Transcript Presentaci (8.102Mb)

L’ENERGIA EÒLICA OFFSHORE A ESPANYA, ESTAT
ACTUAL, NORMATIVA I PROPOSTA DE PROJECTES.
•
•
Autor: Joaquim Falo Ramon
Director: Mariano Badell Serra
Estructura del projecte
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Localització del parc eòlic
Transport, instal·lació inspecció i manteniment
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Introducció
En els últims anys el sector de l’energia eòlica offshore ha experiment un considerable
desenvolupament i s’ha constituït com una de les principals alternatives de futur.
Existeixen tres grans potències que es disputaran el lideratge d’aquesta tecnologia en
un futur; EUA, Europa i Xina.
És necessari en reflectir l’estat de la industria eòlica marina europea, per dues raons
fonamentals:
- La distància geogràfica entre els dos altres grans mercats i el nostre limita el
subministrament d’equips i materials en termes econòmics.
- La tecnologia europea està a la avantguarda en el sector eòlic marí, principalment
pel que fa als fabricants de grans aerogeneradors .
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Avantatges
Font inesgotable d’energia.
Els recursos eòlics no produeix contaminació de forma directa.
Afavoriment de la independència energètica.
Creació d’un sector industrial propis, un teixit empresarial auxiliar, un impuls
pel mercat laboral i una forta incidència en el sector marí.
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Inconvenients
Les condicions climatològiques la fan una energia complementaria .
Influeixen molts les condicions ambientals.
La predicció de la producció molt complicada creant una incertesa en la planificació
energètica.
Econòmicament no són rentables avui en dia en absència de subvencions existent.
Produeixen contaminació acústica i vibracions.
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Font clara d’impacte visual indesitjable.
Dificultat d’assolir una acceptació per part de la societat a l’hora de construir un parc
eòlic.
És necessari que pel 2020 Europa hagi:
Reduït en un 20% les emissions de gasos d’efecte hivernacle
Cobert el 20% del consum energètic amb fonts renovables.
Impacte evident sobre aus i espècies aquàtiques de la zona.
Estalviat el 20% del consum energètic comunitari
El procés de tramitació d’aquestes instal·lacions i el marc regulatori és extremadament
llargs (onshore 5-6 anys)
La inversió inicial és elevada.
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
El mercat eòlic offshore a Europa
MW Instalats a Europa
4500
4000
3500
MW Acumulats
- A dates de juny de 2012, a la Unió Europea existeixen 4.336
MW de potència instal·lada offshore ,
- Augment 50% en comparació en el mateix període de temps
respecte el 2011.
3000
2500
- 2669 MW en construcció repartits entre Alemanya, el Regne
Unit i2000
Bèlgica.
1500
- Per 2020
es te previst assolir els 180 GW eòlics, 40 GW d’aquests
offshore,
1000 (4% del consum elèctric.)
500
0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
El mercat eòlic offshore a Espanya
200.576 MW
30
% Pot. Instal·lada 2011
25
% Pot. Consumida
25
- Espanya és considerat un
país pioner en el desenvolupament
de parcs
21
21
19
20
de generació
d’energia eòlica19onshore.
16
15
15
- Compromís mediambiental
i amb principis de seguretat i qualitat12 de
12
11
9
subministrament,
que8 es veuen traduïts en sostenibilitat, compromesa
10
amb el desenvolupament d’energies alternatives.
4
5
1
1
3
1
2
- Creació
d’un marc regulatori de suport, que anys enrere va ser una
0
limitació pel desenvolupament de l’energia eòlica offshore, i que ha
permès pensar en el desenvolupament d’aquest tipus d’emplaçament
en diverses zones del país.
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Parcs eòlics marins en la actualitat.
Amb una potència total instal·lada de 3329.3 MW, la distribució de la
qual és:
1% 1%
Regne Unit 1667,8 MW
0,1%
Dinamarca 870,6 MW
0,1%
Holanda 246.8 MW
4%
Bèlgica 195 MW
6%
Suècia 167,3 MW
50%
5%
Alemanya 120 MW
Finlandia 32,3 MW
Irlanda 25.2 MW
7%
Noruega 2,3 MW
26%
Portugal 2 MW
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Perspectives de futur
2012 – 2020
2021-2030
Potència total acumulada: 40.000 MW (40GW).
Potència total acumulada: 150.000 MW
(150GW).
