Por Christina Hümmer 

Las costas del sur de España han sido uno de los lugares míticos de la civilización desde tiempos inmemoriales: Se dice que el semidios griego Hércules decía haber fundado la ciudad costeña de Cádiz, cerca del Estrecho de Gibraltar.

Si dirige la mirada hacia el este en el pintoresco casco antiguo de Cádiz, es posible que vea en el horizonte una enorme estructura de acero, resultado de una tarea verdaderamente hercúlea de superlativos tecnológicos. Es aquí donde el contratista español EPC Dragados Offshore S.A. y Siemens Energy están construyendo la plataforma convertidora DolWin kappa.

DolWin kappa es la pieza central del sistema de conexión a la red DolWin6 de TenneT, principal operador de redes marinas ecológicas de la UE, un enlace de 900 megavatios que garantizará a TenneT, operador del sistema de transmisión de la red de alta tensión de los Países Bajos y gran parte de Alemania, el transporte de energía eólica marina desde el Mar del Norte alemán hasta la costa. Una vez puesta en servicio, la plataforma se elevará unos 56 metros sobre el Mar del Norte, la altura de un edificio de 18 pisos. Su peso total de 11,000 toneladas se sustentará sobre 10 pilotes de acero anclados a 50 metros en el lecho marino.

DolWin kappa recibirá la corriente alterna de varios parques eólicos y la convertirá en corriente continua. Esta es la única forma de transportar la electricidad a lo largo de 90 kilómetros a la conexión de la red en el punto terrestre con la menor cantidad de pérdidas posibles. Allí, será convertido una vez más en corriente alterna por una segunda estación para que la electricidad pueda inyectarse a la red para su transporte a los hogares.

Es un juego complejo entre una amplia variedad de tecnologías de transmisión de potencia: "Hablamos de hasta 15,000 componentes en 200 subsistemas que hay que integrar”, dice la Dra. Maria Kosse de Siemens Energy. Como Ingeniera jefe que trabaja en los sistemas de conexión de red, su tarea es cerciorarse que cada componente en la plataforma convertidora interactúe de forma perfecta. Desde los convertidores de corriente continua de alta tensión (HVDC) hasta el cerebro de la plataforma, los sistemas de control y protección que deben procesar unas 400,000 señales, todas las funciones y tecnologías deben funcionar correctamente para llevar la energía verde a todos los hogares. Sin embargo, no es el cerebro ni el corazón de la plataforma de convertidores, sino otra tecnología la que hace que a Maria se le iluminen los ojos.

En DolWin kappa, se está utilizando por primera vez en todo el mundo una aparamenta aislada con gas de corriente continua (DC GIS) en alta mar. Responsable del desarrollo de aparamenta hasta ±550 kV, Maria acompañó al DC GIS desde una etapa temprana en 2016 hasta su exitosa prueba de puesta en marcha en el astillero de Cádiz en 2021.

Para la conexión de los parques eólicos marinos, donde el espacio es un bien escaso, el DC GIS permite una ventaja decisiva: mientras que una instalación con aire aislado en una configuración estándar podría requerir 4,000 metros cúbicos, la CC GIS requiere tan solo 200 metros cúbicos. Mejor aún, ni siquiera requiere una sala dedicada en la plataforma, sino que se puede agregar simplemente en otra sala de tecnología.

Con una reducción de hasta 95 por ciento en los requerimientos de espacio, Maria y su equipo han   abierto nuevos caminos en la tecnología de aislamiento para proporcionar una de las tecnologías que más ahorra espacio y, por tanto, ahorra costos en el acceso a la red para la eólica marina, permitiendo así la construcción de plataformas de convertidores como DolWin kappa de la forma más compacta, ahorrando valiosos recursos.

Maria supo desde muy joven que quería ser ingeniera: durante unas prácticas escolares de dos semanas en la sala de pruebas de alta tensión de la Universidad Técnica de Dresden, descubrió su amor por la ingeniería eléctrica. "Vi un rayo y crepitó con fuerza. Y pensé: una descarga eléctrica así es sencillamente preciosa", dice Maria riendo. "Después de los primeros días de prácticas, lo supe: ¡eso es lo que quiero hacer! ¡Eso es lo que quiero estudiar!". 

Esa fuerte determinación de Maria, que al principio fue considerada por su familia y amigos como el capricho infantil de una niña de 15 años por hacer prácticas, se convirtió en el punto de partida de una carrera con un objetivo claro: continuó con otras prácticas en la Universidad Técnica de Dresden mientras aún estaba en la escuela, e inmediatamente después de graduarse, Maria empezó allí sus estudios de diplomatura en ingeniería eléctrica y adquirió más experiencia en el extranjero durante un semestre en la Universidad Politécnica Estatal de San Petersburgo, en Rusia. 

