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
Strand lifting units (3 x 4unidades)
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
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

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Proyecto ATEMPO
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