Embarcación de apoyo al montaje conjunto cimentación-aerogenerador offshore. Proyecto ATEMPO. (Cesar Yanes, Francisco Caamaño y Cristina Heredero; Iberdrola)
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EMBARCACIÓN DE APOYO AL MONTAJE DE
UNA SOLUCIÓN INTEGRADA DEL
CONJUNTO DE CIMENTACIONES-
AEROGENERADORES OFFSHORE
Proyecto ATEMPO
4 de Noviembre de 2015
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ENERGIA EOLICA OFFSHORE
• Potencia total offshore instalada en Europa ~8GW (Dic.-2014) vs
~120,6GW de onshore.
• Profundidad media parques conectados en 2014: 22,4m (20m en 2013)
• Distancia a costa parques conectados en 2014: 32,9 km (30km en 2013)
Situación actual
Tendencia
Fuente: Roland Berger 2013
Parques situados a mayores
profundidades y distancia a
costa
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1. Necesidad de reducir costes de la tecnología offshore (entre otros reduciendo los
costes de cimentación e instalación) así como la dependencia en los barcos actuales
de instalación (HLV, jack-ups).
2. Necesidad de reducir riesgos de la tecnología offshore y aumentar las ventanas
operativas de los procesos de instalación de las cimentaciones.
Necesidad de reducir costes de la tecnología offshore (entre otros reduciendo
los costes de cimentación e instalación) así como la dependencia de los barcos
actuales de instalación (HLV, jack-ups).
Necesidad de reducir riesgos de la tecnología offshore y aumentar las
ventanas operativas de los procesos de instalación de las cimentaciones y
aerogeneradores.
ENERGIA EOLICA OFFSHORE
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Cimentaciones más empleadas
Monopilote
• Profundidades
someras <30m
• Turbinas tamaño
medio
• Suelo arenoso-
arcilloso
Gravedad:
• Profundidades
someras e
intermedias <60m
• Turbinas mayores
• Requiere preparación
del terreno
Jacket:
• Aguas intermedias 30-
60m.
• Turbinas mayores
• Válidas para diferentes
tipos de suelo,
preferible no rocoso.
ENERGIA EOLICA OFFSHORE
El 99,9% de las cimentaciones realizadas hasta la fecha son
cimentaciones fijas
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Cimentaciones empleadas (Acumulado a 2014)
Fuente: EWEA
Cimentaciones instaladas 2014
Fuente: EWEA
• El ~79% de las cimentaciones instaladas en Europa hasta 2014 corresponde
a monopilotes, y un ~10% a gravedad.
• En el 2014, no se instalaron en Europa cimentaciones de gravedad.
ENERGIA EOLICA OFFSHORE
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Las cimentaciones de gravedad podemos clasificarlas en:
• Puras Izadas (Lifted):
Requieren barcos grúa o
barcazas para su transporte e instalación
(la mayoría de las instaladas hasta la fecha)
• Puras Flotantes (Floated): Cimentaciones estables en transporte e instalación
(su diseño viene condicionado por el proceso de instalación)
• Híbridas: estables en transporte pero no en instalación (requieren medios auxiliares)
Adicionalmente las cimentaciones pueden llevar el aero montado desde puerto
Iberdrola ha desarrollado el diseño de una embarcación
para transportar e instalar una cimentación de gravedad
con el aerogenerador incorporado desde puerto
ENERGIA EOLICA OFFSHORE
Cimentaciones de GRAVEDAD
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Proyecto ATEMPO IBERDROLA
PROYECTO IBERDROLA: Diseño preliminar de un buque capaz de transportar e instalar el
conjunto cimentación GBF-aerogenerador.
SUBCONTRATISTAS DE IBERDROLA:
Actividades del Proyecto:
1. Diseño de la embarcación para transportar e instalar una cimentación de gravedad
con un aerogenerador de 8MW e instalarla en un emplazamiento genérico (Mar del
Norte).
2. Validación experimental mediante pruebas en canal a escala 1:40.
3. Análisis preliminar del ciclo de vida de la embarcación
Período de realización del proyecto: 9 meses. Finalizó en Septiembre de 2015.
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• Buque autónomo con Propulsión diésel-
eléctrica y sistema de posicionamiento IMO DP2
• Diseño de acuerdo a estándares de DNV. Cota
de clasificación:
+1A1
WIND TURBINE INSTALLATION VESSEL
UNRESTRICTED NAVIGATION
CLEAN
• Formas optimizadas para reducir la resistencia
al avance que permiten alojar el conjunto en su
interior
• Velocidad de transporte de 5 nudos
Características principales diseño de la embarcación
Proyecto ATEMPO IBERDROLA
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Características principales diseño de la embarcación
• Velocidad de transporte de 5 nudos.