Potència instal·lada des de 2012 fins 2020: 6.900
MW.
Potència instal·lada des de 2021 fins 2030:
13.690 MW.
Producció d’electricitat: 148 TWh.
Producció d’electricitat: 563 TWh.
Cobertura del 3.6% - 4.3% de la demanda
elèctrica de la UE.
Cobertura del 26.2% - 34.3% de la demanda
elèctrica de la UE.
Estalvi anual de 85 milions de tones de CO2
emeses a l’atmosfera.
Estalvi anual de 292 milions de tones de CO2
emeses a l’atmosfera.
Pressupost d’inversió anual de 8.8 billons d’€.
Pressupost d’inversió anual de 16.5 billons d’€.
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Estat de l’art de la industria eòlica offshore
L’estat de la tecnologia actual es troba en una posició de transició entre aigües poc i profundes.
Amb l’augment de l'experiència de la tecnologia, les noves instal·lacions són cada cop més grans i s’ubiquen a
majors profunditats per assolir menors costos de producció energètica, però això fa que els costos augmentin.
En una instal·lació offshore destaquen tres grans partides de despeses: costos d’operació i manteniment , el
propi aerogenerador i l’estructura de suport, degut als majors costos que impliquen els treballs en el mar, les
cimentacions i les connexions a terra.
Estructures eòliques en les zones poca
profunditat, zona de profunditat intermitja i
grans profunditats.
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Aigües poc profundes
Per instal·lacions de poca profunditat (< 25 m) existeixen tres classes de cimentacions:
•
Monopod: requereix una escassa inversió, poc desenvolupament tecnològic necessari i footprint mínim.
•
De gravetat: acció de la gravetat sobre la seva elevada massa que fixa l’estructura al fons, la instal·lació
exigeix realitzar un procés minuciós d’estudi i preparació de fons.
•
Suction Bucket: sistema de succió a pressió, creant una pressió diferencial que fa que la cimentació penetri
en el fons, presenta l’avantatge de ser una instal·lació simple, ràpida i més econòmica.
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Aigües de profunditat mitjana
Parcs eòlics situats entre 25m i 60m de profunditat.
Estructures amb bases de majors dimensions i ancorades al fons per diversos punts. Per a aquestes
profunditats, s’utilitzen estructures dotades d’una flexibilitat per suportar les cargues externes però
amb un pes i unes inèrcies menors.
Les estructures poden ser del tipus tríopode (1), en monopod atirantat (2), jacket tubular completa de la
base al rotor (3), jacket amb torre intermitja entre base i rotor (4), fusió de plataforma de gravetat i de
Suction Bucket (5).
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Aigües profundes
Parcs eòlics situats a més de 60m de profunditat.
A grans profunditats, la instal·lació i el manteniment de plataformes fixes tenen uns costos desmesurats. La
solució està lligada a l’ús de plataformes flotants amb suficient força per suportar el pes del aerogenerador i la
torre, estabilitat en estats agitats del mar, resistència estructural davant les condicions ambientals i pels
moviments limitats.
Les estructures flotants poden ser: semi-submergible Duth tri-floater (1), barcasses (2), boia Spar amb dues
línies dobles de fondeixament (3), Plataforma amb Línia de Tensió (TLP) amb tres línies de fondeig (4), TLP
fixada al fons amb base de gravetat de formigó (5), o una mescla entre TLP i Spar (6).
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Diferències entre aerogeneradors eòlics i terrestres
Majors dimensions dels
aerogeneradors marins respecte els
terrestres.
Menors altures en el mar que en terra
per assolir les mateixes velocitats en el
generador.
La velocitat en la punta de la pala pot
ser major en el medi marí que en el
terrestre.
El medi marí és molt més corrosiu,
Les càrregues ambientals són
realment molt més elevades que a les
terrestres al estar exposades a onatge,
marees, etc.
Estat de l’art i la normativa eòlica Offshore
Normativa
Offshore
Heretades de la indústria offshore dedicada al petroli i al gas.
S’aplica depenent de l’àmbit a la qual va destinada, té un ampli ventall
d’aplicacions, cada una amb la seva pròpia normativa i una per cada un dels
països que participen en aquesta.
Especifica eòlica marina
Existeixen notables diferencies entre els requisits de les plataformes de
suport per grans aerogeneradors marins .
Normativa IEC, Reglament GL-OW, Reglament danès, Normativa DNV(Der
Norske Veritas), RECOFF.
