Resumen de Optimización del procedimiento de instalación de cimentaciones para parques eólicos en alta mar
Esta tesis subraya los principales tipos de cimentaciones usadas hoy en día para los parques eólicos marinos, indicando las principales diferencias existentes entre ellas, tipo de aplicación por tipo de proyecto, así como los procedimientos seguidos para su instalación y medida junto con una revisión del estado de madurez de las mismas y las técnicas de control utilizadas para las turbinas eólicas que finalmente irán instaladas sobre estas cimentaciones. Todo ello con el foco puesto en los retos clave que la industria de la eólica marina está haciendo frente y el impacto que estos tienen tanto en el CAPEX como en el OPEX.
La mayoría de los parques eólicos marinos construidos hasta la fecha, lo han hecho en aguas con una profundidad en torno a los 30m, ya sea usando estructuras de acero tipo monopilotes de gran díametro o cimentaciones por gravedad. Por el contrario los parques eólicos marinos que se están empezando a construir hoy en día van a ser instalados a mayores profundidades, por lo que el uso de las estructuras tipo usadas en la industria del oil-gas tipo trípode o “jacket”, se van a empezar a convertir en mucho más competitivas.
La instalación de las cimentaciones en el mar es un proceso muy complejo que requiere de un excelente control tanto de la logística a utilizar como de la metodología a seguir. Y teniendo en cuenta que el coste de dicha instalación es un aspecto muy importante dentro del proceso de construcción de un parque eólico marino, este trabajo de tesis investiga sobre los diferentes aspectos dentro del proceso de instalación que pueden ser optimizados. En este sentido en lo referente a la metodología, este trabajo de tesis analiza y propone un protocolo que puede ser usado en futuros proyectos de eólica marina. A través de un ensayo de vertido de cemento descrito en esta tesis, a realizar previamente a la instalación de las cimentaciones en el mar, se podría garantizar la mezcla correcta requerida así como la metodología a seguir para dicha operación, lo que permitiría obtener ahorros derivados tanto en el tiempo empleado por el barco de instalación como por los excesos de cemento empleados, evitando así mismo potenciales problemas de segregación del cemento que en el peor de los casos podrían conducir a tener que volver a proceder con la instalación de la cimentación.
Por otro lado, en lo referente a la logística, este trabajo de tesis investiga sobre las diferentes metodologías actualmente presentes en el mercado para medir la precisión con la que una cimentación ha sido instalada, incluyendo un caso de estudio que propone una mejora sobre uno de los métodos generales.
Por último, en lo referente a la conexión de los parques eólicos marinos al punto de conexión de la red, este trabajo de tesis investiga sobre las diferencias que hay entre los diseños tradicionales. Así mismo en lo que respecta a la modelización de las turbinas eólicas y parques eólicos, este trabajo de tesis investiga sobre las diferentes clasificaciones pueden ser establecidas y finalmente investiga sobre las principales estrategias de control para la generación de energía eólica.
This thesis outlines the main types of foundations used for the Offshore Windfarms nowadays, highlighting the main differents between them, level of application per project and installation measuring methods, technology maturity and the techniques of wind turbines control. All this focusing on the key challenges the offshore wind turbine industry is facing as well as on the impact these have on the CAPEX and OPEX costs.
Most part of offshore wind farms built so far are based on waters below 30 m depth, either using big diameter steel monopiles or gravity base. Now it´s starting offshore windfarms to be installed at deeper waters, then it´s becoming to be more competitive the use of these structures used for the oil & gas like: jackets and tripods Offshore Foundation installation procedure is a complicated process requiring excelent control of both methodology and logistics. And as foundation installation cost is an important aspect of the construction phase of the overall Offshore Windfarms, this thesis investigates different aspects where optimization during foundations installation phase can be achieved. In this sense regarding methodology this thesis proposes and analyses a protocol that could be used and repeated for others offshore windfarms that are planned to be installed in the future over pre-pilled foundations. Running a grout wall test based on protocol described on this thesis prior to offshore grout operations will guarantee mix of grout and lub is in line with grouting foundations requirements, saving pumping grout time and therefore vessel stand by costs as well as money savings for grout exceeds, avoiding segregation problems could lead up to in worst case to foundations removal with massive vessel standby costs for reparation of the entire installation foundation operation.
On the other hand regarding logistics, this thesis outlines the different methods currently available in the market for measuring positioning accuracy of sub-sea structures including a base case of study as an improvement of the general system.
Regarding the Wind farm connections to grid, this thesis outlines differents can be found from traditional designs such as radial, star or ring. In the other hand, for the wind generator modelling, this thesis run throughout classifications can be established: modelling the wind turbine and modelling the wind farm. Finally, for Wind generator control the main strategies are, for Wind generator control: Passive Stall, Active stall and the Pitch control; and when it is based on wind generation zone: Fixed speed and Variable Speed
