Posibilidades de la I+D+i para la reducción de costes. Soluciones ligadas a los aerogeneradores.

Transcripción

1 Posibilidades de la I+D+i para la reducción de costes. Soluciones ligadas a los aerogeneradores. Diego Otamendi, MTorres Ólvega Industrial Jornadas Tecnicas AEE. Madrid, 02-Diciembre 2010.

2 INDICE Introducción: Qué y para qué. Bases de la reducción del costo a través del I+D+i. Definición de coste. Punto de partida de las estrategias de reducción. Factores estratégicos para la política del I+D+i. Dónde aplicarlo? Escenarios actuales. Temas pendientes.

3 Coste: Estrategias de reducción. Bases La inversión en I+D+i es una buena estrategia para la reducción de costes de un aerogenerador. Invirtiendo en I+D+i se pueden reducir costes La decisión estratégica de reducción de coste a través del I+D+i puede ser aplicada en cualquiera de los distintos factores que afectan al coste, consiguiendo diferentes resultados dependiendo de la contribución al coste de cada uno de ellos. El ahorro de coste no depende solo del éxito del I+D+i, depende también de en qué componente se aplica Es fundamental una correcta interpretación de la definición del coste de los aerogeneradores ya que existen muchos campos sobre los que desarrollar nuevas tecnologías, permitiendo así estrategias diferenciadoras entre las distintas compañías. Se puede mejorar COE de muchas formas permitiendo la diferenciación

4 Coste: Definición de coste Existen diferentes términos a incluir en la ecuación del coste: PRIMERA APROXIMACIÓN: Costes de desarrollo. Coste de materiales (Materias prima & manufactura) Coste de transporte, montaje y PEM. Coste del parque eólico. SEGUNDA APROXIMACIÓN: Energía Anual Producida. Disponibilidad. OBJETIVO: Mejora del COE Vida esperada de máquina (aumentar los 20 años calculados). Mantenimiento. Coste de desmontaje y reciclaje. Costes de desarrollo, validación y certificación de producto.

5 Coste: Factores estratégicos La planificación de la inversión en I+D+i es una decisión estratégica que ha de tener en cuenta los siguientes factores: I.- La contribución al coste de cada uno de los factores. Para ser efectivo hay que trabajar en los elementos que más contribuyen al coste. II.- Las mejoras de energía producida y / o funcionalidades adicionales. Mejorando las prestaciones de la máquina o del parque. III.- El mercado objetivo de la compañía. Para potenciar el desarrollo en los principales requerimientos del mercado objetivo o reducir las partidas más afectadas por los mercados destino. IV.- I+D+i como elemento de diferenciación en el mercado Diferenciarse de la competencia para ganar espacio de mercado.

6 Coste: Factores estratégicos I.- La contribución de cada uno de los factores del coste. La contribución al coste de cada factor es distinta para cada máquina, y depende de variables como la tecnología, el concepto de máquina, etc... Aún así se pueden generalizar las siguientes afirmaciones: Acciones de I+D+i en palas, torres, control, generadores multipolo, transporte, instalación y mantenimiento buscan reducción de coste. Acciones sobre sensores, sistemas de pitch y yaw, multiplicadoras, convertidores, sistemas de refrigeración, sistemas de control, algoritmos de supervisión y predicción, mantenimiento etc están orientados a la mejora de coste vía mejora de fiabilidad, disponibilidad y rendimiento. OTROS 12% TRANSP &MTJE 5% TORRE MECANICA 20% Mantenimiento 8% PALAS 20% NACELLE MECH 13% NACELLE ELECTRICA 5% HUB 7% NACELLE ELECTRO 10%

7 Coste: Factores estratégicos II.- Las mejoras de energía producida y / o funcionalidades adicionales. Factores como la producción, disponibilidad, fiabilidad y vida de máquina afectan directamente al coste y generalmente en proporciones superiores a las reducciones estimadas de coste. Nuevas funcionalidades que mejoren costes al promotor. Máquinas con mayor rendimiento. Mejoras del I+D+i aplicadas a la mejora de la disponibilidad. Menores costes de mantenimiento. Máquinas con mayor esperanza de vida. PROBLEMA: Cómo se demuestra al promotor esta mejora?

