En la evolución de la eólicamarina se ha superado con éxito tecnológico la instalación de aerogeneradores en aguas poco profundas (<40m) mediante subestructuras fijadas al lecho marino, principalmente con la solución de monopilote o jacket. Sin embargo, los emplazamientos en aguas poco profundas son limitados y se prevé para la próxima década un gran desarrollo de la solución de subestructura flotante para grandes parques eólicos marinos, que permitirá acceder a localizaciones con gran potencial eólico en zonas de aguas muy profundas. CENER ha centrado sus esfuerzos de investigación y desarrollo principalmente en las soluciones de subestructura flotante, anticipando que los retos tecnológicos en éstas serán mayores que en las fijas y resultarán clave para ofrecer una solución con un COE competitivo. Para garantizar una vida de diseño de 20 años la interacción que existe entre el aerogenerador y la subestructura flotante es crítica, al igual que la relación que hay entre la subestructura y el sistema de fondeo que evita su deriva. Los análisis realizados por los investigadores de CENER detectaron una carencia en las herramientas y modelos utilizados en la fase de diseño para el cálculo integrado del sistema en su conjunto. En ocasiones se considera válido despreciar interacciones entre el aerogenerador, la plataforma y la dinámica del sistema de fondeo, sin realizar un estudio metodológico del impacto que esto supone, por ejemplo, en las cargas de diseño de los diferentes componentes del aerogenerador para cada tipología de subestructura. Entre las diversas líneas de investigación en eólica marina flotante que está desarrollando CENER, una de ellas se centra en el desarrollo de un modelo para la simulación de las líneas de fondeo. Este modelo puede integrarse en distintas herramientas de cálculo y permite obtener resultados con mayor fidelidad a la dinámica real del aerogenerador flotante en el mar. El enfoque tecnológico. Soluciones de diseño El cálculo de las cargas en el diseño de los aerogeneradores flotantes requiere herramientas The technological evolution of offshore wind power has successfully resulted in the installation of wind turbines in shallow water (<40 m) by means of substructures fixed to the seabed, mainly using the monopile or jacket solution. However, shallow water sites are limited and forecasts point to the massive deployment of the floating substructure solution for large offshore wind farms over the next decade that will give access to sites with huge wind power potential in very deep water. CENER has mainly focused its R&D work on floating structure solutions, anticipating that the technological challenges will be greater than in fixed solutions and will play a key role in achieving a competitive COE. To guarantee a 20-year design life, the interaction existing between the wind turbine and the floating substructure is critical, as is the relationship between the substructure and the mooring system used to avoid drift. Analyses undertaken by CENER’s researchers identified a deficiency in the tools and models used during the design phase to achieve a comprehensive calculation of the system as a whole. Sometimes certain interactions between the wind turbine, the platform and the dynamics of the mooring lines are disregarded without a methodological study on the impact that this assumption has, for example, on the design loads of the different wind turbine components for each type of substructure. One of the many research lines into floating offshore wind power being developed by CENER focuses on the implementation of a model to simulate the mooring lines. This model can be integrated into different calculation tools and achieve results that better replicate the actual dynamics of the floating wind turbine at sea. The technological approach. Design solutions Calculating design loads for floating offshore wind turbines requires timeIMPORTANCIA DE LA DINÁMICA DE LOS FONDEOS EN EL DISEÑO DE AEROGENERADORES MARINOS FLOTANTES La reducción del coste de producción eléctrica mediante eólica marina requiere la resolución de una serie de retos tecnológicos, que van desde el diseño del aerogenerador y la subestructura hasta la instalación, puesta en marcha y mantenimiento del sistema. Estos retos están asociados a las condiciones ambientales del mar, más exigentes que en la eólica terrestre, a la dinámica del sistema (en particular si es flotante), que afecta al diseño de control y a la complejidad de las herramientas de análisis y simulación, así como a las operaciones de instalación y mantenimiento que requieren una logística que puede encarecer de manera importante el proyecto. CENER (Centro Nacional de Energías Renovables) ha hecho una apuesta firme por el desarrollo tecnológico de la eólica marina en los últimos 10 años. La experiencia acumulada por los técnicos del Departamento de Energía Eólica de CENER en diversos proyectos les permite ofrecer soluciones a estos retos, contribuyendo a generar una tecnología competitiva y a lograr un coste de la energía (COE) eficiente en el mercado energético actual. THE IMPORTANCE OF MOORING DYNAMICS IN THE DESIGN OF OFFSHORE FLOATING WIND TURBINES Reducing the cost of electricity production through offshore wind power involves addressing a series of technological challenges, that range from the design of the wind turbine and its substructure to the installation, commissioning and maintenance of the system. These challenges are linked to the environmental sea conditions, which are more demanding compared to onshore wind power, to the dynamics of the system (particularly if it is floating), which affects control design and the complexity of analysis and simulation tools, as well as the installation and maintenance operations requiring logistics that can significantly increase the cost of the project. CENER, Spain’s National Renewable Energy Centre, has been firmly committed to the technological development of offshore wind power over the last 10 years. The accumulated experience of CENER’sWind Energy Department technicians in a range of projects allows them to offer solutions to these challenges, helping to create a competitive technology and achieve an efficient cost of energy (COE) in today’s energy market. Foto cortesía de WindEurope Photo courtesy of WindEurope Eólica | Wind Power FuturEnergy | Septiembre September 2017 www.futurenergyweb.es 37
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