WindFloat: Una base flotante para turbinas eólicas en alta mar

Este manuscrito resume el estudio de viabilidad realizado para la tecnología WindFloat. El WindFloat es una base flotante de tres patas para turbinas eólicas offshore de multimegavatios. Está diseñado para acomodar una turbina eólica de 5 MW o más, en una de las columnas del casco con modificaciones mínimas en la góNDOLA y el rotor. Se pueden esperar rediseños potenciales de la torre y del software de control de la turbina. Las tecnologías para bases flotantes de turbinas eólicas en alta mar están evolucionando. La mayoría de los expertos coinciden en que la industria eólica offshore verá un aumento significativo en la actividad en un futuro cercano. Las turbinas fijas en alta mar están limitadas en profundidad de agua a ∼30–50 m. La transición del mercado a aguas más profundas es inevitable, siempre que se puedan desarrollar tecnologías adecuadas. A pesar del aumento en la complejidad, una base flotante ofrece las siguientes ventajas distintas: flexibilidad en la ubicación del sitio; acceso a recursos eólicos superiores más lejos de la costa; capacidad para ubicarse en regiones costeras con plataforma continental poco profunda limitada; capacidad para ubicarse más lejos de la costa para eliminar impactos visuales; un casco integrado, sin necesidad de rediseñar la pieza de transición entre la torre y la estructura sumergida para cada proyecto; procedimientos simplificados de instalación en alta mar. Los anclajes son significativamente más baratos de instalar que las bases fijas y torres de gran diámetro. Este documento se enfoca primero en la base de diseño para bases flotantes de turbinas eólicas y explora los requisitos que deben ser abordados por los equipos de diseño en este nuevo campo. Se muestra que el diseño del casco para una gran turbina eólica debe aprovechar las sinergias con la tecnología de plataformas offshore de petróleo y gas, al tiempo que se tienen en cuenta los diferentes requisitos de diseño y funcionalidad de la turbina eólica. A continuación, este documento describe el análisis hidrodinámico del casco, así como el trabajo en curso que consiste en acoplar la hidrodinámica del casco con las fuerzas aerodinámicas de la turbina eólica. Se presentan tres enfoques principales: el modelo hidrodinámico numérico de la plataforma y su sistema de amarre; pruebas en tanque de olas de un modelo a escala de la plataforma con simulación aerodinámica simplificada de la turbina eólica; FAST, un paquete de software aeroservoelástico para análisis de turbinas eólicas con la capacidad de acoplarse al modelo hidrodinámico. Finalmente, este documento se centra en la ingeniería estructural que se realizó como parte del estudio de viabilidad llevado a cabo para la calificación de la tecnología. Específicamente, se describe el escantillonado preliminar y se explican las metodologías de análisis de resistencia y fatiga, enfocándose en los siguientes aspectos: el acoplamiento entre la turbina eólica y el casco y la interfaz entre la carga hidrodinámica y la respuesta estructural.