Plataformas flotantes españolas en la eólica marina

Hoy en día, las turbinas marinas desplegadas en el fondo marino son generalmente estructuras del tipo monopile o jacket. Estas estructuras están restringidas a aguas de menos de 50 metros de profundidad. Esto descarta por tanto lugares con mayores potenciales de viento y, a menudo, el acceso a grandes áreas. Las estructuras flotantes, al eliminar la restricción de profundidad y facilitar la configuración de la turbina, podrían abrir el camino para la generación de energía desde aguas más profundas.

Algunos de los mercados potenciales, como el arco Atlántico europeo (formado por España, Portugal, Francia, Irlanda y el Reino Unido), Japón o Estados Unidos, poseen pocos sitios de aguas poco profundas adecuados para el desarrollo eólico marino convencional. Las estructuras flotantes podrían cambiar el juego a este respecto.

Las plataformas flotantes ofrecen a la industria eólica marina dos oportunidades decisivas:

• Permiten el acceso a ubicaciones de aguas profundas. En aguas a más de 50 metros de profundidad, ofrecen acceso a grandes áreas con un fuerte recurso eólico y proximidad a centros de población. Para algunos países, como los que tienen una plataforma continental estrecha, los dispositivos flotantes ofrecen la única oportunidad para el despliegue eólico marino a gran escala.

• Facilitan la puesta en marcha de la turbina. En condiciones de profundidad media (30-50 metros), pueden ofrecer a tiempo una alternativa de menor costo a los cimientos de fondo fijo, dado el potencial para la estandarización de los diseños de estructuras y el uso de recipientes de instalación de bajo coste y fácilmente disponibles.

Además, las plataformas flotantes ofrecen generalmente beneficios ambientales en comparación con los diseños fijos al fondo debido a la actividad menos invasiva en el fondo marino durante la instalación.

Ya existen algunas estructuras flotantes instaladas en entornos operativos difíciles. Además, los conceptos principales para la energía eólica marina son bien conocidos en el sector del petróleo y el gas, donde se despliegan comercialmente a gran escala.

Sin embargo, los diseños de plataforma para energía eólica marina requieren una adaptación para adaptarse a diferentes características dinámicas y un patrón de carga distinto. El mismo proceso ya se ha producido en gran medida para plataformas fijas al fondo, incluidas monopiles, jackets y gravity base.

Los primeros prototipos a gran escala para aerogeneradores flotantes han estado en funcionamiento durante varios años. La demostración continúa para los nuevos conceptos de dispositivos flotantes (Floatgen-Ideol).

La comercialización de parques eólicos flotantes se esta tornando en una realidad con proyectos como Hywind Scotland (operativo_30MW) o Windfloat Atlantic (pre-construcción_25MW).

El progreso en el mercado es tangible, existiendo en la actualidad gran número de conceptos y prototipos en diferentes fases, encarados todos ellos hacia una futura comercialización.

Los tres conceptos principales para los cimientos flotantes son la plataforma spar, semisumergible y la TLP. Aunque existen, diferentes variantes de estos e incluso el montaje de múltiples turbinas en una sola base flotante (concepto isla).

España es el país donde existen mas conceptos de plataformas eólicas flotantes en fase pre-comercial. Son varias las compañías con sus prototipos en diferentes fases de proyecto de cara a la comercialización. A continuación se muestran las principales plataformas flotantes de factura española:

(A) Plataforma TELWIND (Esteyco):

La plataforma TELWIND es una solución de turbina eólica marina flotante (FOWT) que comprende una torre telescópica y la subestructura compuesta por dos cuerpos (estructura superior y tanque inferior) conectados por un conjunto de cables de acero en un diseño revolucionario. TELWIND es una plataforma multibody Spar, con una turbina eólica instalada en una torre telescópica, que hace posible el remolque húmedo del sistema general con la torre plegada en una configuración más estable.

Una vez en el sitio en alta mar, el tanque inferior es lastrado hasta su condición de operación y la torre se eleva para alcanzar la altura real del cubo. Toda la operación no requiere la intervención de buques de elevación pesada, que es una característica única e innovadora de esta solución entre plataformas de tipo Spar. El sistema de amarre consiste en un conjunto de líneas de amarre de catenaria que cuelgan libremente, orientadas de acuerdo con el encabezado principal de las fuerzas metoceánicas de la ubicación.

