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La primera turbina eólica flotante a gran escala del mundo, Hywind, se ensambla en el fiordo Åmøy cerca de Stavanger , Noruega en 2009, antes de su despliegue en el Mar del Norte.

Una turbina eólica flotante es una turbina eólica marina montada sobre una estructura flotante que permite que la turbina genere electricidad en las profundidades del agua donde las turbinas de cimientos fijos no son factibles. [1] Los parques eólicos flotantes tienen el potencial de aumentar significativamente el área de mar disponible para los parques eólicos marinos, especialmente en países con aguas poco profundas limitadas, como Japón. La ubicación de los parques eólicos más lejos de la costa también puede reducir la contaminación visual , [1] proporcionar un mejor alojamiento para las rutas de pesca y navegación , [2] [3] y alcanzar vientos más fuertes y constantes. [4]

Las turbinas eólicas flotantes comerciales se encuentran principalmente en la fase inicial de desarrollo, y desde 2007 se han instalado varios prototipos de turbinas individuales. A partir de 2018, el único parque eólico flotante operativo es Hywind Scotland , desarrollado por Equinor ASA y puesto en servicio en octubre de 2017. cuenta con 5 turbinas flotantes con una capacidad total de 30 MW. [5]

Historia [ editar ]

Blue H Technologies: la primera turbina eólica flotante del mundo
La segunda turbina eólica flotante a gran escala del mundo (y la primera en instalarse sin el uso de embarcaciones de carga pesada), WindFloat, opera a una capacidad nominal (2 MW) aproximadamente a 5 km de la costa de Aguçadoura , Portugal.
VolturnUS 1: 8 de 20 kW de la Universidad de Maine fue la primera turbina eólica marina conectada a la red en las Américas. [6]

El concepto de turbinas eólicas flotantes marinas a gran escala fue introducido por el profesor William E. Heronemus en la Universidad de Massachusetts Amherst en 1972. No fue hasta mediados de la década de 1990, después de que la industria eólica comercial estaba bien establecida, que se retomó el tema. nuevamente por la comunidad de investigación convencional. [4]

Blue H Technologies de los Países Bajos desplegó la primera turbina eólica flotante del mundo, a 21,3 kilómetros (13,2 millas) de la costa de Apulia , Italia en diciembre de 2007. [7] [8] El prototipo se instaló en aguas de 113 metros (371 pies) de profundidad. con el fin de recopilar datos de prueba sobre las condiciones del viento y del mar, y se dio de baja a fines de 2008. [9] La turbina utilizó un diseño de plataforma con patas de tensión y una turbina de dos palas. [9] Tecnología Seawind OceanBV, que fue establecida por Martin Jakubowski y Silvestro Caruso, los fundadores de Blue H Technologies, adquirió los derechos de propiedad de la tecnología de turbina flotante de dos palas desarrollada por Blue H Technologies. [7] [10] [11]

Una sola boya de larguero cilíndrico flotante amarrada por cables de catenaria . Hywind utiliza un diseño de catenaria con balasto que agrega pesos de 60 toneladas que cuelgan del punto medio de cada cable de anclaje para proporcionar tensión adicional.

La primera turbina eólica flotante de gran capacidad y 2,3 megavatios fue Hywind, [12] que entró en funcionamiento en el Mar del Norte cerca de Noruega en septiembre de 2009. [13] [14] La turbina fue construida por Siemens Wind Power y montada en un flotador. torre con un calado de 100 m de profundidad, con una torre flotante construida por Technip . Después de ensamblarse en las aguas más tranquilas del fiordo de Åmøy cerca de Stavanger , Noruega, la torre de 120 m de altura fue remolcada a 10 km de la costa a 220 m de profundidad, 10 km al suroeste de Karmøy , el 6 de junio de 2009 para un despliegue de prueba de dos años. [15] Hywind, propiedad de Statoil , [15]costó 400 millones de coronas (alrededor de US $ 62 millones) para construir y desplegar. [16] [17] El cable de transmisión de energía submarina de 13 kilómetros (8,1 millas) de largo se instaló en julio de 2009 y la prueba del sistema, incluidas las palas del rotor y la transmisión de energía inicial, se llevó a cabo poco después. [18] Se esperaba que la instalación generara alrededor de 9 gigavatios-hora de electricidad al año. [19] En 2010 sobrevivió a olas de 11 metros aparentemente sin desgaste. [20] En 2016, la turbina había producido 50 GWh; un factor de capacidad global del 41%. [21] [ necesita actualización ]La turbina se vendió en 2019 y se esperan 10 años más de producción y pruebas. [22]

En septiembre de 2011, Principle Power, respaldada por EDP, Repsol, ASM y Portugal ventures, instaló en Portugal el segundo prototipo a gran escala conectado a red. WF1 se equipó con una turbina Vestas de 2 MW y pasó a producir más de 17 GWh de electricidad durante los siguientes 5 años. [23] La unidad se desmanteló en 2016 y luego se reutilizó.