Protecció mediambiental.
De Kioto a Copenhaguen.
COP 15 – Copenhaguen 2009.
Conclusions al acord final de la COP 15..
Localització del Parc Eòlic
Introducció
Externs
Interns
Compostos
- Naturals: Batimetria, profunditat, vents onatge,
corrents, subsòl.
- Sociològics: Marc legislatiu, marc financer, activitat
humana, infraestructures.
- Aerogeneradors: Potencia, característiques.
- Estacions de Mesura: boies de mesura, torres
meteorològiques.
- Xarxa de distribució.
- Plataforma de suport.
- Logística: drassanes, industria auxiliar, materials.
- Avaluació econòmica: VAN, TIR, Benefici/cost, PR.
Localització del Parc Eòlic
Mapa eòlic marí a Espanya
Localització del Parc Eòlic
Alternatives a Espanya
Batimetria
Potencial eòlic
Batimetria
Activitat humana
Zones de qualitat
Localització del Parc Eòlic
Dades oceanogràfiques
Zona 1: Mar Cantàbric entre les
zones de Bilbao i Gijón.
Zona 2: Mar Mediterrani de Màlaga
i Granada, o Mar d’Alboran.
Zona 3: Mar Mediterrània entre el
Cap de Gata i el Cap de Palos
(Almeria i Múrcia).
Zona 4: Mar Mediterrani entre el
Delta de l’Ebre i les aigües de
Girona.
• Velocitat i uniformitat del vent.
• Descripció de l’onatge amb:
- Condicions normals o règim mitja.
- Condicions extremes o règim extrem.
Localització del Parc Eòlic
Zona 1: Dades de la Boia de Bilbao
Vent V. mitjana (m/s)
5.3
Hs mitjana (m)
1.91
V. màxima (m/s)
23.6
Hs màxima (m)
13.71
Corrents V. mitjana(cm/s)
14.82
V. màxima (cm/s)
83.21
Conjunt de dades: REDEXT
Boia de Biscaia.
Calma eòlica(%)
17.9
Longitud: -3.052 E
Latitud: 43.640 N
Profunditat: 600m
Localització del Parc Eòlic
Zona 2: Dades de la Boia de Mar d’Alboràn
Vent V. mitjana (m/s)
5.20
Hs mitjana (m)
0.79
V. màxima (m/s)
15.28
Hs màxima (m)
5.06
Corrents V. mitjana(cm/s)
22.66
V. màxima (cm/s)
120.70
Conjunt de dades: REDEXT
Boia del Mar d’Alboran.
Calma eòlica(%)
15.95
Longitud: -5.033 E
Latitud: 36.267 N
Profunditat: 530m
Localització del Parc Eòlic
Zona 3: Dades de la Boia del Cap de Gata
Vent V. mitjana (m/s)
4.97
Hs mitjana (m)
1.05
V. màxima (m/s)
16.6
Hs màxima (m)
5.32
Corrents V. mitjana(cm/s)
25.74
V. màxima (cm/s)
85.50
Conjunt de dades: REDEXT
Boia del Cap de Gata.
Calma eòlica(%)
21.1
Longitud: -3.052 E
Latitud: 36.570 N
Profunditat: 536 m.
Localització del Parc Eòlic
Zona 4: Dades de la Boia de Tarragona
Vent V. mitjana (m/s)
5.3
Hs mitjana (m)
0.91
V. màxima (m/s)
23.6
Hs màxima (m)
5.22
Corrents V. mitjana(cm/s)
17.84
V. màxima (cm/s)
71.40
Conjunt de dades: REDEXT
Boia de Tarragona.
Calma eòlica(%)
9.32
Longitud: -1.467 E
Latitud: 40.683 N
Profunditat: 672 m.
Localització del Parc Eòlic
Anàlisis dels resultats
Zona
Bilbao
Mar d’Alboran
Cap de Gata
Tarragona
Vel. mitjana (m/s)
5.3
5.20
4.97
4.72
Zona
Bilbao
Mar d’Alboran
Cap de Gata
Tarragona
Vel màxima (m/s)
23.6
15.28
16.6
17.1
V mitjana (cm/s)
14.82
22.66
25.74
17.84
V màxima (cm/s)
83.21
120.70
85.50
71.40
Calma Eòlica (%)
17.9
15.95
21.1
9.32
Hs mitjana (m)
1.91
0.79
1.05
0.91
Hs màxima (m)
13.71
5.06
5.32
5.22
Les roses del vent de Bilbao i Tarragona: rafegues de vent d’intensitats similars en totes les
direccions, indica l’heterogeneïtat del vent en qualsevol direcció.
