020). 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