En junio de 2013, la Universidad de Maine implementó el VolturnUS 1: 8 de 20 kW, un prototipo de turbina flotante de 65 pies (20 m) de altura que es 1: 8 de la escala de un diseño de rotor de 6 MW y 450 pies (140 m) de diámetro. . [24] VolturnUS 1: 8 fue la primera turbina eólica marina conectada a la red desplegada en América. El diseño de VolturnUS utiliza un casco flotante semisumergible de concreto y una torre de materiales compuestos diseñados para reducir tanto los costos de capital como de operación y mantenimiento, y para permitir la fabricación local. La tecnología fue el resultado de la investigación y el desarrollo colaborativos realizados por el Consorcio DeepCwind dirigido por la Universidad de Maine. [25] [ necesita actualización ]

En 2013, Statoil se retiró del proyecto de $ 120 millones de cuatro turbinas de 3 MW flotando en 140 m de profundidad de agua cerca de Boothbay Harbor, Maine, citando cambios en la legislación, [26] [27] [28] y se centró en sus cinco 6 En cambio, turbinas MW en Escocia, donde la velocidad media del viento es de 10 m / sy la profundidad del agua es de 100 m. [29] [30] [31]

En 2015, Statoil recibió permiso para instalar Hywind Scotland , un parque eólico flotante de 30 MW a 29 km de Peterhead utilizando 5 turbinas Hywind. Statoil también planea probar un sistema de batería de iones de litio de 1 MWh (llamado Batwind) con la granja. Hywind Scotland se puso en marcha en octubre de 2017, [32] [33] [34] [35] [36] convirtiéndose en el primer parque eólico flotante comercial en funcionamiento. La construcción del proyecto de NOK 2 mil millones (£ 152 millones) comenzó en 2016 en España, Noruega y Escocia. Las turbinas se ensamblaron en Stord en Noruega en el verano de 2017 utilizando la grúa flotante Saipem 7000 , y las turbinas terminadas se trasladaron a cerca de Peterhead .[37] [38] [39] Tres anclajes de ventosa sujetan cada turbina. [40]

La primera turbina flotante en Japón flotó cerca de la isla Fukue en 2016, después de un período de demostración de 5 años cerca de la costa. [41] La turbina de 2 MW fue desarrollada por Hitachi . [ necesita actualización ]

En junio de 2016, el proyecto de demostración eólica marina flotante Aqua Ventus I de Maine, diseñado por el consorcio DeepCwind, fue seleccionado por el Departamento de Energía de EE. UU. Para participar en el programa de demostración de tecnología avanzada eólica marina. [42] [ necesita actualización ]

Sistemas de anclaje [ editar ]

La estructura de soporte de la torre de la izquierda (gris) flota libremente, la estructura de la derecha es tirada por los cables tensados ​​(rojos) hacia los anclajes del fondo marino (gris claro).

Dos tipos comunes de diseño de ingeniería para anclar estructuras flotantes incluyen los sistemas de amarre sueltos con patas de tensión y catenarias . [ cita requerida ] [43] : 2–4 Los sistemas de amarre con patas de tensión tienen ataduras verticales bajo tensión que proporcionan grandes momentos de restauración en cabeceo y balanceo . Los sistemas de amarre de catenaria brindan mantenimiento de posición para una estructura en alta mar, pero proporcionan poca rigidez a bajas tensiones ". [44] Una tercera forma de sistema de amarre es la catenaria con lastreconfiguración, creada agregando pesos de varias toneladas que cuelgan de la sección media de cada cable de anclaje para proporcionar tensión adicional al cable y, por lo tanto, aumentar la rigidez de la estructura flotante sobre el agua. [44]

El estándar de diseño IEC 61400 –3 requiere que un análisis de cargas se base en condiciones externas específicas del sitio, tales como viento, olas y corrientes. [43] : 75 La norma IEC 61400–3-2 se aplica específicamente a las turbinas eólicas flotantes. [45] [46]

Economía [ editar ]

La viabilidad técnica de las turbinas eólicas flotantes en aguas profundas no se cuestiona, ya que la supervivencia a largo plazo de las estructuras flotantes ha sido demostrada con éxito por las industrias petrolera marina y marina.durante muchas décadas. Sin embargo, los aspectos económicos que permitieron el despliegue de miles de plataformas petrolíferas en alta mar aún no se han demostrado para las plataformas de turbinas eólicas flotantes. Para las turbinas eólicas de aguas profundas, una estructura flotante reemplazará los monopolos impulsados ​​por pilotes o las bases de concreto convencionales que se usan comúnmente como cimientos para turbinas terrestres y de aguas poco profundas. La estructura flotante debe proporcionar suficiente flotabilidad para soportar el peso de la turbina y restringir los movimientos de cabeceo, balanceo y levantamiento dentro de límites aceptables. Los costos de capital para la turbina eólica en sí no serán significativamente más altos que los costos actuales de las turbinas a prueba de agua en aguas poco profundas. Por lo tanto, la economía de las turbinas eólicas de aguas profundas estará determinada principalmente por los costos adicionales de la estructura flotante y la distribución de energía.sistema, que se compensan con vientos marinos más fuertes y la proximidad a grandes centros de carga (por ejemplo, recorridos de transmisión más cortos). [4]

