En general, el tamaño y el peso de los
componentes de las turbinas eólicas marinas hacen que los puertos que soportan
estos proyectos sean relativamente únicos en comparación con el puerto típico.
Los siete factores principales que son
especialmente importantes para los puertos que manejan componentes eólicos
marinos son los siguientes:
·
Acceso
- Ancho del canal de acceso al puerto y capacidad
de giro.
- Acceso al puerto garantizado y control de
las profundidades del agua.
- Barrera aérea (es decir, espacio libre en
el puente, alturas de grúa portuaria), también conocida como "corriente de
aire")
- Número de amarres.
·
Muelle
- Longitud del muelle.
- Capacidad de carga del muelle.
- Capacidad de carga según el fondo marino
en el muelle.
·
Almacenamiento
- Capacidad de carga de las rutas de transporte
entre el muelle y las áreas de almacenamiento.
- Capacidad de carga del (de las) área (s)
de almacenamiento.
- Tamaño del área de almacenamiento.
·
Capacidad de
Roll-On / Roll-Off (Ro-Ro)
- Ancho y altura del Ro-Ro
- Capacidad de carga de amarre y rampas
Ro-Ro.
·
Grúas
- Capacidades de grúas en el puerto.
- Restricciones de altura de grúa.
·
Infraestructura de
transporte
·
Ubicación
- Distancia de tránsito del barco a las
áreas de energía eólica.
- Disponibilidad de mano de obra
calificada.
A continuación se desarrollaran las
principales características que deben de tener los puertos de fabricación, operación
y mantenimiento y almacenaje así como las necesidades de cada componente.
Puertos
de fabricación
Los puertos que albergan actividades de
fabricación tendrán requisitos específicos para esas actividades. Las
siguientes consideraciones son importantes al desarrollar estos puertos.
• Acceso de embarcaciones: los puertos que
soportan las actividades de fabricación de componentes de turbinas, cimientos,
cables, etc., comparten los mismos requisitos de acceso de embarcaciones que
los puertos de almacenaje, ya que los componentes a menudo se transportan desde
las instalaciones de fabricación hasta el puerto de almacenaje.
• Requisitos específicos para la
fabricación: los puertos de fabricación también pueden tener requisitos
específicos en función de las necesidades del fabricante, por ejemplo, espacio
de almacén cubierto, grúas elevadoras, acceso por railes, capacidad de carga
pesada, almacenamiento interior y exterior.
• Capacidades de levantamiento: se espera
que los puertos donde se manejan los componentes más pesados, como la góndola y
los cimientos, deban fortalecerse para poder manejar el peso de estos
componentes, y pueden requerir un análisis de trayectoria de barrido en los
radios de curva de la ruta para ser considerado.
• Buques especializados: si se requieren
buques especiales para cargar o descargar del componente, el puerto de
fabricación también debe poder acomodar estos buques. Entre los ejemplos se
incluyen los buques Jackup para el transporte de góndolas, los buques grúa de
elevación pesada para levantar la base de gravedad (estos buques se utilizan
principalmente en Europa), y los buques de tendido de cables.
• Ubicación: los puertos de fabricación no
necesitan estar ubicados cerca del sitio del proyecto eólico marino, sino que,
por el contrario, suelen ubicarse por razones económicas y comerciales, cerca
de la fuerza laboral calificada y en áreas residenciales apropiadas.
Puertos
de Operaciones y Mantenimiento
El puerto O&M del proyecto será un
puerto cercano a la ubicación del proyecto. Algunas consideraciones relativas a
los puertos de O&M incluyen su capacidad para proporcionar instalaciones
portuarias de 24 horas y acceso de navegación; así como la identificación de
restricciones de mareas y/o limitaciones estacionales en ciertos lugares.
• Transferencia de tripulación: la mayoría
de los puertos deben de servir como puertos de transferencia de tripulación con
sus especificaciones existentes.
• Buques de servicio: la infraestructura
portuaria existente generalmente es suficiente para el mantenimiento de los
buques que se utilizarán para la mayoría del mantenimiento de rutina en
turbinas eólicas marinas. Los buques más grandes que serían necesarios para
reparaciones mayores tendrían que ser desplegados desde un puerto diseñado para
acomodar los buques y componentes requeridos. No es necesario que sea el puerto
principal de O&M del proyecto.
