Energía Eólica Marina.

Energía Eólica Marina.
Jornadas de Energía Renovable Marina .
Antonio Herrera Sierra
Departamento Tecnología EDPR-EU
Oviedo, 16 de Noviembre de 2009
EDP Renováveis: Holding EDP para Energías Renovables
Eólica Marina. Noviembre 2009
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¿Por Qué al Mar?
Inconvenientes
l
l
l
l
l
Instalación y mantenimiento más
complicado que en tierra
Ambiente corrosivo
Inversión mayor
Infraestructura de evacuación a
costa.
Profundidad del lecho marino.
Ventajas
l
l
l
l
l
Eólica Marina. Noviembre 2009
Mayor recurso
Menos turbulencia
Mejor predictabilidad
Mayor facilidad para instalar
grandes estructuras
Menor impacto ambiental
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Fuente: Riso Laboratories
Recurso Eólico Mayor. Mejores Condiciones Eólicas
Mayor
Velocidad
media
Menor factor
de cortadura
del perfil
vertical
Menor
turbulencia
ambiente
La turbulencia ambiente, asociada a la rugosidad de la superficie es
prácticamente inexistente.
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Costes previstos
En tierra
En tierra
Conexión a red;
Conexión a red;
12%
12%
Marina
Marina
Ingeniería y
Ingeniería y
Dirección; 4%
Dirección; 4%
Otros; 5%
Otros; 5%
Otros; 2%
Otros; 2%
Instalación; 15%
Instalación; 15%
Cimentaciones;
Cimentaciones;
8%
8%
Conexión a red;
Conexión a red;
9%
9%
Aerogeneradores;
Aerogeneradores;
75%
75%
Aerogeneradores;
Aerogeneradores;
51%
51%
Cimentaciones;
Cimentaciones;
19%
19%
• El coste por MW instalado en el mar es alrededor de 2,5 veces el coste para la eólica en
tierra.
• Las “cimentaciones” (estructuras de soporte marinas) adquieren, junto con la conexión
a red, un peso específico mayor. El coste del aerogenerador tiene un peso específico
menor en el coste del proyecto.
• Por último la instalación en el mar tiene un capítulo relevante en costes y gestión de
riesgos.
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Fuente: Carbon Trust. Offshore Power in UK
El camino recorrido
Eólica Marina. Noviembre 2009
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Eólica Marina en el Marco de la Directiva Europea de
Renovables
• El desarrollo Eólico Marino será primordial
para el cumplimiento de los objetivos
renovables en 2020.
• A partir de 2020 la instalación (y la inversión)
anual tenderá a ser del mismo orden que la
eólica terrestre.
• Son necesarios desarrollos de tecnologías
para aguas profundas, materiales, medición
de recurso, etc..
• La mayor parte de la potencia a nivel
mundial se instalará en el norte de Europa.
Escenarios Eólica Marina en Europa
2020
2030
Capacidad total instalada
40,000 MW
150,000 MW
Potencia Instalada anualmente
6,900 MW
13,690 MW
Producción annual de electricidad
148 TWh
563 TWh
Cobertura de la demanda eléctrica de EU
3.6% and 4.3%
12.8% and 16.7%
CO2 evitado anualmente
85Ton
292 Ton
Inversión annual en aerogenradores
€8.8 billion
€16.5 billion
Fuente EWEA. Oceans of opportunities
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Europa liderará los Mercados Mundiales de Eólica Marina.
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España. Procedimiento Administrativo.
En julio de 2007 se publica el RD 1028/2007 que define las condiciones, criterios y procedimientos para
la instalación de plantas eólicas marinas
Solicitud de reserva
de zona
(Promotor)
Caracterización
del área eólica
marina.
(DGPEM)
Solicitud de
Autorización
Administrativa.
(Promotor)
Procedimiento de
Concurrencia.
(DGPEM)
Autorización
Administrativa
(DGPEM)
Resolución de la
Concurrencia y
otorgamiento de
la Reserva de
Zona.
(Comité de
valoración)
Aprobación del
Proyecto de
Ejecución y
Autorización de
Explotación
(según
RD1955/2000).
(DGPEM)
Estudios de
Viabilidad
(Promotor)
Construcción y
Explotación del
Proyecto.