8 Coste: Factores estratégicos III.- El mercado objetivo de la compañía. Máquinas situadas en países con normativas eléctricas estrictas o redes débiles, orografías complicadas, deficientes redes de transporte por carretera, condiciones climáticas especiales (temperaturas, arenas o ambientes corrosivos, hielo, tifones e huracanes, terremotos...). Las inversiones en I+D+i están justificadas si en estos países se apuesta por una alta integración de energía eólica en la red. IV.- I+D+i como elemento de diferenciación en el mercado Aunque sin una contribución directa en coste, el I+D+i puede aplicarse para potenciar elementos diferenciadores dentro del mercado. Estos elementos han de contribuir de una forma clara en el coste, normalmente vía fiabilidad o aumento de prestaciones.

9 ESCENARIO I. Reducción de costos de máquina Premisas del desarrollo de I+D+i para la reducción de costos. No aumentar el coste de otros componentes en proporción superior a la mejora de este. No afectar el diseño o las funcionalidades de otros componentes. Tener en cuesta coste, disponibilidad y variabilidad de materia prima, costes de fabricación Escenarios de I+D+i para la reducción de costos vía reducción de precio: Reduciendo las cargas de entrada. Cambios de diseño para la reducción del peso. Cambios de diseño para la reducción del costo de materias primas Reducción del coste de fabricación de componentes Minimización de costes logísticos (transporte e instalación). Estandarizando, simplificando o abaratando componentes.

10 ESCENARIO I. Reducción de costos de máquina Escenarios de I+D+i para la reducción de costos vía reducción de precio: Reduciendo las cargas de entrada. Cambios de diseño para la reducción del peso. Cambios de diseño para la reducción del costo de materias primas. Reducción del coste de fabricación de componentes. Minimización de costes logísticos (transporte e instalación). Estandarizando, simplificando o abaratando componentes. Estrategias I+D+i existentes / en desarrollo en el mercado Nuevas metodologías de cálculo reduciendo incertidumbres y coeficientes de seguridad. Desarrollando nueva sensórica para la mejora de algoritmos de control: Estimadores, sensores láser y de fibra óptica, acelerómetros, nuevos algoritmos de control y supervisión, estrategias de control de parque... Mejorando la distribución de cargas por los componentes estructurales. Desarrollando perfiles y estructuras de pala con menores cargas Nuevos conceptos: Ejes verticales, minieólica en masa...

11 ESCENARIO I. Reducción de costos de máquina Escenarios de I+D+i para la reducción de costos vía reducción de precio: Reduciendo las cargas de entrada. Cambios de diseño para la reducción del peso. Cambios de diseño para la reducción del costo de materias primas. Reducción del coste de fabricación de componentes. Minimización de costes logísticos (transporte e instalación). Estandarizando, simplificando o abaratando componentes. Estrategias I+D+i existentes / en desarrollo en el mercado Nuevos conceptos de bastidor, con elementos integrados Estructuras de torre más ligeras u optimizadas. Palas más largas con el mismo nivel de carga y mayores velocidades de punta de pala. Multiplicadoras más sencillas. Reducción o eliminación de ejes rápidos Reducción del número de componentes. Simplificación de diseño

12 ESCENARIO I. Reducción de costos de máquina Escenarios de I+D+i para la reducción de costos vía reducción de precio: Reduciendo las cargas de entrada. Cambios de diseño para la reducción del peso. Cambios de diseño para la reducción del costo de materias primas. Reducción del coste de fabricación de componentes. Minimización de costes logísticos (transporte e instalación). Estandarizando, simplificando o abaratando componentes. Estrategias I+D+i existentes / en desarrollo en el mercado Realizando diseños con menos y más sencillas operaciones de fabricación. Cambiando los materiales de componentes por otros más económicos o introduciendo otros materiales: Fibra de vidrio, composites, plásticos... Palas más largas con el mismo nivel de carga y mayores velocidades de punta de pala. Nuevos diseños que permitan la automatización de procesos manuales. Ej: Fabricación automática de palas. Diseñando componentes para su transporte e instalación con medios estándares en lugar de transportes o grúas especiales.