Les roses del vent del Cap de Gata i del Mar d’Alboran: components molt més predominants que al
resta i un ventall de direccions molt més tancats.
Localització del Parc Eòlic
Procés de selecció
Alçada d’onada significativa en condicions extremes de la zona Bilbao.
Major exposició de l’estructura a les càrregues externes.
Tarragona posseeix menors valors de la velocitat de vent i amb una rosa dels
vents semblant a la de Bilbao.
Tarragona és la boia amb menor percentatge de calma, implica majors
càrregues d’ona, fet que també es descarti per motius de fiabilitat i seguretat.
Les zones del Mar d’Alboran i el Cap de Gata, valors semblants de
velocitat tant mitjana com màxima.
Homogeneïtat en la direcció del vent així com les alçades de
l’onatge significatives.
La zona del Mar d’Alboran està relativament a prop de l’estret de
Gibraltar i el port d’Algeciras
Les rutes marítimes del Cap de Gata voregen molt més la costa degut a
la proximitat dels ports de Cartagena, Alicant i Valencia.
Localització del Parc Eòlic
Ubicació final
Possible situació final: Mar d’Alboran
A Espanya existeixen altres zones, però amb una situació més problemàtica.
No es poden descartar per instal·lacions futures.
És important tenir en conte tots els factors, tan interns, externs i compostos.
L’impacte visual com a factor a tenir en compte.
Necessari un canvi de mentalitat ja que a mig i llarg termini es requeriran instal·lacions costeres.
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Introducció
L’estratègia de transport e instal·lació és un factor de crític en el desenvolupament
d’un parc eòlic, ja que el disseny i la configuració del sistema queden fortament
marcats per la metodologia del procés de transport e instal·lació.
- És millor transportar la plataforma i l’aerogenerador per separat o l’aerogenerador
muntat sobre una plataforma?
- Convé utilitzar llast sòlid fix o seria aconsellable evitar llastrar el sistema de per vida?
- Transport en sec sobre un buc de tipus barcassa o remolc fins al destí d’instal·lació?
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Estratègies de construcció
Assemblatge previ en el port.
Fabricació i pre-ensemblatge en el port.
Assemblatge en alta mar.
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Flota auxiliar
Vaixell d’investigació: investigar el sòl marí per preparar la instal·lació, dur a terme estudis i
post- avaluacions del impacte ambiental.
Vaixell d’instal·lació del generador: creats per aquest procediment, poden transportar varis
generadors a la vegada.
Vaixell suport de construcció: assistir en la construcció de parcs eòlics offshore. Poden ser
barcasses, barcasses d’alçament motoritzades o no motoritzades, pantalans i plataformes.
Vaixells de treball: portar a terme el treball d’altres embarcacions proporcionant
subministraments i eines.
Vaixells de servei: donar suport als treballs i a les altres embarcacions amb feines molt més
exclusives.
Vaixell d’equip de transferència: transport e instal·lació del sistema de transferència del parc
eòlic.
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
El port com a part de la cadena
Instal·lacions amb aigües suficientment profundes.
Molls reforçats amb suficient rigidesa per suportar grans masses.
Grans àrees d’emmagatzematge.
Espais adequats i elements d’hissar per moure cimentacions i estructures pesades.
Infraestructura necessària capaç d’abastir el procés d’instal·lació i les operacions de reparació
i manteniment.
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Estratègia de transport i instal·lació
Transport a coberta:
- major velocitat d’avançament
- no depèn del temps.
- transport simultani de varies unitats
Transport convencional: remolcament directe
- estructura poc voluminoses
- condicions ambientals no adverses
- distancia del trajecte no sigui excessivament llarga
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Estratègia de muntatge i construcció
Transport i muntatge de l’aerogenerador.
Construcció de la plataforma i flotació.
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Cronologia del procés d’instal·lació
1) Fase de construcció: es construeixen per separat la plataforma, els
ancoratges i les parts del aerogenerador. L’aerogenerador es monta
mitjançant medis terrestres d’izat
2) Fase de transport: el conjunt plataforma- llast- tendons es remolca fins el
emplaçament final. Les ancores són traslladades, i l’aerogenerador es izat en
grua i transportat al emplaçament.