Puertos de almacenaje
La
siguiente sección describe los requisitos del puerto y las características
importantes para componentes específicos y tipos de actividades portuarias necesarias
para respaldar proyectos eólicos marinos.
Las
estrategias de transporte e instalación alternativas durante la fase de estudio
de diseño de ingeniería, las instalaciones portuarias con capacidades por
debajo de los "requisitos mínimos" pueden ser viables con las mejoras
mínimas requeridas. Los análisis de costo-beneficio siempre deben llevarse a
cabo entre la utilización de medios y métodos alternativos en la
infraestructura existente, en lugar de adoptar estrategias de construcción
"no transferibles" que requieren inversión de capital para mejorar la
infraestructura portuaria hasta lo que algunos pueden considerarse
"ideales". En resumen, identificar un conjunto mínimo de requisitos
es complicado y desafiante.
Requisitos por Componente
Las siguientes
secciones abordan las características específicas del puerto requeridas para
acomodar diferentes tipos de componentes de proyectos eólicos marinos.
- Turbinas de viento
Si la
turbina se instala en el puerto, se requerirá una grúa capaz de levantar la
góndola pesada y el rotor hasta la altura necesaria. Se utilizarán una o más
grúas para esta operación. Para un proyecto eólico grande que requiera el
montaje o el montaje final de las turbinas en el puerto, también se requerirá
suficiente espacio en el muelle y espacio de atraque.
- Palas
Las
palas de las turbinas eólicas son largas y requieren aparejos especializados para
cargar y descargar, pero entre 18 y 40 ton, se encuentran dentro de los límites
de peso típicos de otras cargas de carga a granel que se manejan en los puertos.
Como tal, la capacidad de carga de las zonas de muelle y almacenamiento de los
puertos típicos son suficientes para admitir estos componentes sin modificaciones.
El tamaño de las palas requiere que el puerto tenga suficiente espacio en el
muelle durante la carga y descarga de los buques de transporte e instalación.
En el área de almacenamiento, las palas generalmente pueden apilarse con 2 o 3
unidades de altura, lo que minimiza el área de almacenamiento requerida. Las
rutas de transporte entre los muelles de almacenamiento y de descarga deben
tener un radio de curvatura suave para permitir que el remolque telescópico
pase libremente. La carga y descarga de Ro-Ro es una opción viable para las palas.
- Góndolas
Las góndolas
de las turbinas en alta mar pueden pesar 160-450 ton y son más pesadas que la
carga a granel típica. Por lo tanto, 10 t/m2 es la capacidad de
carga mínima recomendada en estas áreas para soportar las góndolas. Se anticipa
que se requerirán mejoras en las capacidades terrestres del muelle, rutas de
acarreo y áreas de almacenamiento en los puertos. Si se utiliza una grúa de
elevación pesada para cargar y descargar las góndolas del barco de transporte,
será necesario reforzar el muelle para soportar estas elevaciones ya que tales
elevaciones pueden impartir cargas puntuales a los contrapesos debajo de la
parte delantera o trasera de la grúa.
El
proveedor de la turbina puede requerir que el barco se levante en el muelle al
cargar o descargar las góndolas. Esto significa que la capacidad de carga del
lecho marino en el muelle debe ser capaz de soportar un barco elevador. La guía
para determinar la capacidad de carga requerida del fondo marino está
disponible en la Sociedad de Arquitectos Navales e Ingenieros Marinos (SNAME).
- Torres
Las
torres para turbinas eólicas marinas pueden tener un peso de entre 185 y 310 ton.
Por lo tanto, 10 t/m2 es la capacidad de carga mínima recomendada en
estas áreas para soportar las torres. Se puede esperar que se requieran mejoras
en las capacidades terrestres en el muelle, las rutas de transporte y el área de
almacenamiento en los puertos para cargar/descargar, transportar y almacenar
estos componentes. La carga
y descarga de ro-ro es una opción viable para torres.