• Equipos especiales de trincado e izado/arriado para transporte e instalación
que permiten prescindir de medios auxiliares de elevación y fondeo tipo jack-
up/HLV.
Proyecto ATEMPO IBERDROLA
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Características principales de la embarcación
10m
77,5m
Propulsores azimutales retráctiles:
4 a popa, (2+1 transversal) a proa
Proyecto ATEMPO IBERDROLA
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Características principales de la embarcación
Proyecto ATEMPO IBERDROLA
Propulsores azimutales
retráctiles Grupos Generadores
Túnel de Proa
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Características principales de la embarcación:
Características principales U-Vessel
Peso en Rosca ~ 4790 ton
Autonomía ~ 5000 millas
Grupos Generadores 6 x 2000 kW 690 V
Grupo de Emergencia y Puerto 1 x 150 kWe 690 V
Propulsores Proa 2 x Azimut 1800 kW
Propulsores Popa 4 x Azimut 1800 kW
Propulsor transversal de Proa 1 x túnel x 1500 kW
Sistema DP IMO-DP 2
Tripulantes 8 personas
No tripulantes 12 personas
Proyecto ATEMPO IBERDROLA
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Validación experimental
Realizados ensayos a escala 1:40 en Canal de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo:
• Ensayos de arrastre: Medida de resistencia de UV, GBF, UV+GBF varios rumbos,
calados y velocidades
• Ensayos de oscilaciones forzadas: Obtención masa añadida y amortiguamiento en:
Arfada, balance, cabeceo, largada y deriva (UV, UV+GBF)
• Ensayos de extinción: para obtención de los períodos naturales de oscilación.
• Comportamiento en la mar en transporte: Medida movimientos y aceleraciones,
tensiones sistema de trincaje, obtención de RAOs varios rumbos y velocidades, olas
regulares e irregulares.
• Comportamiento en la mar durante instalación: Medida movimientos y
aceleraciones, tensiones sistema de trincaje y fondeo, varios rumbos y velocidades,
olas irregulares, 3 calados.
Proyecto ATEMPO IBERDROLA
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Validación experimental: Conclusiones
Los resultados de las pruebas en canal han permitido validar los modelos numéricos y
establecer las siguientes conclusiones:
• Las estimaciones de resistencia realizadas en el diseño conceptual son conservadoras
• El diseño de la planta propulsora es adecuado en base a los resultados obtenidos y
las condiciones ambientales de diseño consideradas
• Los valores de masa añadida y amortiguamiento en general correlacionan bien con
las estimaciones, si bien se detecta mayor amortiguamiento del estimado en la
cimentación.
• Periodos propios en consonancia con los estimados
• El comportamiento en la mar durante las etapas de transporte e instalación
observado correlaciona adecuadamente con los modelos numéricos aplicados.
Proyecto ATEMPO IBERDROLA
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Usos secundarios y posteriores de la embarcación
• El diseño se ha optimizado para cimentaciones de gravedad.
• Se ha realizado un estudio preliminar de otros usos secundarios y posteriores de la
embarcación. Con modificaciones, el buque podría ser empleado posteriormente
para otros usos, si bien deberá analizarse en detalle.
T&I de Jackets Tareas de O&M T&I TLPs
Proyecto ATEMPO IBERDROLA
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Análisis Ciclo de Vida:
Se han determinado los costes de adquisición, operación y mantenimiento, y vida
útil y valor residual en base a diferentes escenarios de utilización de la embarcación.
• El coste de adquisición del buque estimado se encuentra por debajo de lo
establecido en la convocatoria (<100M€).
• En todos los escenarios, el coste de adquisición del buque resulta más elevado
frente a los costes operativos y de mantenimiento.
Los mayores esfuerzos de reducción de coste deben ir enfocados en los costes de
adquisición del buque, equipos y sistemas, con una selección de los mismos
considerando el ciclo de vida.
Proyecto ATEMPO IBERDROLA
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CONCLUSIONES
Se ha cubierto la planificación inicial con la finalización del diseño conceptual.
El diseño conceptual ha sido validado con los ensayos en canal.
El buque diseñado es capaz de realizar las operaciones de T&I de acuerdo a lo
establecido en las bases de diseño.
Se ha estimado el coste de adquisición de la embarcación, siendo inferior al
establecido en la convocatoria (<100M€).
Se ha realizado el análisis de ciclo de vida para diversos posibles escenarios
operativos identificando dónde deben enfocarse los esfuerzos de reducción de
costes en futuras etapas.
Se ha solicitado patente en Septiembre 2015 con nº 201531364.
Proyecto ATEMPO IBERDROLA