Sin embargo, a partir de 2009 , la viabilidad económica de la energía eólica marina en aguas poco profundas se comprende más completamente. Con datos empíricos obtenidos de instalaciones de fondo fijo en muchos países desde finales de la década de 1990, los costos representativos se comprenden bien. La instalación de turbinas de aguas poco profundas cuesta entre 2,4 y 3 millones de dólares por megavatio, según el Consejo Mundial de Energía , [15] mientras que la viabilidad práctica y la economía unitaria de la energía eólica marina de turbinas flotantes en aguas profundas aún no se han establecido. El despliegue inicial de turbinas individuales de plena capacidad en ubicaciones de aguas profundas no comenzó hasta 2009. [15]

En octubre de 2010 , nuevos estudios de viabilidad respaldan que las turbinas flotantes se están volviendo técnica y económicamente viables en el Reino Unido y en los mercados energéticos mundiales. "Los mayores costos iniciales asociados con el desarrollo de turbinas eólicas flotantes se compensarían con el hecho de que podrían acceder a áreas de aguas profundas frente a la costa del Reino Unido donde los vientos son más fuertes y confiables". [47] El reciente estudio Offshore Valuation realizado en el Reino Unido ha confirmado que el uso de solo un tercio de los recursos eólicos, de las olas y de las mareas del Reino Unido podría generar energía equivalente a mil millones de barriles de petróleo por año; lo mismo que la producción de petróleo y gas del Mar del Norte. Un desafío importante al utilizar este enfoque es la coordinación necesaria para desarrollar líneas de transmisión.

Un informe de 2015 de Carbon Trust recomienda 11 formas de reducir costos. [48] También en 2015, los investigadores de la Universidad de Stuttgart estimaron el coste en 230 € / MWh. [49]

En California , la energía eólica marina coincide con el consumo nocturno e invernal, cuando la demanda de la red es alta y la energía solar es baja . Uno de los pocos puertos lo suficientemente grandes como para preparar equipos eólicos marinos podría ser Humboldt Bay . [50]

La energía eólica marina flotante del Reino Unido podría alcanzar niveles "sin subsidios" a principios de la década de 2030, según un estudio completado por el Centro de excelencia eólica marina flotante de Catapult de energía renovable marina (ORE) (FOW CoE). [51]

El centro de investigación e innovación tecnológica líder en el Reino Unido para energía marina ORE Catapult ha elaborado un informe sobre la tecnología Tugdock: “Tugdock [52] es una tecnología muy prometedora que podría permitir desarrollos eólicos flotantes en sitios sin instalaciones portuarias adecuadas cercanas. También podría reducir los costos de montaje de la subestructura en un 10% en comparación con los métodos convencionales al reducir los requisitos para los costosos buques de carga pesada que son pocos y distantes entre sí ”. [53]

Inyección de pozo de petróleo [ editar ]

Cuando los campos petrolíferos se agotan, el operador inyecta agua para mantener alta la presión para la recuperación secundaria . Esto requiere energía, pero instalar turbinas de gas significa detener el proceso de extracción y perder valiosos ingresos. La sociedad de clasificación DNV GL ha calculado que en algunos casos un aerogenerador flotante puede proporcionar económicamente energía para inyección, ya que la plataforma petrolífera puede seguir produciendo, evitando una pausa costosa. [21] [54]

En 2016, DNV GL, ExxonMobil y otros aprobaron cálculos de ahorro de $ 3 / barril de petróleo usando un Hywind de 6MW en lugar de motores tradicionales, impulsando dos bombas de 2MW que inyectan agua en un pozo de petróleo en alta mar . Se pueden inyectar al menos 44.000 barriles de agua procesada por día, incluso en los tranquilos días de junio. [55] [56] [57] El proyecto comenzó las pruebas de laboratorio en 2017. [58]

Parques eólicos flotantes [ editar ]

Hywind Scotland tiene 5 turbinas flotantes con una capacidad total de 30 MW, y opera desde 2017. [5] Japón tiene 4 turbinas flotantes con una capacidad combinada de 16 MW. [59]

Propuestas [ editar ]