(B) Plataforma SATH (Saitec):

La plataforma flotante SATH (Swinging Around Twin Hull) es desarrollada por Saitec Offshore Technologies (SOT). La estructura SATH es un ejemplo de una plataforma de hormigón semisumergible diseñada para la energía eólica marina. El uso de hormigón pretensado de alta durabilidad que minimiza los costos de mantenimiento y reparación, y permite una buena escalabilidad tanto en términos de tamaño de turbina como de tipo y producción en masa para grandes parques eólicos.

La geometría base del concepto SATH se basa en un barco catamarán, con un casco doble semi-sumergido para mejorar la estabilidad. Esta configuración básica se adaptó posteriormente a las condiciones especiales de una plataforma flotante en alta mar, agregando vigas para conectar los dos cascos, la estructura de soporte para la torre y las placas en la parte de proa y popa de la plataforma para reducir los movimientos. Los cascos fueron endurecidos con varios mamparos, como manera de redistribuir las tensiones y compartimentar los cascos.

Sin embargo, quizás la característica más relevante de SATH (la plataforma le debe parte de su nombre) es el punto de amarre (SPM), que consiste en un dispositivo que conecta todas las líneas de amarre y el cable eléctrico principal al mismo Punto en el espacio, desplazado longitudinalmente del arco de la plataforma.

(C) Plataforma Nautilus (Nautilus FloatingSolutions):

Nautilus Floating Solutions es un consorcio de cinco compañías líderes en tecnología avanzada que apunta a desarrollar plataformas de viento flotante semisumergibles para mercados internacionales. La tecnología NAUTILUS consiste en una unidad semisumergible formada por cuatro columnas con placas de ventilación y un sistema de amarre de catenaria. La turbina eólica está ubicada centralmente en relación con las columnas que proporcionan flotabilidad para soportar la turbina y permiten una inercia suficiente para mantener la estabilidad. Las placas horizontales en la parte inferior y entre las columnas aumentan la masa agregada, lo que aleja el período natural de los movimientos de las olas y aumenta la amortiguación viscosa en balanceo, inclinación y empuje. El lastre de agua, que se encuentra dentro de la parte inferior de las columnas, actúa como un lastre estático para bajar la plataforma a su calado operativo.

Además, se usa un sistema de lastre activo para compensar los cambios en la velocidad y las direcciones del viento, llevando agua dentro y fuera de cada columna para compensar la carga del viento en la turbina.

(D) X1 Wind (X1 Wind):

La plataforma utiliza un diseño estructural isostático de tres patas con un bajo centro de gravedad. A diferencia de una configuración convencional de torre en voladizo, no está sujeta a momentos de flexión en la base de la torre. El diseño utiliza una estructura de armadura no solo para reducir el peso sino también para minimizar la turbulencia del viento y la carga de las olas en la estructura.

La estructura está diseñada de tal manera que permita una construcción modular y escalable y una plataforma para turbinas que no esté limitada por la profundidad del agua.

La plataforma esta diseñada para usar el sistema PivotBuoy. Este sistema incluye una mini plataforma de pierna de tensión (TLP) que permite una reducción significativa en el peso de la plataforma en comparación con otras plataformas. El diseño también simplifica las operaciones en alta mar, con el PivotBuoy preinstalado junto con el sistema de amarre y la conexión eléctrica. Después del ensamblaje en tierra firme, la plataforma se remolca en su lugar mediante un remolcador con un conector 'plug-and-play'.

(E) TLPWind (Iberdrola):

TLPWIND® es un concepto diseñado específicamente para soportar turbinas eólicas marinas en condiciones muy agresivas en profundidades de agua medias / grandes. El concepto de Iberdrola consiste en una columna cilíndrica central y cuatro pontones distribuidos simétricamente en su parte inferior. Cada uno de los extremos exteriores de los cuatro pontones incorpora pórticos que permiten la conexión de dos tendones por pontón, lo que proporciona un nivel de redundancia contra las fallas potenciales de los tendones. En la parte superior de la columna central, una pieza cónica permite una suave transición entre el cilindro principal y el aerogenerador. El concepto ha funcionado bien en las pruebas de tanques y ahora está buscando optimizaciones adicionales para la estructura y el buque de instalación a medida antes de un posible despliegue en la costa de Escocia.

(F) WindCrete (Universitat Politècnica deCatalunya):

La solución WindCrete es un flotador convencional diseñado para su aplicación en aguas profundas (superiores a 150 m). La plataforma Spar consiste en un diseño de hormigón monolítico, que incluye tanto la torre como el flotador, para reducir el contenido de acero. Para evitar el agrietamiento y la fatiga en el entorno marino, la estructura está completamente pos-tensada con tendones de acero en dirección longitudinal. El lastre hace uso de escoria negra, un subproducto de hornos eléctricos, para reducir los costos y su huella ambiental.