3) Muntatge: es posicionar la plataforma per rebre l’aerogenerador, que és
muntat i fixat en aquesta.
4) Connexions: es procedeix a connectar els tendons i els cables elèctrics de
transmissió d’energia.
5) La grua issa els morts i el sistema de pre-instal·lació.
6) Proves i posada en marxa.
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Inspecció i manteniment
• Equips motoritzats:
- Aerogenerador: sensors de temperatura, multiplicadora, i fluids. Paràmetres de
revolucions, producció energètica.
- Sistema de llast: nivell dels tancs, bombes de llast i achic, alarmes d’inundació,
vàlvules d’accionament remot.
• Manteniment predictiu:
- Canvi de coixinets i frens de l’aerogenerador.
- Renovació de les botelles de CO2 contra incendis.
- Manteniment dels segells de les bombes de llast i vàlvules dels tancs de llast.
- Filtres d’aigua salada.
• Manteniment correctiu:
- Estructura general de la plataforma: estat de l’acer, soldadura, corrosió...
- Connexió del fondeix: eslavons de la connexió.
- Armament a bord: línia de llast, bombes, vàlvules, pèrdues en la línia, etc.
- Estat de les pales, rotor, carcassa de l’aerogenerador i altres components de
subministre.
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Caracterització dels bucs involucrats
Buc cabler per la instal·lació dels cables elèctrics. bucs dissenyats i utilitzats per
estendre cables de telecomunicacions o transmissió d’energia elèctrica; es
distingeixen per les grans politges i per les guies dels cables.
Vaixell grua de construcció: aquests bucs posseeixen una grua especialitzada en
l’aixecament de càrregues pesades, que pot girar per tal de maniobrar per
col·locar les càrregues.
Buc SSHL (Semi Submersible Heavy Lift): un dels avantatges més importants
d’aquests bucs és que ajuda a moure cargues aparentment grans, on poden
transportar varis generadors a la vegada. Poden dur a terme les funcions
necessàries en alta mar en mig del constant moviment de les onades.
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Caracterització dels bucs involucrats
Buc instal·lador de pilars: instal·lar el pilars dels aerogeneradors en la localització
final del parc eòlic, sent una feina molt específica on és necessari l’ús de grues
que carreguin estructures de gran pes.
Vaixell d’investigació: vaixells dissenyats i equipats per dur a terme investigacions
en el mar. En aquest cas són utilitzats per investigar el sòl marí per preparar la
instal·lació de granges eòliques offshore.
Buc Cadena-ancora (AHTS Anchor Handling Tug Vessel): aquests bucs serveixen
per manejar els ancoratges de les plataformes offshore, remolcar-les fins a la
seva ubicació, ancorar-les i en certs casos serveix com a bucs de rescats
d’emergència i de recuperació.
Transport, instal·lació, inspecció i manteniment
Caracterització dels bucs involucrats
Buc de suport i operacions offshore (PSV platform supply vessel): consisteix en un
buc d’abastament de la plataforma, la seva funció principal és el transport de
béns i persones cap a les plataformes petrolíferes marines i altres estructures
costa en fora.
Remolcadors: vaixell que ajuda a maniobra a altres embarcacions empenyent-les
o arrossegant-les. Són embarcacions potents per les seves dimensions, i de
constitució forta, i alguns són d’alta mar.
Bucs reparador de cables: encarregats de localitzar i reparar els cables
submergits sota el mar que es van deteriorant o trencant fins al punt de
tornar-se inoperables.
Altres embarcacions: “bucs hotel”: per parcs molt allunyats de la costa en
emplaçaments on hi ha una potència molt elevada instal·lada i no compensa
anar i tornar a terra ferma. En la actualitat existeixen bucs supply que a més
de ser bucs de treball ofereixen totes les comoditats.
Conclusions
•
L’energia eòlica offshore és una industria en desenvolupament però amb
molt camí per endavant.
• És necessari que Espanya comenci a interessar-se i a involucrar-se en aquest
sector en particular i aprofiti l’energia eòlica marina.
• Necessitat d’un canvi de mentalitat respecte l’energia eòlica per part de la
societat.
• Creació d’un nou sector i la seva importància amb el mon naval i el seu
desenvolupament.
Gracies per la vostra atenció