- Cimientos
Los
cimientos de las turbinas eólicas marinas son mucho más pesados que la
mayoría de la otra carga almacenada. Como tal, se deben hacer disposiciones
específicas de dispersión de carga y modificaciones de la resistencia del
terreno para acomodar estos componentes.
Monopiles
Los
monopiles pueden pesar en el rango de 500 a 1.000 ton o incluso más. Por lo
tanto, a menudo se requerirán mejoras en la resistencia del apoyo en tierra en
los puertos. Para manejar este tipo de carga en el muelle, a lo largo de las
rutas de transporte y en el área de almacenamiento. Se recomiendan capacidades
de rodamiento en el suelo del orden de 15 a 20 t/m2 dependiendo del
tamaño del componente, aunque esto puede reducirse si se utiliza una
distribución de carga adicional (por ejemplo, ejes adicionales en los sistemas
de transporte). Se espera que se requiera una capacidad de elevación adicional
(por ejemplo, grúas múltiples) para cargar y descargar estos componentes, ya
que estos pesos están más allá de las capacidades de las grúas portuarias
típicas. Los monopiles normalmente se transportan dentro del puerto utilizando unidades
de transporte modulares autopropulsadas.
Las
piezas de transición pesan aproximadamente la mitad de lo que pesa un monopile
y, por lo general, se transportan y almacenan verticalmente con grúas u horizontalmente
con unidades de transporte modulares autopropulsadas (antes de que el equipo se
instale). Idealmente, deben almacenarse adyacentes a los muelles, para
minimizar las distancias de transporte.
Estructuras de base de gravedad
(GBS)
Las
fundaciones de GBS son el componente eólico marino más pesado, con un peso de
entre 2.500 y 10.000 ton y actualmente se están desarrollando GBS más pesadas.
Por lo tanto, de 15 a 20 t/m2 es la capacidad de carga mínima
recomendada para soportar estas estructuras, especialmente si se requiere
transporte dentro del puerto. Si se deben fabricar GBS en el muelle, lo más
probable es que el muelle deba someterse a mejoras significativas en la
resistencia de los rodamientos para poder soportar este peso. Otras opciones
para la fabricación de GBS están en una instalación de dique seco y en una
barcaza. Las GBS construidos en un dique seco serían flotantes pudiendo ser flotadas y remolcadas al sitio. El dique seco debe ser lo suficientemente ancho
para soportar el diámetro total de la GBS más una distancia adicional; Se
recomienda un ancho de 45 a 60m pero esto dependerá del diseño específico de la GBS. De manera similar, la gabarra tendría que ser de un tamaño suficiente para
acomodar la GBS y los accesorios y actividades de apoyo. Es probable que el
puerto deba ser capaz de soportar múltiples barcazas de construcción de GBS
simultáneamente, por lo que la longitud del muelle y el número de amarres se
vuelven importantes. El levantamiento de las estructuras GBS en Europa se
realiza utilizando buques de elevación pesada.
Jackets
Las
estructuras jacket para turbinas eólicas marinas se fabrican y entregan
directamente al sitio del parque eólico utilizando barcazas de cubierta. Si se
requiere almacenamiento en un puerto de estacionamiento, el transporte se
realiza normalmente utilizando barcazas con las jackets orientadas
verticalmente. El espacio libre superior se determinará por la altura de la jacket.
En general, se recomienda considerar los puertos con espacio libre sin
restricciones para el manejo de jackets. En función de su peso, que se estima
que es de 600 a 850 ton, las instalaciones portuarias que acomodan jackets
requerirán mejoras en el terreno, por lo que las capacidades de los rodamientos
serán del orden de 13 a 17 t/m2. La capacidad de soporte real
requerida dependerá del tipo de equipo de elevación utilizado, el tipo de
transporte disponible y las técnicas de distribución de carga utilizadas.
Alternativamente, las jackets se pueden almacenar en barcazas en el puerto,
siempre que haya suficiente área de almacenamiento en el mismo.