13 ESCENARIO I. Reducción de costos de máquina Escenarios de I+D+i para la reducción de costos vía reducción de precio: Reduciendo las cargas de entrada. Cambios de diseño para la reducción del peso. Cambios de diseño para la reducción del costo de materias primas. Reducción del coste de fabricación de componentes. Minimización de costes logísticos (transporte e instalación). Estandarizando, simplificando o abaratando componentes. Estrategias I+D+i existentes / en desarrollo en el mercado Diseñando generadores que reduzcan los ejes rápidos. Nuevos conceptos de convertidores multinivel, alta tensión o de mayor rendimiento. Reutilizando componentes para distintos productos. Simplificando el diseño a conceptos integrados. Generadores refrigerados por líquidos / gases. Generación en alta tensión que reduzcan su tamaño y coste.

14 ESCENARIO II. Mejoras en Energía producida Premisas del desarrollo de I+D+i para la mejora de energía producida. EL ÚNICO OBJETIVO es producir energía. La producción obtenida durante la vida de la máquina ha de justificar el coste de la inversión realizada. Escenarios de I+D+i para la mejora de producción: Aumento de rendimiento (solo considerable con producción parcial). Aumento de disponibilidad anual. Incremento de la vida útil del aerogenerador

15 ESCENARIO II. Mejoras en Energía producida Escenarios de I+D+i para la mejora de producción: Aumento de rendimiento Aumento de disponibilidad anual. Incremento de la vida útil del aerogenerador Estrategias I+D+i existentes / en desarrollo en el mercado Palas de alta velocidad de punta de pala y alto rendimiento. Generadores y convertidores de alto rendimiento. Sistemas pasivos de refrigeración que reduzcan las pérdidas. Sistemas de control predictivos / adaptativos Sistemas de generación en alta tensión Convertidores de alto rendimiento s producción parcial, sistemas paralelizados. Diseños basados en sobrecargas parciales.

16 ESCENARIO II. Mejoras en Energía producida Escenarios de I+D+i para la mejora de producción: Aumento de rendimiento. Aumento de disponibilidad anual. Incremento de la vida útil del aerogenerador Estrategias I+D+i existentes / en desarrollo en el mercado Sistemas redundantes basados en estimadores. Modos degradados para minimizar la pérdida de disponibilidad. Sensórica inteligente para la predicción del fallo y programación de preventivo. Reducción del número de componentes. Clara tendencia al Direct drive. Sistemas de control a nivel de parque para la mejora de la disponibilidad.

17 ESCENARIO II. Mejoras en Energía producida Escenarios de I+D+i para la mejora de producción: Aumento de rendimiento. Aumento de disponibilidad anual. Incremento de la vida útil del aerogenerador. 1 año más de operación equivale a un 5% más de producción anual Estrategias I+D+i existentes / en desarrollo en el mercado Sistemas de predicción de consumo de vida en componentes críticos. Mejoras en los criterios de cálculo y diseño. Mejores materiales para asegurar propiedades durante 20 años Sistemas de control que minimicen la fatiga....

18 ESCENARIO III. El mercado objetivo. Se desarrollan nuevas funcionalidades y se mejoran los puntos clave específicos de los mercados objetivo Estrategias I+D+i existentes / en desarrollo en el mercado Sistemas de detección o antihielo en palas Nuevos materiales insensibles a la corrosión / salinidad Cimentaciones específicas para Offshore en aguas profundas. Sistemas híbridos para alta penetración eólica Sistemas full converter avanzados para redes débiles. ESCENARIO IV. Elemento diferenciador Cada fabricante se está posicionando con factores diferenciadores de la competencia que intentan reforzar a través del I+D+i. Sistemas modulares. Funcionalidades específicas...

19 INCERTIDUMBRES. Temas pendientes Conforme van evolucionando los tamaños de las máquinas y el sector las problemáticas cambian teniendo que renovar esfuerzos en el I+D+i. Es difícil cuantificar las mejoras obtenidas por le I+D+i si no es por su impacto en el coste de materiales, fabricación, transporte o instalación. La inclusión de el coste de desmantelamiento y reciclaje dentro de la ecuación del coste de la energía no está extendida en el mercado. Los nuevos requerimientos del mercado afectan a las funcionalidades y al coste. Dónde está el límite de la inversión de I+D+i para la reducción del coste? Dónde están los retos tecnológicos? I+D+i es un medio, no un fin

20 Gracias por vuestra atención! Preguntas? Posibilidades de la I+D+i para la reducción de costes Diego Otamendi, Mtorres Olvega Industrial Crta. Pamplona-Huesca Km9. Torres de Elorz, (Navarra) Spain Phone : diego.otamendi@mtorres.es