En 2011, Japón planeó construir un parque eólico flotante piloto, con seis turbinas de 2 megavatios, frente a la costa de Fukushima en el noreste de Japón, donde el desastre nuclear de Fukushima Daiichi creó escasez de energía eléctrica. [60] [61] Una vez que se complete la fase de evaluación en 2016, "Japón planea construir hasta 80 turbinas eólicas flotantes frente a Fukushima para 2020". [60] Se espera que el costo esté en el rango de 10 a 20 mil millones de yenes durante cinco años para construir las primeras seis turbinas eólicas flotantes. [62] En 2011, algunas empresas extranjeras también habían planeado presentar ofertas por el gran parque eólico flotante de 1 GW que el Japón esperaba construir para 2020. [63] En marzo de 2012,El Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón aprobó un proyecto de 12.500 millones de yenes (154 millones de dólares) para poner a flotar un Fuji de 2 MW en marzo de 2013 y dos Mitsubishi hidráulicos SeaAngel de 7 MW más tarde a unos 20-40 km de la costa en 100-150 metros. de profundidad del agua. La Asociación Japonesa de Energía Eólica afirma un potencial de 519 GW de capacidad eólica marina flotante en Japón. [64] La primera turbina Hitachi de 2 MW entró en funcionamiento en noviembre de 2013, [65] [66] y tiene un factor de capacidad del 32% y un transformador flotante (véase también la Lista de parques eólicos marinos en Japón ). Dos turbinas más grandes de 5 y 7 MW no han tenido éxito. [67]En 2018, NEDO anunció dos licitaciones que se lanzarán a principios de febrero, con el objetivo de apoyar el desarrollo de proyectos eólicos marinos de fondo fijo y flotante en el país. [68]

El estado estadounidense de Maine solicitó propuestas en septiembre de 2010 para construir un parque eólico flotante. La RFP [se necesita aclaración ] busca propuestas para 25 MW de capacidad eólica marina en aguas profundas para suministrar energía durante un período de contrato a largo plazo de 20 años en el Golfo de Maine . Las propuestas debían presentarse en mayo de 2011. [69] [70] En abril de 2012, Statoil recibió la aprobación regulatoria estatal para construir un gran parque eólico de demostración de cuatro unidades frente a la costa de Maine. [71] En abril de 2013 , Statoil North America estaba desarrollando el parque eólico Hywind 2 de 4 torres y 12-15 MW para colocarlo a 20 kilómetros de la costa este de Maine.en 140-158 metros (459-518 pies) de profundidad en el océano Atlántico . Al igual que la primera instalación de Hywind en Noruega, la base de la turbina será un flotador de mástil . [72] La Comisión de Servicios Públicos del Estado de Maine votó a favor de aprobar la construcción y financiar el proyecto de 120 millones de dólares EE.UU. añadiendo aproximadamente 75 centavos al mes al consumidor minorista medio de electricidad. La energía podría fluir a la red no antes de 2016. [73] Como resultado de la legislación de 2013 [74] del estado de Maine , Statoil suspendió el proyecto de desarrollo de turbinas eólicas flotantes Hywind Maine en julio de 2013. La legislación requirió elLa Comisión de Servicios Públicos de Maine emprenderá una segunda ronda de licitaciones para los sitios eólicos marinos con un conjunto diferente de reglas básicas, lo que posteriormente llevó a Statoil a suspenderlo debido a una mayor incertidumbre y riesgo en el proyecto. Statoil está considerando otras ubicaciones para su proyecto de demostración inicial en EE. UU. [75] Algunos proveedores que podrían presentar una oferta por el proyecto propuesto en Maine expresaron su preocupación en 2010 sobre cómo lidiar con el entorno regulatorio de los Estados Unidos . Dado que el sitio propuesto se encuentra en aguas federales, los desarrolladores necesitarían un permiso del Servicio de Gestión de Minerales de EE. UU . , "Que tardó más de siete años en aprobar un proyecto eólico de aguas poco profundas aún por construir frente a Cape Cod " ( Cape Viento). "La incertidumbre sobre los obstáculos regulatorios en los Estados Unidos ... es 'el talón de Aquiles' de las ambiciones de Maine para el viento en aguas profundas". [70]

En agosto de 2019, Enova otorgó NOK 2.3 mil millones a Equinor por un parque eólico flotante NOK5 mil millones de 88 MW llamado Hywind Tampen, con el propósito de reducir los costos de tecnología y suministrar energía a los campos petrolíferos de Snorre y Gullfaks a partir de 2022. [76]

Investigación [ editar ]

El modelado a escala y el modelado por computadora intentan predecir el comportamiento de las turbinas eólicas a gran escala para evitar costosas fallas y expandir el uso de la energía eólica marina de cimientos fijos a flotantes. Los temas de investigación en este campo incluyen:

Modelos de computadora [ editar ]

