Nuevo diseño conceptual de subestación eólica marina
El pasado jueves 17 de diciembre tuvo lugar la presentación del nuevo proyecto de subestación eólica marina, Marin-el, en las instalaciones de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navales de Madrid, UPM. El proyecto está liderado por Iberdrola e impulsado por el Gobierno del País Vasco, y en el consorcio destaca la participación del centro tecnológico Tecnalia y el astillero La Naval, entre otras empresas del sector naval y renovable.
El proyecto ha sido presentado por Cristina Heredero, directora de Tecnología y Sostenibilidad de Renovables de Iberdrola; Ignacio Pantojo, coordinador del proyecto; Luis Pedrosa, director de la división de Energía y Medio Ambiente de Tecnalia, Elías Hidalgo, responsable del proyecto en La Naval, y los profesores de la Escuela Luis Pérez Rojas y Ricardo Zamora.
El proyecto de I+d Marin-el es un diseño conceptual de una subestación basado en las necesidades de los parques eólicos marinos en un futuro cercano, optimizada para operar en el mar del Norte, con una reducción de costes de instalación y transporte, y adaptada a distintas profundidades y tipologías de fondos marinos. Está pensado para los parques del futuro cercano, de una generación aproximada de 500 MW, ubicados a 50 km de la costa y a 50 m de profundidad.
Dada la tendencia de los parques a mayores distancias de la costa, aerogeneradores de mayor potencia y a mayor profundidad, este proyecto pretende estandarizar e innovar la tecnología para cubrir los retos actuales que presenta la eólica marina. Los principales objetivos de este proyecto son reforzar la industria vasca a la par que crear una instalación desatendida «autoinstalable». Es decir, una subestación que pueda ser operada a distancia y que pueda ser instalada minimizando el uso de buques especiales, que son los grandes condicionantes del elevado presupuesto y del programa de instalación de una subestación.
El concepto del diseño abarca:
• El topside, donde se alberga la subestación con los equipos eléctricos para transformar la energía producida para poder ser transportada a tierra.
• El sistema de autoelevación, que consiste en 6 patas integradas en el topside, que se deslizan a través del mismo y son colocadas sobre la jacket, elevando el topside por encima del nivel del mar mediante su movimiento vertical.
• Gabarra para el transporte del topside de tierra a la ubicación en el mar donde será colocado sobre la jacket.
• La jacket, estructura en celosía que se apoya en el fondo marino sirviendo de base para el topside, forma parte de la cimentación y se escogerá dependiendo de la profundidad.
Se trata de un diseño flexible, por tanto está pensado para poder sustituir la jacket por una plataforma de gravedad u otro sistema, o incluso ir anclado directamente al lecho marino.
A diferencia de otras subestaciones, este concepto sustituye el módulo de flotabilidad de la subestación por una gabarra, reutilizable, aligerando así el peso final de la estructura.
El concepto del topside donde será instalada la subestación consta de cuatro cubiertas: la cubierta de cables, la que contiene todo el equipo eléctrico, la que ubica todos los servicios auxiliares y servicios adicionales contemplando el caso de contar con operarios, y la cubierta de helipuerto.
Durante la presentación de Marin-el en la ETSIN se realizaron dos simulaciones de los ensayos que se han llevado a cabo los últimos meses en el canal de experiencias hidrodinámicas de la Escuela para el estudio de su comportamiento en la mar.
La primera simulación es de un ensayo de remolque. Dado que la barcaza no está autopropulsada, se realiza este ensayo para conocer la resistencia al avance, que determinará después las características de remolque que serán necesarias para remolcarla hasta la ubicación. El ensayo se realiza remolcando un modelo a escala 1:48 en aguas tranquilas y a varias velocidades.
La segunda simulación es el ensayo de instalación, donde se evalúan los movimientos del modelo con las olas generadas en el canal, y estudiar así la limitación frente a aceleraciones, es decir, se hallan las aceleraciones máximas de la estructura que permiten al equipo realizar las actividades de instalación de la subestación sobre la jacket. Para ello se ha construido el modelo de una jacket a escala que se ha dispuesto en el fondo del canal, sobre el cual se coloca la barcaza que transporta la subestación, sujetada mediante unas líneas que simulan el tiro a punto fijo que ejercerían los remolcadores en el mar.
Además de estos ensayos, cuya simulación se pudo ver en la presentación, se han llevado a cabo ensayos de remolque en olas y ensayos de instalación en condiciones extremas durante los meses de noviembre y diciembre en el canal de la ETSIN. Estos ensayos se prolongarán durante el mes de enero de 2016 trasladándose al tanque de la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM.
En el ensayo de remolque en aguas tranquilas se ha considerado una altura de ola significativa de hasta 3 m, periodos de entre 6 y 12 s, y velocidades entre 3 y 8 nudos. En el ensayo de instalación la altura significativa es de 1,5 m; y en el ensayo en condiciones extremas una altura de olas de hasta 14 m y periodos de olas entre 12 y 16 s.
En el consorcio, liderado por Iberdrola, participan Ingeteam, Ormazábal, Arteche y OASA, compañías que ofrecen soluciones innovadoras en el ámbito de las subestaciones. La Naval es la encargada de realizar el ejercicio de mejora del proceso de fabricación. Realiza el diseño de la gabarra y del proceso de fabricación tanto del topside como de la jacket. Tecnalia da soporte en el diseño tanto de la subestación como de la barcaza y la jacket.
El proyecto abarca varios frentes importantes. Por una partea afronta el diseño del transporte e instalación de la subestación, la barcaza y la jacket , y por otra lleva a cabo la actualización de diseños eléctricos para conseguir una reducción del 15% del tamaño de la subestación, con el objetivo de conseguir un topside más pequeño, sencillo y económico.
Dentro del proyecto también se ha evaluado el impacto medioambiental de la subestación propuesta a través de un análisis de su ciclo de vida, mediante el desarrollo de una herramienta para el estudio del ciclo de vida de cada uno de los componentes.
Todo ello, combinado con la persecución de un ahorro en el coste energético. Es decir, mediante un ecodiseño que permita el uso de materias primas menos críticas y menor consumo energético.
La siguiente fase del proyecto contempla la reducción de costes (optimización de la fabricación, la mejora del equipamiento)y la reducción de riesgos (la reducción del número de patas del sistema de autoelevación, de 6 a 4 patas, y el aumento de la altura de ola significativa en la instalación). Por último se llevará a cabo un análisis de negocio.
Los resultados finales serán presentados en mayo de 2016.
