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El proyecto vasco de I+D WIND2GRID diseñará un nuevo concepto de subestación flotante para el mercado eólico offshore

Consorcio del proyecto Wind2Grid,

El proyecto WIND2GRID comenzó su andadura en 2020 con un consorcio compuesto por 11 empresas vascas de referencia en el sector eólico offshore, lideradas por la ingeniería Idom, que tiene como objetivo impulsar la investigación y el desarrollo colaborativo e integrador de tecnologías, componentes y sistemas para subestaciones offshore de nuevas prestaciones, alrededor de un desarrollo de subestación flotante. El proyecto cuenta con un presupuesto de 6,8M€ para el periodo 2020-2022 y está financiado por el Programa Hazitek del Gobierno vasco, con apoyo del Fondo Europeo de Desarrollo Regional.


¿Por qué apostar por subestaciones flotantes?
El sector eólico avanza de forma inexorable hacia la eólica offshore, con aerogeneradores cada vez más grandes y de mayor potencia. A las grandes turbinas se le añade la búsqueda de localizaciones para aprovechar todo el potencial del recurso eólico, apostando por zonas con mayores profundidades y más alejadas de la costa. Aquí entra en juego la eólica flotante con diferentes tipos de plataformas flotantes que se intentan posicionar como la mejor solución para profundidades mayores a los 50 metros.

A estas profundidades, con aerogeneradores tan potentes como los esperados, se necesitan subestaciones que recojan y distribuyan la electricidad generada por los parques eólicos offshore. Estas futuras subestaciones deberán ser flotantes y a su vez flexibles, fiables y con el mayor grado de modularización posible para adaptarse a diferentes potencias y requerimientos.

Hoy en día, no existe ninguna subestación flotante comercial en el mercado. Por tanto, a la oportunidad de mercado que se va a abrir con el desarrollo de la eólica flotante se une la ausencia de desarrolladores con experiencia reconocida, lo que proporciona una ventana de oportunidad que no se puede dejar pasar, teniendo en cuenta la experiencia en el desarrollo de tecnología para eólica offshore que existe en el País Vasco. No en vano, los sectores eólico y marítimo vascos, ambos representados en este proyecto, acogen a más de 200 empresas que pueden beneficiarse de esta nueva tendencia del sector energético.


11 empresas vascas de referencia en el sector eólico y marítimo
Ante este nuevo paradigma, 11 empresas vascas han decidido aunar fuerzas en el proyecto WIND2GRID para diseñar y desarrollar un nuevo concepto de subestación flotante.

El proyecto está coordinado por la ingeniería Idom, que además dispondrá las condiciones y requisitos de diseño, participando activamente tanto en el desarrollo y definición del topside como de la solución flotante y su integración conjunta. Completan el consorcio algunas de las empresas más relevantes del sector eólico y marítimo del País Vasco: Nautilus Floating Solutions, especializada en el desarrollo de plataformas flotantes para aerogeneradores offshore; Galvanizados Sala, dedicada al tratamiento de superficies y desarrollo de nuevos materiales; Navacel, fabricante de grandes estructuras metálicas para el sector offshore; Pine, empresa de referencia en instalaciones eléctricas y referente en O&M de parques eólicos; Erreka Fastening Solutions, fabricante de uniones atornilladas sensorizadas para aerogeneradores; Astilleros Murueta, astillero especializado en la fabricación de buques y artefactos navales de vanguardia; y Credeblug, fabricante de herramientas y sistemas de manipulación como pulpos o pinzas. Además, complementan el área de materiales del proyecto dos empresas provenientes del sector de la construcción: Ogerco, empresa que desarrolla hormigones innovadores para grandes estructuras y Viuda de Sainz, empresa del sector de la construcción que desarrollará nuevos sensores para estructuras de hormigón. Así mismo, Iberdrola actúa como asesor técnico externo del proyecto por su experiencia como operador de parques eólicos offshore a nivel mundial.

El consorcio está apoyado por dos centros de I+D (Tecnalia y BCMaterials), así como por el Foro Marítimo Vasco y la Asociación Cluster de Energía.


Las tareas y objetivos que aborda el proyecto WIND2GRID
El proyecto se divide en Paquetes de Trabajo (PT) para el desarrollo tecnológico, con un líder definido en cada uno y la participación de las empresas en cada uno de ellos.

El PT1 (liderado por Idom) tiene el objetivo de sentar las bases del diseño que se desarrollará a lo largo del resto de paquetes de trabajo. Se trata por tanto de definir las bases del diseño que permitan (i) abordar los desarrollos de diferentes subcomponentes, (ii) la validación del diseño y (iii) su aplicación a una serie de casos de estudio.

Teniendo en cuenta que las soluciones innovadoras a desarrollar en el proyecto deben tener una aplicabilidad en el mercado, es necesario conocer muy bien las necesidades y los requisitos de funcionamiento que imponen los grandes parques offshore que se están planificando actualmente.