  • Visión general de los cálculos dinámicos integrados para turbinas eólicas marinas flotantes [77]
  • Respuesta aerohidro-servoelástica totalmente acoplada; una herramienta de investigación básica para validar nuevos diseños [43]

Modelos a escala [ editar ]

  • Estudios de tanques de agua en plataformas con patas de tensión a escala 1: 100 y plataformas Spar Buoy [78]
  • Dependencia de la respuesta dinámica en la configuración del amarre [79] [ se necesita una cita completa ]

Otras aplicaciones [ editar ]

Como son aptas para remolcar, las unidades de turbinas eólicas flotantes se pueden reubicar en cualquier lugar del mar sin mucho costo adicional. Por lo tanto, se pueden utilizar como unidades de prueba prototipo para evaluar prácticamente la adecuación del diseño y el potencial de energía eólica de los posibles emplazamientos.

Cuando la transmisión de energía eólica generada a tierras cercanas no es económica, la energía se puede utilizar en aplicaciones de energía a gas para producir gas hidrógeno , amoníaco / urea , desalinización de agua por ósmosis inversa , gas natural , GLP , alquilato / gasolina , etc. plataformas flotantes que se pueden transportar fácilmente a los centros de consumo cercanos. [80]

Las turbinas eólicas flotantes se pueden utilizar para proporcionar fuerza motriz para lograr un afloramiento artificial de aguas profundas del océano ricas en nutrientes hacia la superficie para mejorar el crecimiento de la pesca en áreas con clima tropical y templado. [81] Aunque el agua de mar profunda (por debajo de los 50 metros de profundidad) es rica en nutrientes como nitrógeno y fósforo, el crecimiento del fitoplancton es deficiente debido a la ausencia de luz solar. Los caladeros de pesca oceánicos más productivos se encuentran en mares de agua fría en latitudes altas donde se produce el afloramiento natural de las aguas profundas debido a la termoclina inversa.temperaturas. La electricidad generada por la turbina eólica flotante se utilizaría para impulsar bombas de agua de alto flujo y baja altura para extraer agua fría de menos de 50 metros de profundidad y mezclarla con agua superficial caliente mediante eductores antes de liberarla en el mar. Mar Mediterráneo , Mar Negro , Mar Caspio , Mar Rojo , Golfo Pérsico , lagos de aguas profundas / reservorios son adecuados para el afloramiento artificial para mejorar la captura de peces económicamente. Estas unidades también pueden ser de tipo móvil para aprovechar los vientos favorables estacionales durante todo el año.

Conceptos de diseño flotante [ editar ]

Eolink [ editar ]

Aerogenerador flotante de un solo punto de amarre Eolink

La turbina eólica flotante Eolink es una tecnología de sistema de amarre de un solo punto. La estructura patentada de esta empresa francesa con sede en Plouzané es un casco flotante semisumergible con estructura piramidal de 4 mástiles. La estructura soporta la turbina mediante 2 mástiles a barlovento y 2 a favor del viento. Da más espacio para las cuchillas y distribuye el estrés. A diferencia de la mayoría de las turbinas eólicas flotantes, la turbina gira alrededor de su único punto de amarre para enfrentarse al viento. El punto de pivote asegura el enlace mecánico y eléctrico entre la turbina y el fondo del mar. La red Eolink conectó su primer demostrador a escala 1/10 de la turbina eólica de 12 MW en abril de 2018. [82]

DeepWind [ editar ]

El Laboratorio Nacional de Energía Sostenible Risø DTU y 11 socios internacionales comenzaron un programa de 4 años llamado DeepWind en octubre de 2010 para crear y probar turbinas eólicas flotantes de eje vertical económicas de hasta 20 MW. El programa es compatible con los € 3 millones a través EG Séptimo Programa Marco . [83] [84] Los socios incluyen a TUDelft , la Universidad de Aalborg , SINTEF , Equinor y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de los Estados Unidos . [85]

Flowocean [ editar ]

Flowocean es una empresa de tecnología sueca con su propia tecnología patentada para energía eólica marina flotante con sede en la ciudad de Västerås, Suecia. FLOW es una tecnología de turbina eólica marina flotante semisumergible con dos generadores de turbina eólica en una plataforma flotante. La estructura veletas de forma pasiva para que los aerogeneradores estén siempre de cara al viento. La tecnología Flow es una combinación de Tension Leg Platform (TLP) y Semi-Sumergible que le da a la unidad Flow los beneficios de ambos principios y permite que la unidad sea robusta y ligera.