Durante un internado de medio año en China, obtuvo experiencia de primera mano con el tema de convertidores de transmisión de corriente continua de alta tensión (HVDC) para la conexión de HVDC de Ningdong-Shandong. El tema era atractivo para ella porque "la tecnología tiene tantas ventajas y realmente tenía la sensación de que podría descubrir algo allí.”

Y de hecho había más que descubrir: mientras que la amplia variedad de temas abarcados en sus estudios es especialmente beneficioso, hoy en día en su rol como ingeniera senior, Maria también sabía que quería especializarse después de obtener su diploma en el campo de tecnología de alta tensión y decidió estudiar un doctorado. El tema de su tesis: Comportamiento Flashover de sistemas aislantes gas-sólido bajo tensión continua.

En las pruebas que realizó como parte de su tesis, el tema central era: a qué nivel de tensión y después de cuánto tiempo ocurre el flashover o una degradación. Por ejemplo, ¿en qué punto el sistema aislante de la aparamenta se hace conductivo, perdiendo sus capacidades de aislamiento? Al experimentar con varias duraciones de estrés de tensión, Maria observó las diferencias entre la aplicación de tensión CA y CC en el sistema de aislamiento. Y la corriente continua es paciente:

Maria solo pudo comprobar después de la experimentación a largo plazo que el campo eléctrico en el CC GIS estaba cambiando: “Comparado al GIS CA, el sistema aislante gas-sólido CC GIS está expuesto a un campo electrostático en el momento de la energización, seguido de una transición de campo a un campo de flujo eléctrico que está fuertemente influenciado por varios factores, como los materiales utilizados y su temperatura."

Una vez concluido su doctorado, Maria lideró el desarrollo del CC GIS en Siemens Energy, encontró percepciones importantes: aunque el GIS de CC se basa en la tecnología GIS de CA de eficacia probada de la empresa, era necesario desarrollar y probar un nuevo aislante que pudiera gestionar estos aspectos específicos de la CC. Gracias a su amplia formación y experiencia en ingeniería de alta tensión en la universidad, también pudo realizar varias pruebas del GIS de CC y, en caso necesario, trabajar con el equipo, a veces para sorpresa de sus compañeros.

Cuando Maria se refiere a los desafíos que vienen con el trabajo en áreas dominadas por hombres, desde la ropa de trabajo, con tamaños dirigidos principalmente a los hombres, al hecho de que muchos colegas ponen en duda las habilidades de una ingeniera mujer joven – lo que culmina en esa sensación de tener que probarse a sí mismo una y otra vez. Al enfocarse con confianza en sus propias habilidades técnicas y desafiarse a sí misma y a otros a seguir desarrollándolos, Maria ayuda a superar los estereotipos de género y es un modelo para otros ingenieros jóvenes, al mostrarles cuan apasionante es el campo y aumentar la probabilidad de que se vuelvan innovadores ellos mismos.

¿Y ahora? El desarrollo nunca se detiene: mientras que la primera generación de GIS de CC estaba disponible hasta ±336 kilovoltios (kV), hoy ya lo está hasta ±550 kV, un avance tecnológico esencial para poder realizar en el futuro conexiones a la red aún más potentes, con una capacidad de hasta dos gigavatios.

No lejos de Cádiz, se dice que Hércules colocó la inscripción latina Non plus ultra, en español "No más allá", a la salida del mar Mediterráneo para marcar el fin del mundo tal y como lo conocemos. Con el cambio climático como telón de fondo, el panorama energético se está replanteando por completo en todo el mundo y hay que romper una y otra vez los límites de lo conocido en tecnología, como han hecho María y su equipo con el desarrollo del CC GIS. Mientras María sigue trabajando en la estandarización de la tecnología CC GIS en organizaciones técnicas internacionales como CIGRE e IEC, los ingenieros de Siemens Energy ya están trabajando en la próxima generación del CC GIS, que utiliza Clean Air, un aire purificado industrialmente y neutro para el clima, en lugar de gases fluorados, para que el transporte de energía eólica sea aún más ecológico.

Porque una cosa está clara: si no conseguimos integrar eficazmente las energías renovables en nuestros sistemas energéticos y limitar así el cambio climático global, entonces sí que llegaremos al fin del mundo tal y como lo conocemos.

Agosto, 2022

Christina Hümmer trabaja en el departamento de comunicación de Siemens Energy.

Créditos combinados de imagen y vídeo: Siemens Energía; TenneT