Es por ello imprescindible que el diseño se aborde desde una perspectiva de ciclo de vida, considerando las necesidades en las diferentes fases de desarrollo de un proyecto, como son la fabricación, instalación, puesta en marcha, operación, mantenimiento y desmantelamiento.

El PT2 (liderado por Nautilus FS) tiene como objetivo desarrollar una solución innovadora de subestación flotante (que será ensayada en canal hidráulico para la validación del modelo numérico). Se abordará un diseño integral, incluyendo no sólo la estructura flotante sino también el propio topside, definiendo el layout más adecuado y el sistema de fondeo. Además, se analizará el comportamiento de los cables dinámicos interarray y de exportación para definir sus condicionantes de diseño, configuración y distribución de estos. También se abordará el desarrollo de los principales elementos auxiliares, así como sistemas de acceso y evacuación.

El PT3 (liderado por Galvasala) analizará nuevos materiales para su aplicación a estructuras offshore. Se pondrá el foco en dos tipos de materiales: recubrimientos para protección contra la degradación offshore, y nuevos hormigones para su aplicación en grandes estructuras offshore.

En el caso de los recubrimientos, el objetivo es desarrollar y validar un nuevo recubrimiento en base a una patente de Tecnalia, que será transferida a Galvasala, permitiendo aumentar la vida útil de componentes complejos, reduciendo así los factores de seguridad de diseño.

En paralelo, se trabajará en el desarrollo de hormigones de ultra altas prestaciones, con el objetivo de aumentar la resistencia de grandes estructuras a la vez que se reduce el peso en comparación con la utilización de hormigones convencionales. Para ello, se trabajará en la composición del hormigón y en los aditivos que se le añaden para mejorar sus prestaciones.

En ambos casos, el objetivo final es la reducción de costes de estructuras offshore, bien mediante la utilización de recubrimientos bien mediante la utilización de materiales más baratos que el acero, como es el hormigón.

El objetivo global del PT4 (liderado por Navacel) es demostrar la viabilidad técnica y económica de las operaciones de las subestaciones flotantes para transportar el topside. También se definirá para cada fase de desarrollo constructivo, los medios y procedimientos necesarios para fabricar, transportar e instalar una subestación flotante. Todos los condicionantes que imponga una subestación flotante se deben identificar desde las primeras fases del diseño, de manera que éste incorpore ya elementos que faciliten esas operaciones.

El objetivo del PT5 (liderado por Pine) es la reducción de costes a través de la mejora en diferentes actividades asociadas a la fase de operación y mantenimiento:

  • Desarrollar y validar un concepto de manipulador submarino aplicado a la reparación de cables offshore que suponga una reducción de costes respecto al estado del arte.
  • Reducir los tiempos de instalación y proporcionar una mayor trazabilidad de los equipos instalados mediante el desarrollo de una plataforma lógica de gestión en tiempo real.
  • Obtener una representación virtual de una subestación flotante que permita la visualización de sistemas y subsistemas, y que sirva como herramienta de optimización del mantenimiento.

El desarrollo del proyecto recorre todos los ámbitos y subsistemas involucrados teniendo los siguientes objetivos:

  • Desarrollo de un nuevo concepto de estructura flotante, aplicados a subestaciones, válido para diversas ubicaciones a través del desarrollo de modelos numéricos avanzados aplicados a la investigación del comportamiento hidrodinámico de estructuras complejas, cables umbilicales dinámicos y los sistemas de fondeo de grandes estructuras.
  • Establecer la logística para la construcción, instalación y O&M de las grandes estructuras que son necesarias para desplegar estas subestaciones flotantes, adoptando los conceptos de ‘lean manufacturing’ o la adopción de tecnologías BIM.
  • Desarrollo de nuevos materiales de base hormigón de altas prestaciones para ambientes offshore así como el desarrollo de novedosos revestimientos anticorrosión específicos para ambientes offshore.
  • Desarrollo de nuevos sistemas de monitorización, así como de sistemas que permitan optimizar el flujo de trabajo en la fase de instalación y la recogida de información del estado de componentes en la fase de O&M, como son la realidad aumentada y la realidad virtual.
  • Desarrollo de herramientas específicas para instalación y reparación de cables submarinos.
  • Desarrollo de sistemas de fijación de grandes piezas estructurales que faciliten el apriete y su monitorización.

Todo esto se concretará en el desarrollo de un nuevo concepto de solución integral de subestación flotante, del entorno de 500 MW, para dos posibles ubicaciones reales representativas (aguas profundas y aguas someras), cubriendo el desarrollo tecnológico en sus componentes y fases, desde la conceptualización hasta la puesta en funcionamiento y la O&M, adaptándose a los requerimientos técnico-económicos de los futuros parques eólicos offshore. Por eso cabe destacar la fortaleza del consorcio, que engloba a fabricantes y diseñadores de todos estos componentes y subsistemas.

Artículos sobre eólica | 09 de septiembre de 2021

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