Energía Eólica Marina.

Transcripción

1 Energía Eólica Marina. Jornadas de Energía Renovable Marina. Antonio Herrera Sierra Departamento Tecnología EDPR-EU Oviedo, 16 de Noviembre de 2009

2 EDP Renováveis: Holding EDP para Energías Renovables - 2 -

3 Por Qué al Mar? Inconvenientes Instalación y mantenimiento más complicado que en tierra Ambiente corrosivo Inversión mayor Infraestructura de evacuación a costa. Profundidad del lecho marino. Ventajas Mayor recurso Menos turbulencia Mejor predictabilidad Mayor facilidad para instalar grandes estructuras Menor impacto ambiental - 3 -

4 Recurso Eólico Mayor. Mejores Condiciones Eólicas Mayor Velocidad media Fuente: Riso Laboratories Menor factor de cortadura del perfil vertical Menor turbulencia ambiente La turbulencia ambiente, asociada a la rugosidad de la superficie es prácticamente inexistente

5 Costes previstos En tierra En tierra Marina Marina Conexión a red; Conexión a red; 12% 12% Otros; 5% Otros; 5% Ingeniería y Ingeniería y Dirección; 4% Dirección; 4% Instalación; 15% Instalación; 15% Otros; 2% Otros; 2% Cimentaciones; Cimentaciones; 8% 8% Conexión a red; Conexión a red; 9% 9% Aerogeneradores; Aerogeneradores; 51% 51% Aerogeneradores; Aerogeneradores; 75% 75% 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

6 El camino recorrido Fuente: Carbon Trust. Offshore Power in UK - 6 -

7 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 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 Capacidad total instalada Potencia Instalada anualmente Producción annual de electricidad Cobertura de la demanda eléctrica de EU CO 2 evitado anualmente Inversión annual en aerogenradores Fuente EWEA. Oceans of opportunities ,000 MW 6,900 MW 148 TWh 3.6% and 4.3% 85Ton 8.8 billion ,000 MW 13,690 MW 563 TWh 12.8% and 16.7% 292 Ton 16.5 billion - 7 -

8 Europa liderará los Mercados Mundiales de Eólica Marina

9 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) Procedimiento de Concurrencia. (DGPEM) Resolución de la Concurrencia y otorgamiento de la Reserva de Zona. (Comité de valoración) Estudios de Viabilidad (Promotor) Solicitud de Autorización Administrativa. (Promotor) Autorización Administrativa (DGPEM) Aprobación del Proyecto de Ejecución y Autorización de Explotación (según RD1955/2000). (DGPEM) 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) - 9 -

10 Estudio Estratégico Ambiental del Litoral Español Zonas de exclusión Zonas con condicionantes Zonas aptas

11 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

12 Estructuras de Sustentación/Anclaje Existe Experiencia y Tecnología. Pero los parámetros son otros

13 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 Es necesaria una revisión/adaptación de los códigos de diseño

14 Tipos de estructura de soporte Fuente: NREL Fuente: NREL

15 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

16 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

17 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

18 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

19 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

20