Flowocean ha desarrollado un diseño patentado para plantas de energía eólica marina flotantes con el objetivo de hacer que la energía eólica marina flotante sea rentable. FLOW se puede considerar un conjunto de tres sistemas, el flotador, la boya y el sistema de amarre. El flotador es toda estructura que está girando. La boya es de tipo torreta, está amarrada al fondo del mar y contiene un cojinete que permite que el flotador gire libremente a su alrededor. El sistema de amarre es el conjunto de componentes que anclan la boya al fondo marino, es decir, amarras / cabos / cadenas, topes de cadena y anclas. Las unidades FLOW están altamente estandarizadas con todos los subsistemas bien probados. Los sistemas de amarre y cableado de parques eólicos entre conjuntos se comparten entre las unidades.

GICON [ editar ]

El GICON-TLP es un sistema de subestructura flotante basado en una plataforma de patas de tensión (TLP) desarrollado por GICON GmbH. [86] El sistema se puede desplegar desde una profundidad de agua de 45 a 350 metros. Consta de seis componentes principales: cuatro cuerpos de flotabilidad, tuberías horizontales para base estructural, tuberías verticales que pasan por la línea de agua, pilotes en ángulo para conexión con la pieza de transición. Los nodos de fundición se utilizan para conectar todos los componentes. El TLP puede equiparse con una turbina eólica marina en un rango de 6 a 10 MW.

El GICON-TLP se ancla al fondo del mar mediante cuatro amarres pretensados ​​con un ancla flotante a base de gravedad de hormigón. No es necesario hincar ni perforar para el anclaje. Todas las cuerdas están conectadas en las esquinas del sistema de base cuadrada. El TLP para una turbina eólica de 6MW está siendo desarrollado actualmente por el Grupo GICON y su socio clave, la Cátedra Endowed for Wind Energy Technology (LWET) de la Universidad de Rostock, utilizando componentes compuestos prefabricados de acero y hormigón en combinación con componentes de acero. [87] Un enfoque principal del diseño de TLP es la modularidad y la posibilidad de montaje en cualquier dique seco cerca del lugar de instalación y sin el uso de embarcaciones de construcción. [88] [89] Una vez que se alcanza la ubicación en alta mar, las juntas del TLP y el ancla se desacoplarán y el ancla por gravedad se bajará utilizando agua de lastre. Una vez que el ancla ha llegado al fondo, se llena de arena. Una característica única del sistema es la suficiente estabilidad de flotación tanto durante el transporte como durante las operaciones.

En octubre de 2017, se llevaron a cabo pruebas de modelos en las instalaciones de prueba de modelos de la École Centrale de Nantes (ECN) francesa con el modelo 1:50 del GICON®-TLP incl. turbina eólica. [90] Según esta prueba, se alcanzó un TRL de 5.

Ideol [ editar ]

Subestructura flotante de acero diseñada por Ideol para el proyecto NEDO de 3,2 MW (Japón) basado en tecnología Ideol, totalmente revestido en dique seco antes de la instalación del aerogenerador
Aerogenerador flotante de 2MW de Ideol instalado frente a Francia

Los ingenieros de Ideol han desarrollado y patentado una cimentación flotante en forma de anillo basada en un sistema de apertura central (Damping Pool) que se utiliza para optimizar la cimentación + la estabilidad de la turbina eólica. Como tal, el agua chapoteando contenida en esta abertura central contrarresta las oscilaciones del flotador inducidas por el oleaje. Las líneas de amarre fijadas a los cimientos simplemente se unen al lecho marino para mantener el conjunto en su posición. Esta cimentación flotante es compatible con todos los aerogeneradores sin ninguna modificación y tiene unas dimensiones reducidas (de 36 a 55 metros por lado para un aerogenerador entre 2 y 8 MW). Fabricable en hormigón o acero, esta base flotante permite la construcción local cerca de los sitios del proyecto.

Ideol lidera el proyecto FLOATGEN, [91] un proyecto de demostración de turbina eólica flotante basado en la tecnología de Ideol, construido por Bouygues Travaux Publics y operativo frente a la costa de Le Croisic en el sitio de experimentación en alta mar de Ecole Centrale de Nantes (SEM-REV). La construcción de este proyecto, la primera turbina eólica marina de Francia con una capacidad de 2 MW, se completó en abril de 2018 y la unidad se instaló en el sitio en agosto de 2018. Para el mes de febrero de 2020, tenía una disponibilidad del 95% y una capacidad factor de 66%. [92]

En agosto de 2018, el conglomerado japonés Hitachi Zosen instaló a 15 km al este del puerto de Kitakyushu Hibiki, el segundo demostrador con un aerogenerador de dos palas de Aerodyn Energiesysteme GmbH de 3,2 MW. Ideol desarrolló el diseño de este casco de acero que se fabricó en un dique seco japonés. [93]

En agosto de 2017, el gobierno francés seleccionó a Eolmed, un consorcio liderado por el desarrollador francés de energías renovables Quadran en asociación con Ideol, Bouygues Travaux Publics y Senvion, para el desarrollo y construcción de un parque eólico marino flotante mediterráneo de 25MW a 15 km de la ciudad costera. de Gruissan (Languedoc-Rosellón), prevista para 2020. [94]