(Promotor)
El Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, el Ministerio de Medio Ambiente y el Ministerio de Agricultura,
Pesca y Alimentación, realizarán conjuntamente un estudio estratégico ambiental del litoral español con el
objeto de determinar las zonas del dominio público marítimo-terrestre que, a los solos efectos ambientales,
reúnen condiciones favorables para la instalación de parques eólicos marinos (D.A. 3ª)
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Estudio Estratégico Ambiental del Litoral Español
Zonas de exclusión
Zonas con condicionantes
Zonas aptas
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Aerogeneradores Marinos
Fuente: Emerging Energy research
• Utilización de aerogeneradores de gran potencia usados en eólica terrestre con medidas de
marinización.
• Los tamaños que se usarán en los proyectos actuales y a corto/medio plazo serán entre 3 y 5 MW
• Comienzan a surgir diseños específicos (y fabricantes) para aerogeneradores marinos
• Multiplicadoras de baja relación y generadores de imanes permanentes se vislumbran como
tendencia tecnológica ganadora.
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Estructuras de Sustentación/Anclaje
Existe Experiencia y Tecnología….
Eólica Marina. Noviembre 2009
Pero los parámetros son otros…
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Estructuras de sustentación, un reto de ingeniería
• Las estructuras soporte representan
el mayor reto tecnológico de la
eólica marina.
• Se trata de una estructura de
sutentación de una altura
considerable (>100m sobre la
lámina de agua), con una gran
masa (>250 Ton) en su extremo
superior y sometida a exitaciones
combinadas del viento y el oleaje.
• Los códigos de diseño actuales
están heredados de la industria
petrolífera, donde los riesgos son
distintos à Es necesaria una
revisión/adaptación de los
códigos de diseño.
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Tipos de estructura de soporte
Fuente: NREL
Eólica Marina. Noviembre 2009
Fuente: NREL
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Estructuras de Sustentación/Anclaje
Con Pilotes
Por Gravedad
Flotantes
Monopilotes
Trípodes y multipatas
Estructuras de celosía (Jacket)
Cimentación de gravedad
Por succión
Tension Leg Platform (TLP)
Estructura flotante
• Los diseños usado hasta ahora están limitados a unos 30m de profundidad.
• Para esas profundidades los monopilotes y cimentaciones de gravedad son los diseños más viables
• Actualmente en desarrollo nuevos diseños para mayor profundidad (50m) y estructuras flotantes
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Evacuación de la Energía
• Esquemas Eléctricos en discusión (conexiones malladas vs. radiales)
• Para evacuación a la costa se empieza a plantear el uso de corriente continua. La viabilidad está
sujeta a la transmisión de elevadas potencias a distancias alejadas de la costa (más de 80km).
• Actualmente en desarrollo nuevos diseños para mayor profundidad (50m) y estructuras flotantes
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Esquemas eléctricos redundantes
Inversión
Riesgo
Las redundancias eléctricas a considerar serán de dos tipos: redundancia de equipos y redundancia de
potencia (sobrepotencia en equipos clave o vías alternativas de evacuación).
Tipos de topologías en la red interna:
•
Radial. Es la más simple. Usada en parques terrestres.
•
En anillo con redundancia parcial. No todos los aerogeneradores e encuentran en anillo. Se
busca un compromiso entre inversión y riesgo.
•
En anillo. Todos los aerogeneradores conectados en anillo.
Redundancia de equipos:
•
Celdas de aerogenerador con configuración 1L+2P.
•
Subestación con más de un transformador.
•
Líneas de evacuación múltiple.
•
Transformadores con doble secundario.
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Instalación
• Las instalaciones de aerogeneradores se han realizado hasta ahora usando Jack-Ups o barcos
construidos expesamente.
• Las operaciones están limitadas por ahora a aguas poco profundas (aprox. 35m)
• Se han realizado alguna prueba de demostración con plataformas de montaje flotante (Beatrice)
• Las técnicas de instalación deberán mejorarse para hacer frente a grandes volúmenes de instalación
y a un creciente tamaño de aerogeneradores.
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Explotación. Operación y Mantenimiento
• La accesibilidad a las instalaciones es el mayor reto a superar.
• En desarrollo técnicas que permitan acceder en malas condiciones atmosféricas.
• Condition Monitoring se muestra como una técnica viable para el control y mejora de las
intervenciones.
• Para grandes acumulaciones de aerogeneradores a gran distancia de la costa se comienza a
plantear la posibilidad de disponer de instalaciones con personal permanente en parque.
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