Medidas de protección para aerogeneradores marinos

Protección anti-corrosión

La anti-corrosión es un aspecto muy importante en la protección de las turbinas eólicas marinas contra el daño causado por la erosión. A diferencia de otras instalaciones costa afuera, como plataformas petroleras, las medidas de reparación y mantenimiento,para las turbinas eólicas costa afuera podrían ser muy difíciles y costosas. Por lo tanto, las medidas de protección contra la corrosión para las turbinas eólicas marinas deberían tener las características de un excelente efecto anti-corrosión, un método de construcción sencillo, una vida útil prolongada y sin mantenimiento y trabajo de gestión.

Muchas turbinas eólicas marinas que operan ahora están equipadas con un paquete anti-corrosión y estas medidas deben prevenir la corrosión tanto en el interior como en el exterior de la turbina, que son principalmente su góndola y estructura de soporte. La protección anti-corrosión en el interior de la góndola se puede lograr manteniendo el aire seco.

•  Para las turbinas de viento utilizadas en el parque eólico de Nysted en Dinamarca, se aplica un sistema de aire acondicionado local en el interior de la góndola para garantizar una humedad relativa baja y una torre hermética.
•  La anti-corrosión dentro de las góndolas de la turbina eólica en el parque eólico de Middelgrunden se realiza con la ayuda del sistema de jadeo mejorado y creando un estado seco dentro de la turbina. Toda la máquina está sellada y el engranaje y el generador se enfrían mediante intercambiadores de calor que reciclan el aire utilizado en el sistema de refrigeración de aire.

La humedad relativa interior puede mantenerse dentro del límite de riesgo de corrosión del acero con la ayuda de dispositivos de deshumidificación instalados en la torre de la turbina y la góndola. Además, algunos componentes eléctricos importantes, como el generador y los sistemas de control, también están equipados con sistemas de calefacción en espera para evitar la condensación incluso durante un cambio rápido de la temperatura ambiente.

Según la extensión de corrosión de la estructura de acero en diferentes ubicaciones, la estructura de soporte de la turbina eólica que requiere protección se puede dividir en área atmosférica, área sumergida, zona de chapoteo y zona del lecho marino, en la que la corrosión de la estructura de acero ocurrió la zona de salpicaduras es más grave debido a los efectos combinados del agua de mar y el aire cargado de sal del medio marino. Los métodos actuales utilizados para la protección exterior contra la corrosión de la turbina eólica marina se componen principalmente de una mayor tolerancia a la corrosión, protección catódica, recubrimiento y pulverización. Los recubrimientos pintados son los tratamientos anti-corrosión más comunes, que se desarrollan para plataformas marinas y ahora se adaptan a las turbinas eólicas. A lo largo de los años, se han llevado a cabo muchas investigaciones sobre materiales y sistemas de revestimiento eficaces, duraderos y respetuosos con el medio ambiente para parques eólicos marinos. Las superficies con funciones integradas, revestimientos multifuncionales y sistemas de capas basadas son algunos ejemplos de soluciones tecnológicas pioneras que se están desarrollando actualmente. Además, también hay muchas más soluciones de revestimiento que se han investigado para su uso en alta mar con el fin de mejorar la eficiencia durante el proceso de fabricación, como menos capas y una cura más rápida que conduce a una mejor productividad.

La protección catódica es otro método frecuentemente utilizado para proteger las turbinas marinas. Hay dos métodos básicos de aplicación de protección catódica que se conocen como ánodos de sacrificio y protección catódica de corriente impresa (ICCP). Se ha descubierto que los ánodos sacrificatorios pueden contaminar el medio ambiente marino al liberar miles de toneladas de zinc o aluminio en cuerpos de agua cada año. Por lo tanto, al ser ambientalmente seguro y eléctricamente eficiente, el sistema ICCP es ahora la solución más elegante para las turbinas eólicas marinas.

Anti-tifón

Un tifón puede representar un riesgo significativo para el desarrollo de parques eólicos marinos. La velocidad extrema del viento, la turbulencia inusual y el cambio repentino en la dirección del viento son las principales características del tifón y también las principales causas del daño a los componentes vitales de las turbinas eólicas, destruyendo las palas de la turbina, las góndolas e incluso las torres. Por lo tanto, el diseño de las turbinas eólicas marinas debe cumplir con los requisitos anti-tifón en áreas con una alta frecuencia de los mismos. En la actualidad, el diseño de las turbinas eólicas en el mundo debe estar en conformidad con ciertos estándares profesionales para garantizar que estas continúen funcionando de manera confiable en condiciones ambientales operacionales estándar. Sin embargo, la mayoría de estos estándares técnicos y profesionales aplicables se basan en el clima y el medioambiente de Europa, ya que Europa ha sido el primer desarrollador de tecnología de turbinas eólicas y también se han convertido en uno de los primeros líderes en este desarrollo tecnológico. Las turbinas eólicas diseñadas y certificadas de acuerdo con estas normas pueden no ser capaces de operar de manera segura en condiciones ambientales extremas como los tifones que ocurren con mayor frecuencia en una región del Pacífico occidental y el este de Asia, especialmente China, Taiwán y Japón. Por lo tanto, el desarrollo de parques eólicos marinos en China tiene que superar el difícil desafío de diseñar equipos que puedan resistir las velocidades destructivas del viento con el fin de explotar completamente los vastos recursos de energía eólica marina en estas áreas. Los estudios han demostrado que las cargas de viento extremadamente altas y el retraso en el sistema de control son dos problemas críticos y en la actualidad muchos fabricantes de turbinas eólicas de Asia están involucrados en el desarrollo de nuevas tecnologías anti-tifón para abordar estos problemas.

Mitsubishi Heavy Industries Ltd. en Japón ha presentado un nuevo concepto llamado Smart-Yaw Concept para reducir las cargas en el momento de fuertes vientos. Esta técnica utiliza propiedades similares a las veletas. Si hay un viento fuerte, la góndola de la turbina puede girar hacia abajo, aliviando así la carga.

El MWT-1000A equipado con este sistema ha resistido con éxito la ráfaga que excede la velocidad máxima instantánea del viento de 70 m/s y ha sobrevivido a golpes de tifones. Varios aerogeneradores anti-tifón también están siendo desarrollados por fabricantes de turbinas eólicas chinas como Dongfang Electric, Shanghai Electric y Guangdong Mingyang energía eólica.

Sin embargo, las tecnologías clave involucradas y el rendimiento de estas turbinas durante los tifones aún no están disponibles para el público. Algunos expertos chinos han sugerido que, cuando se produzca el tifón, se puedan adoptar suspensiones temporales de las operaciones de la turbina o la aplicación de la energía de reserva para garantizar el control óptimo de los sistemas de las turbinas eólicas. Sin embargo, suspender la operación de la turbina durante los tifones tendrá un efecto negativo en la economía de los parques eólicos y el uso de la energía de reserva para el control de la turbina aún necesita más estudio para garantizar su validez. Otras investigaciones en curso también se centran en las palas y la torre.