Nautica Windpower [ editar ]

Nautica Windpower ha propuesto una técnica para reducir potencialmente el peso, la complejidad y los costos del sistema para los sitios de aguas profundas. Se han realizado pruebas de modelos a escala en aguas abiertas (septiembre de 2007) en el lago Erie y en 2010 se realizó un modelo de dinámica estructural para diseños más grandes. [95] La turbina flotante avanzada (AFT) de Nautica Windpower utiliza una sola línea de amarre y una configuración de rotor de dos palas a favor del viento que es tolerante a la deflexión y se alinea con el viento sin un sistema de guiñada activo. Los diseños de turbinas de dos palas a favor del viento que pueden adaptarse a la flexibilidad de las palas prolongarán potencialmente la vida útil de las palas, disminuirán las cargas del sistema estructural y reducirán las necesidades de mantenimiento en alta mar, lo que reducirá los costos del ciclo de vida. [96]

SeaTwirl [ editar ]

SeaTwirl desarrolla una turbina eólica flotante de eje vertical (VAWT). El diseño tenía la intención de almacenar energía en un volante , por lo tanto, la energía podría producirse incluso después de que el viento dejara de soplar. [97] El flotador se basa en una solución SPAR y gira junto con la turbina. El concepto limita la necesidad de piezas móviles y cojinetes en la región del cubo. SeaTwirl tiene su sede en Gotemburgo, Suecia, y está registrada en el mercado de crecimiento europeo First North. SeaTwirl desplegó su primer aerogenerador flotante conectado a la red frente a la costa de Suecia en agosto de 2011. Fue probado y desmantelado. [98] En 2015, SeaTwirl lanzó un prototipo de 30 kW en el archipiélago de Suecia que está conectado a la red en Lysekil. La compañía tenía como objetivo escalar el concepto con una turbina de 1MW en 2020. El concepto es escalable para tamaños muy superiores a 10MW.

VolturnUS [ editar ]

El diseño de VolturnUS utiliza un casco flotante semisumergible de concreto y una torre de materiales compuestos diseñados para reducir tanto los costos de capital como de operación y mantenimiento, y para permitir la fabricación local.

VolturnUS es la primera turbina eólica flotante conectada a la red de América del Norte. Fue bajado al río Penobscot en Maine el 31 de mayo de 2013 por el Centro de Estructuras y Compuestos Avanzados de la Universidad de Maine y sus socios. [99] [100] Durante su despliegue, experimentó numerosos eventos de tormenta representativos de las condiciones ambientales de diseño prescritas por la Guía para la construcción y clasificación de turbinas eólicas marinas flotantes (ABS) de la Oficina Estadounidense de Transporte Marítimo, 2013. [101]

La tecnología de casco de hormigón flotante VolturnUS puede soportar turbinas eólicas en profundidades de agua de 45 mo más. Con 12 estimaciones de costos independientes de todo EE. UU. Y el mundo, se ha descubierto que reduce significativamente los costos en comparación con los sistemas flotantes existentes. El diseño también ha recibido una revisión completa de ingeniería de terceros. [102]

En junio de 2016, el proyecto New England Aqua Ventus I dirigido por UMaine ganó el estatus de primer nivel del Programa de Demostración de Tecnología Avanzada del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) para la energía eólica marina. Esto significa que el proyecto Aqua Ventus ahora es automáticamente elegible para $ 39,9 millones adicionales en fondos de construcción del DOE, siempre que el proyecto continúe cumpliendo sus hitos.

WindFloat [ editar ]

Video externo
icono de video Un video que describe el WindFloat.
Un diagrama del sistema WindFloat.

WindFloat es una base flotante para turbinas eólicas marinas diseñada y patentada por Principle Power . Un prototipo a gran escala fue construido en 2011 por Windplus, una empresa conjunta entre EDP , Repsol , Principle Power, A. Silva Matos, Inovcapital y FAI. [103] El sistema completo se ensambló y puso en servicio en tierra, incluida la turbina. Luego, toda la estructura fue remolcada en húmedo 400 kilómetros (250 millas) (desde el sur hasta el norte de Portugal) hasta su ubicación final instalada a 5 kilómetros (3,1 millas) de la costa de Aguçadoura, Portugal , anteriormente Aguçadoura Wave Farm . El WindFloat estaba equipado con una turbina Vestas v80 de 2.0 megavatios[104] y la instalación se completó el 22 de octubre de 2011. Un año después, la turbina había producido 3 GWh. [105] El coste de este proyecto es de unos 20 millones de euros (unos 26 millones de dólares EE.UU.). Esta única turbina eólica puede producir energía para 1300 hogares. [106] Operó hasta 2016 y sobrevivió a las tormentas sin sufrir daños. [107]

