El rápido crecimiento de la energía eólica marina está impulsando la fabricación de aerogeneradores cada vez más grandes —de hasta 22 MW de potencia y con rotores que superan los 280 metros de diámetro— y la proliferación de parques que pueden albergar más de un centenar de turbinas (entre 100 y 150 unidades). Este aumento de escala, esencial para producir más energía limpia, plantea a su vez nuevos retos medioambientales, entre ellos cómo atenuar el ruido submarino generado por las turbinas, que puede afectar a la fauna marina.
En este contexto, el proyecto Off-coustics, financiado mediante una European Research Council (ERC) Consolidator Grant y liderado por el catedrático Esteban Ferrer en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos y del Espacio (ETSIAE) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), ha logrado avances científicos y tecnológicos sin precedentes para comprender y mitigar el impacto acústico de las turbinas eólicas marinas fijas y flotantes, así como de las turbinas mareomotrices (tidal turbines). “Nuestro objetivo es diseñar granjas marinas que generen energía limpia sin contaminar acústicamente los océanos”, afirma el investigador principal del proyecto.
A lo largo de sus dos primeros años, de un total de cinco, este proyecto ha desarrollado herramientas numéricas y experimentales que permiten, por primera vez, cuantificar cómo el ruido generado por las turbinas eólicas marinas se propaga bajo el agua. “Nuestros cálculos indican que una única turbina eólica offshore de 10 MW (rotando fuera del agua) puede generar una huella acústica audible (por mamíferos marinos) bajo el agua a 2 km de distancia”, explica Esteban Ferrer. “En el caso de turbinas mareomotrices (tidal turbines, que rotan bajo el agua) -continúa-, para generar 10 MW serían necesarias cinco turbinas, y su huella acústica sería audible para los mamíferos marinos hasta 10 km de distancia de la granja. En el futuro cercano, se habla de granjas de turbinas eólicas y tidal de hasta 100 máquinas, lo que incrementará la huella acústica considerablemente cambiando el hábitat marino”. Por todo ello, el equipo de Off-coustics busca modos de operación que minimicen el ruido transmitido en el agua o estudian rediseñar ciertos componentes para reducir la huella acústica. Sus avances constituyen un paso decisivo hacia el diseño de granjas marinas más silenciosas y sostenibles, capaces de reducir su impacto acústico sin comprometer la eficiencia energética.
Un nuevo marco para entender el ruido marino de la energía eólica y mareomotriz
Uno de sus principales hitos ha sido la creación de un simulador aero/hidro-acústico de alta precisión, basado en el código abierto HORSES3D, capaz de reproducir de forma acoplada el comportamiento del aire y del agua y reproducir cómo el sonido atraviesa la superficie del mar. Esta herramienta, optimizada para ejecutarse en supercomputadores con GPU, sitúa a la UPM a la vanguardia mundial en simulación aeroacústica offshore.
Validación experimental en instalaciones únicas
El proyecto ha completado hasta el momento dos campañas experimentales en los tanques de remolque UPM-CEHINAV e INTA-CEHIPAR, donde se recrearon condiciones controladas para medir la transmisión del ruido del aire al agua. Los resultados demostraron que tanto los componentes tonales como los de banda ancha del sonido producido por las turbinas pueden penetrar en el medio marino. Estas mediciones han permitido verificar que las turbinas en entornos offshore tendrán, en un futuro cercano, huellas acústicas bajo el agua que deberán controlarse.
Turbinas flotantes: el nuevo reto en España
“España se está posicionando como uno de los países europeos con mayor potencial para el despliegue de turbinas eólicas flotantes, especialmente en el Atlántico y el Mediterráneo, donde las grandes profundidades hacen inviable el uso de estructuras fija”, explica el profesor Ferrer. Su equipo de trabajo, compuesto por 20 investigadores (12 doctorandos, 4 postdocs y 4 docentes) está estudiando nuevas estrategias para mitigar la huella acústica de estas plataformas flotantes, que presentan un comportamiento más complejo debido al movimiento del soporte y las interacciones dinámicas con las olas.
Estas investigaciones incluyen el análisis de la transmisión del ruido a través de la interfaz aire–agua y el uso de técnicas de control activo y aprendizaje automático (inteligencia artificial) para minimizar el impacto acústico sin comprometer la eficiencia energética.
El objetivo es alcanzar soluciones tecnológicas que permitan el despliegue de parques eólicos flotantes silenciosos, compatibles con los compromisos de sostenibilidad ambiental del espacio marino europeo.
Ciencia abierta
Todos los desarrollos de Off-coustics, incluidos el código HORSES3D, se publican en abierto, fomentando la reproducibilidad y la colaboración científica global.
El proyecto ha dado lugar a numerosas publicaciones en revistas de alto impacto y presentaciones en congresos internacionales. Además, medios especializados han destacado la relevancia de estos resultados para el futuro de la energía marina sostenible.
“Off-coustics ha sentado las bases para una nueva generación de tecnologías marinas silenciosas, eficientes y respetuosas con el medio ambiente. Con estos avances, la UPM consolida su posición como referente europeo en aero/hidro-acústica y energías renovables marinas, contribuyendo a la transición hacia un futuro energético más sostenible y armónico con el entorno natural”, concluye el investigador de la ETSIAE.