Investigadores de IHCantabria ensayan tecnología eólica flotante con menor coste y mayor rendimiento

Investigadores del Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria (IHCantabria) están participando en el proyecto europeo COREWIND, subvencionado por la Unión Europea dentro del programa Horizonte 2020 y cuyo objetivo es la reducción del coste y la mejora del rendimiento de la tecnología eólica flotante. El equipo de IHCantabria está coordinado por Raúl Guanche como responsable del grupo de investigación de Ingeniería Offshore y Energías Marinas.

El ingeniero Miguel Somoano y el matemático y físico Álvaro Rodríguez, miembros de este equipo, explican que los esfuerzos de investigación y optimización se concentran en dos componentes esenciales: los sistemas de fondeo y el cable dinámico para la extracción de potencia. “Para evaluar el funcionamiento de este tipo de soluciones innovadoras estamos realizando ensayos en tres localizaciones distintas, con dos diseños de subestructuras flotantes de hormigón sobre las que descansa una turbina eólica de 15 MW”, cuenta Somoano.

Las tres localizaciones se encuentran en Escocia (al oeste de la Isla de Barra), en Gran Canaria y en California (Morro Bay), con unas profundidades de 100, 200 y 870 metros, respectivamente. Los dos conceptos de hormigón consisten en una plataforma “spar” diseñada por el profesor Climent Molins de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), y una plataforma semi-sumergible desarrollada por la empresa del grupo ACS COBRA.

Junto a estas entidades y al IREC (Instituto de Investigación en Energía de Cataluña), que lidera el proyecto, forman parte de COREWIND investigadores de la Technical University of Denmark, la University of Stuttgart y el Politecnico di Milano; el fabricante de cables inglés JDR; la ingeniería francesa INNOSEA; la consultora alemana Ramboll; la certificadora también alemana UL DEWI; la operadora noruega Equinor; y la asociación WindEurope.

Ensayos y modelos

El grupo de Ingeniería Offshore y Energías Marinas de IHCantabria lidera el paquete de trabajo dedicado a los ensayos experimentales, además de participar activamente en otros como el orientado a optimizar las estrategias de operación y mantenimiento. “Así, por un lado desarrollamos nuevas técnicas que nos permiten evaluar la accesibilidad tanto de pequeños catamaranes CTV (“Crew Transfer Vessel”) como de buques SOV (“Service Operation Vessel”) para planificar estrategias de Operación y Mantenimiento que reduzcan costes en distintos escenarios. Por otro lado, exploramos los métodos BIM (“Building-in-model”), que nos permiten incorporar la información de la monitorización en tiempo real en campo al resultado de modelos numéricos, y así poder evaluar el estado actual y futuro de nuestros activos, con el fin de reducir costes mediante su gestión eficiente”, explica Álvaro Rodríguez.

“Respecto a los ensayos experimentales, nuestro objetivo es validar el comportamiento dinámico tanto de las líneas de fondeo como del cable sumergido realizando diversas campañas de ensayos a gran escala”. En 2020, los investigadores utilizaron el Gran Tanque de Ingeniería Marítima de Cantabria (CCOB) para testar técnicas punteras “Real-Time Hybrid Model” para turbinas eólicas flotantes, así como métodos de truncado para simular a gran escala aguas profundas y/o grandes huellas en las líneas de fondeo.

En este año 2021, el trabajo se centra en el análisis dinámico, por separado, de una línea de fondeo en catenaria con dos diseños distintos (sólo cadena y cadena-nylon) y del cable sumergido en configuración “lazy-wave”, a una escala 1/75, simulando los de la plataforma semi-sumergible en la localización con 100 metros de profundidad en Escocia. “Hemos diseñado dentro del Canal de Oleaje-Corriente-Tsunamis (COCOTSU) una configuración que nos permite realizar oscilaciones forzadas que reproducen los movimientos del “fairlead”, grabando visualmente la cinemática de la línea ensayada al tiempo que medimos las tensiones en sus dos extremos. Los resultados se utilizan para validar nuestro modelo numérico Oasis, y así poder extrapolar más adelante los resultados a escala prototipo”, explican los expertos. 

En 2022, el equipo reproducirá este análisis dinámico en todo el sistema de fondeo y el cable sumergido, en conjunto con la plataforma eólica flotante. Estos ensayos se realizan en el Gran Tanque y a mayor escala, truncando las líneas de fondeo.

Por último y paralelamente, se están llevando a cabo otros ensayos en campo en el laboratorio marino MCTS El Bocal, dirigidos a analizar la evolución de las características de los materiales utilizados, tanto en las líneas de fondeo como en el cable submarino, en una exposición a ambiente marino real para valorar los problemas de corrosión y procesos de “biofouling” (incrustación biológica).