Cliente

Socio del consorcio de empresas creadas para el Proyecto CENIT-E Ocean Lider (Líderes en Energías Renovables Oceánicas)

Objetivo

Desarrollar la tecnología necesaria para el aprovechamiento eficiente e integral de las energías oceánicas renovables

Seaplace-501: ¿Una turbina con fondeo TLP para aprovechar la Corriente del Golfo o la Corriente de Kuroshio?

El transporte de masa de la corriente Corriente del Golfo supera en más de 30 veces el caudal de todos los ríos de agua dulce del mundo. Esta enorme corriente alcanza en algunos puntos de la costa Este de Florida una densidad de energía anual de alrededor de 2,0 kW/m² (correspondiente a una velocidad de corriente promediada de unos 3 nudos). En estos lugares la velocidad de la corriente oscila el 85% del tiempo entre 1 y 2 m/s en zonas que están entre la superficie del agua y 100 m por debajo de esta. Puesto que a menos de 40 m se interferiría con la navegación, se pueden colocar turbinas entre 40 y 70 m bajo la superficie para aprovechar estas corrientes. Dado que en estas regiones de Florida el fondo del mar se encuentra a una profundidad de 200 a 500 m, una solución fondeada parece ser la mejor opción

Las turbinas fondeadas requieren flotabilidad, lo que aumenta el coste de la estructura pero permite que el dispositivo se sitúe a la profundidad óptima sin un impacto significativo en el precio y facilita la fabricación en serie de las turbinas. Para las operaciones de instalación y mantenimiento se emplea un sistema de lastre que permite el control de la emersión/inmersión de la turbina

La estabilidad en la mayoría de los diseños fondeados se consigue utilizando el concepto de la cometa. Sin embargo en estos casos un cambio de empuje (por ejemplo, si la turbina deja de producir) podría dar lugar a desplazamientos considerables del dispositivo. Un desplazamiento vertical considerable modificaría sustancialmente la presión en los tanques estancos y, probablemente, sería necesario el control activo de estos tanques. Este problema podría resolverse empleando flotadores pasivos, pero en tal caso el proceso de instalación podría complicarse en exceso. Por otra parte, una excursión significativa (desplazamiento axial y lateral) requeriría más espacio entre las turbinas, probablemente resultando en una menor explotación de un campo específico. Si sólo se requiere una única línea de fondeo a proa deberá haber un gran espacio entre las turbinas adyacentes. Otros diseños fondeados utilizan líneas de amarre a proa y popa, ocupando una huella más grande en el fondo del mar, y no permitiendo que el dispositivo gire 180º si la corriente cambia su dirección


Un fondeo TLP (Tension Leg Platform) emplea un sistema de fondeo vertical que reduce significativamente los desplazamientos verticales, minimizando la variación de la presión en los tanques de aire. Un fondeo TLP también permite un mejor aprovechamiento de un campo específico pues la huella es mucho más pequeña. Además este fondeo puede disponerse para permitir que la turbina se aproe a la corriente, aumentando fácilmente el factor de capacidad de la turbina. Esto es posible siempre y cuando el centro de gravedad, centro de flotabilidad y el centro hidrodinámico estén situados adecuadamente

Teniendo en cuenta todos los puntos mencionados anteriormente SEAPLACE eligió una disposición TLP y diseñó una turbina (pendiente de patente, PCT/ES2013/070328) para aprovechar corrientes como las del estrecho de Florida

En el diseño de SEAPLACE (Seaplace-501Marine Turbine) la flotabilidad requerida viene dada por una tobera y / o difusor. Esta estructura también ayuda a reducir significativamente el tamaño de la turbina, una solución en línea de 6 palas (sin eje). La forma de instalación preferente consiste en instalar primero el difusor mediante el control de la presión del aire en los tanques de flotabilidad. A continuación la tobera, una estructura mucho más pequeña que incluye el equipo eléctrico y la turbina, se conecta al difusor. Si se requiere el mantenimiento de la turbina no es necesario desinstalar el fondeo TLP, simplemente desacoplar la tobera del difusor

SEAPLACE ha realizado un gran esfuerzo en la optimización de la tobera, difusor y turbina, y el buen comportamiento del concepto se confirmó con ensayos experimentales: un modelo de CFRP se construyó y ensayó en el CEHIPAR en 2012-2013. Durante los ensayos se comprobó la estabilidad de varias condiciones de carga y flotabilidad. La turbina es capaz de girar suavemente en la dirección de la corriente. Hay varias configuraciones disponibles para los tendones en función de las necesidades específicas de cada caso. Algunos se muestran en las figuras adjuntas

El dispositivo puede estar completamente sumergido, lo que permite la navegación y algunas actividades de pesca. Además, varios dispositivos pueden estar dispuestos con el mismo sistema de fondeo uno encima del otro

Desde el punto de vista medioambiental, la tobera protege la fauna del posible golpeo de las puntas de las palas, y la huella en el fondo es bastante pequeña debido a la corta distancia entre los tendones, minimizando el efecto sobre la fauna y flora del fondo marino. El desmontaje del dispositivo también es posible después de haber cumplido su vida útil

Nota: El siguiente video muestra un resumen del proyecto Ocean Lider




Y el siguiente video muestra un resumen de los ensayos llevados a cabo en el Canal de Experiencias Hidrodinámicas del Pardo (CEHIPAR)