Principle Power estaba planeando un proyecto WindFloat de 30 MW en 2013 utilizando turbinas Siemens de 6 MW en 366 m de agua cerca de Coos Bay, Oregon, para estar operativo en 2017, [108] pero el proyecto ha sido cancelado desde entonces. [109]

Se informa que la estructura metálica submarina mejora la estabilidad dinámica, mientras mantiene un calado poco profundo , [103] amortiguando el movimiento inducido por las olas y la turbina [110] utilizando una plataforma triangular de tres columnas con la turbina eólica colocada en una de las tres columnas . A continuación, la plataforma triangular se "amarra" mediante un amarre de catenaria convencional que consta de cuatro líneas, dos de las cuales están conectadas a la columna que soporta la turbina, creando así un "amarre asimétrico". [111] A medida que el viento cambia de dirección y cambia las cargas en la turbina y los cimientos, un sistema secundario de ajuste del casco desplaza el agua de lastre entre cada una de las tres columnas. [112] Esto permite que la plataforma mantenga la quilla uniforme mientras produce la máxima cantidad de energía. Esto contrasta con otros conceptos flotantes que han implementado estrategias de control que desactivan la potencia de la turbina para compensar los cambios en el momento de vuelco inducido por el empuje de la turbina. [ cita requerida ] Esta tecnología podría permitir que las turbinas eólicas se ubiquen en áreas marinas que antes se consideraban inaccesibles, áreas con una profundidad de agua superior a 40 my recursos eólicos más potentes que los que suelen encontrar los parques eólicos marinos de aguas poco profundas. [113]

Un proyecto WindFloat de 25 MW recibió el permiso del gobierno en diciembre de 2016, y la UE financió el cable de transmisión de 48 millones de euros. Se espera que el proyecto de 100 millones de euros esté financiado en 2017 y esté operativo en 2019. [114] Tres estructuras con turbinas Vestas de 8 MW fueron remolcadas al mar en 2019. [107]

Un WindFloat con una turbina Vestas de 2 MW instalada cerca de Escocia comenzó a suministrar energía a fines de 2018. [115]

En enero de 2020, la primera de las tres turbinas MHI Vestas de 8,4 megavatios de WindFloat estaba en funcionamiento. La energía se transmite a una subestación a 12 millas de distancia en la costa, a través de un cable anclado al fondo del mar a una profundidad de unos 100 metros. [116]

Otros [ editar ]

En el parque eólico marino Vindeby se instaló una planta combinada de energía eólica y de olas flotantes en 2010. [117] [118] [119]

La Agencia Internacional de Energía (IEA), bajo los auspicios de su iniciativa Offshore Code Comparison Collaboration (OC3), completó el diseño de alto nivel y el modelado de simulación del sistema OC-3 Hywind en 2010, una turbina eólica de 5 MW que se instalará en una boya de mástil flotante , amarrada con líneas de amarre de catenaria, en una profundidad de agua de 320 metros. La plataforma de boyas de mástil se extendería 120 metros por debajo de la superficie y la masa de dicho sistema, incluido el lastre , superaría los 7,4 millones de kg. [120]

VertiWind es un diseño de turbina eólica flotante de eje vertical creado por Nenuphar [121] [ cita completa necesaria ] cuyo sistema de amarre y flotador están diseñados por Technip. [122] [ se necesita una cita completa ] [se necesita una fuente no primaria ] [123]

El ex director de Siemens, Henrik Stiesdal, propuso un proyecto de código abierto en 2015 para ser evaluado por DNV GL . Sugiere el uso de plataformas de patas de tensión con tanques presurizados reemplazables anclados a paredes de chapa . [124] [125] [126] Shell y Tepco son socios en el proyecto, con un prototipo de 3,6 MW en construcción. [127] [128]

Tugdock Limited [129] recibe apoyo de la agencia de desarrollo Marine-i de Cornwall e Isles of Scilly, que brinda apoyo a la plataforma Tugdock diseñada para ayudar con la construcción y el lanzamiento de turbinas eólicas marinas flotantes. [130]

PivotBuoy recibió una financiación de la UE de 4 millones de euros en 2019 para instalar una turbina a favor del viento de 225 kW en la Plataforma Oceánica de las Islas Canarias . [131]

Ver también [ editar ]

  • Energía eólica
  • Lista de parques eólicos marinos
  • Aerogenerador aerotransportado
  • Central nuclear flotante
  • Conversión de energía térmica oceánica

Referencias [ editar ]

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Bibliografía [ editar ]

  • Torsten Thomas: Soluciones para cimentaciones flotantes . En: Ship & Offshore , No. 5/2014, p 30–33, DVV Media Group, Hamburgo 2014, ISSN 2191-0057 

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