CENER presentó este enero en la conferencia EERA DeepWind los retos de los softwares de ingeniería aplicados a eólica flotante y nuestras innovadores soluciones para afrontarlos. EERA DeepWind es una conferencia internacional que reúne cada año las mejores iniciativas en innovación en energía eólica marina.
En los últimos años hemos sido testigos de un rápido desarrollo de soluciones de energía eólica flotante, con muchos conceptos innovadores que se acercan a fase comercial. Algunos prototipos han demostrado su viabilidad al alcanzar TRL 7 (Technology Readiness Level), muchos otros no han llegado por el momento tan lejos, a pesar de presentar un gran potencial de reducción de LCOE.
Conforme aumenta el TRL de las turbinas eólicas flotantes, se hace necesario contar con mejores herramientas de ingeniería que apoyen en la fase de diseño y explotación, reduciendo los riesgos y aumentando la fiabilidad. Herramientas de diseño ingenieril que ayudarán a reducir el LCOE de la eólica marina, al igual que lo hicieron en la primera década del siglo XXI para la eólica terrestre.
Tras trabajar con más de 30 flotadores en los últimos años, CENER aportó en DeepWind una visión transversal de los problemas técnicos más críticos de las herramientas de simulación, parcialmente resueltos o pendientes de resolver:
- Modelos hidrodinámicos de mayor fidelidad para realizar análisis acoplados con el modelo de aerogenerador para el diseño del conjunto aerogenerador-plataforma, así como en casos particulares de algunos diseños, como el “weathervanning”.
- La fatiga estructural y la distribución de presiones en la estructura bajo el efecto de las olas y las corrientes marinas son también factores críticos de diseño y áreas de mejora. En el caso de la fatiga estructural, análisis en el dominio de la frecuencia comúnmente usado en software para infraestructura marina no es adecuado en eólica debido a las no linealidades de los fenómenos, siendo necesario realizar los cálculos mediantes simulaciones directas en el dominio del tiempo.
- Está demostrado que los modelos aerodinámicos de eólica terrestre son imprecisos en determinadas condiciones de operación del aerogenerador. Situaciones que han sido poco frecuentes en eólica terrestre, pero que serán mucho más frecuentes en eólica marina flotante. Los códigos aerodinámicos deben simular con precisión estos casos: aerogeneradores desalineados con el viento y la interacción del rotor con su propia estela. Ambos casos son críticos para plataformas con grandes movimientos, rotores de alta flexibilidad y grandes turbinas eólicas, por encima de 10MW.
- El “cerebro” del aerogenerador debe considerar nuevas dinámicas en el mar. Las estrategias del controlador de turbinas eólicas para condiciones flotantes deben minimizar el “negative damping” o la rotación en “Yaw” del aerogenerador, sin perder producción y reduciendo las cargas.
- Finalmente, las avanzadas herramientas de simulación durante la etapa de diseño, deben aportar también en la etapa de operación. La estrategia de mantenimiento debe incorporar la información de gemelos digitales para reducir el número de intervenciones en alta mar y aumentar la productividad de los mantenimientos correctivos.
Alineado con los objetivos de LCOE y fiabilidad de la industria eólica flotante, la comunidad científica eólica trabaja en los desafíos tecnológicos mencionados anteriormente. DeepWind sirvió a CENER para presentar los desafíos y también destacar los desarrollos con los que planea abordar estos retos. En algunos casos destacados abajo, CENER puede ya aportar también una imagen para presentar los resultados.
Software de simulación de turbinas eólicas múltiples con interacción estela-estela e interacción estela-estructura.
Software acoplado del Modelo de aerogenerador (OpenFAST) junto con modelo hidrodinámico (OpenFOAM).
Impacto del código de control de turbina para plataforma flotante con capacidad para orientarse al viento.