Cubo de succión (suction bucket)
Al igual
que los otros tipos de estructuras descritas anteriormente, las bases de cubo
de succión superarán los umbrales de peso de la mayoría de los puertos. Como
tal, se requerirán mejoras en el terreno en el muelle, a lo largo de la ruta de
transporte y en el área de almacenamiento, y probablemente se requerirá una
capacidad de elevación adicional en el muelle.
Los
cubos de succión se pueden colocar tanto en monopiles como en jackets, y
mientras que este último requerirá una logística similar a la de las propias jackets
apiladas, los cubos de succión en monopiles necesitarán marcos de transporte
modificados en unidades de transporte modulares autopropulsadas y un gran
espacio para la cabeza sobre sus contrapartes convencionales.
Flotante
Las
fundaciones flotantes probablemente se implementarán desde un puerto de prueba
y tendrán requisitos específicos para la instalación portuaria. Si la turbina
está completamente instalada en los cimientos del puerto, ya sea en un dique
seco o en el muelle, y luego se remolca al sitio del proyecto, el puerto deberá
contar con espacio libre ilimitado tanto dentro del puerto como a lo largo de
los canales de acceso al mar para alojar la torre y el rotor. No se anticipa
que la profundidad del agua sea un factor impulsor en el puerto, ya que los
cimientos flotantes actualmente en desarrollo tienen la capacidad de agregar
flotabilidad y flotar más alto en el agua durante la construcción y el
transporte.
- Cable
Es común
que los cables inter-array sean transportados individualmente en carretes de
cable y almacenados en un puerto de almanemiento; es más probable que el cable
de exportación (transmisión) del proyecto sea entregado directamente desde el
proveedor del cable al sitio del proyecto. Para acomodar los carretes de los
cables, el puerto debe tener la capacidad de levantar los carretes
completamente cargados en el muelle. Esto normalmente requiere una grúa de
elevación pesada. Alternativamente, la grúa de la embarcación puede completar
esta tarea si tiene la capacidad suficiente. Se requiere suficiente espacio de
almacenamiento para alojar los tambores de cable.
Como se
describió anteriormente, también hay un requisito para almacenar longitudes de repuesto
de inter-array y cable de exportación en instalaciones portuarias para su uso
en caso de que sea necesaria una reparación del cable. Este almacenamiento a
largo plazo generalmente se realiza en tambores o carruseles que se colocan en
un área donde el cable se puede transferir al recipiente de reparación de
cables cuando sea necesario.
- Subestación
Se
supone que los cimientos de las subestaciones son similares a los cimientos de
las turbinas eólicas para el proyecto, o bien a los cimientos de una jacket.
Como tales, los mismos requisitos de almacenamiento y manejo descritos anteriormente
se aplican a este tipo de soporte.
Las
partes superiores de las subestaciones son elementos extremadamente pesados
y, como tales, tienden a plantear requisitos de puertos similares a los de
las estructuras GBS debido a su tamaño. Debido a la dificultad de manejar
grandes subestaciones, normalmente se instalarán directamente desde el puerto
de fabricación. Si la parte superior está almacenada en el puerto, el muelle
deberá tener suficiente capacidad de carga para soportar el peso. Se observa
que si la parte superior se descarga en el puerto, se espera que se almacene en
una sección reforzada del muelle para aguardar el despliegue al sitio del
proyecto; es improbable que las partes superiores sean transportadas o
almacenadas en otro lugar del puerto. Se requeriría una grúa de elevación
pesada en el muelle para cargar la parte superior en el barco de transporte. El
muelle debería reforzarse para acomodar este levantamiento.
Source:
DNV GL.
Assessment of Ports for Offshore Wind Development in the United States. 2014.
Kinetik
Partners. Analysis of Maryland Port Facilities for Offshore Wind Energy
Services. Maryland Energy Administration. 2011.
BVG
Associates. UK Ports for the Offshore Wind Industry: Time to Act. Department
for Energy and Climate Change. 2009.
DNV GL.
Offshore Wind Port Readiness Tool. 2015.
DNV GL.
Assessment of Ports for Offshore Wind Development in the United States. U.S.
Dept. of Energy. 2014.
DNV GL.
Design of Offshore Wind Turbine Structures. DNV-OS J101. 2010.
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