Energías alternativas
Inauguran el London Array, el parque eólico marino más grande del mundo
El primer ministro británico, David Cameron, inauguró el parque eólico London Array, de 630 MW, situado en frente de la desembocadura del río Támesis, en el sureste de Inglaterra. Sus 175 aerogeneradores se conectaron a red en abril de este año y desde entonces generan energía suficiente para abastecer a medio millón de hogares.

El desarrollo, a cargo de las compañías E.ON, Masdar y Dong, es el parque eólico marino más grande del mundo, el cual está situado frente al estuario del Támesis, en el condado de Kent, Reino Unido.

Las empresas impulsoras del proyecto estiman que London Array generará electricidad renovable suficiente para abastecer casi medio millón de viviendas, lo que equivale a dos tercios de la población de Kent. De esta forma evitarán la emisión de 925000 toneladas anuales de bióxido de carbono (CO2).

La fase recién inaugurada contó con un presupuesto de 2200 millones de euros y se materializó en aproximadamente cuatro años, aunque la parte marina, tanto los aerogeneradores como el cableado, fueron instalados en menos un año, indicaron fuentes del proyecto, en un encuentro con medios de comunicación.

El parque, denominado London Array, tiene actualmente una potencia instalada de 630 megavatios (MW) y 175 aerogeneradores de 3,5 MW cada uno, los cuales ocupan una superficie de alrededor de 100 kilómetros cuadrados.

El parque, denominado London Array, tiene actualmente una potencia instalada de 630 megavatios  y 175 aerogeneradores de 3,5 MW cada uno.

El parque está ubicado a veinte kilómetros mar adentro, por lo que necesitó de la instalación de casi 450 kilómetros de cable submarino y dos subestaciones offshore -situadas en plataformas en el mar-, las cuales recogen la electricidad generada por los molinos para después llevarla a la costa.

Fuentes del proyecto destacaron que London Array fue todo un reto tecnológico, ya que la base de cada aerogenerador es única, adaptada a las condiciones del terreno, lo que hace que la parte submarina de cada molino oscile entre los cinco y los veinticinco metros.

La parte visible del aerogenerador que sobrepasa el nivel del mar alcanza hasta 147 metros, lo que implica superar la altura del London Eye londinense, una noria de observación montada en voladizo que tiene 135 metros de altura.

Las duras condiciones naturales de trabajar en el mar complicaron la instalación de los aerogeneradores y su mantenimiento, de manera que habitualmente hay varios sometidos a algún tipo de ajuste.

El Reino Unido ahora tiene los dos parques eólicos más grandes del planeta, al sumarle al London Array al Greater Gabbard, un parque eólico ubicado en el estuario del Támesis, no muy lejos del que fue inaugurado este jueves.

Y aunque la energía eólica a veces suele ser blanco de críticas por parte de grupos ambientalistas, la diferencia del London Array es que recibió el respaldo de Friends of the Earth, una de las principales organizaciones conservacionistas británicas, que desde el inició del proyecto estuvo monitoreando su posible impacto sobre el medio ambiente.

El parque eólico London Array es el principal ejemplo de lo que busca el gobierno británico con el impulso a la energía eólica marina. En 2011, el Departamento de Energía y Cambio Climático publicó su intención de instalar 18 gigavatios de potencia eólica para 2020 en distintos parques eólicos. El Reino Unido aún está por debajo de otros países como Alemania, Dinamarca y España.

Las duras condiciones naturales de trabajar en el mar complicaron la instalación de los aerogeneradores y su mantenimiento, de manera que habitualmente hay varios sometidos a algún tipo de ajuste.

La instalación eólica London Array está tan lejos de la costa que los aerogeneradores apenas se distinguen desde tierra, en los días claros.

Según el consorcio de empresas dueño del parque eólico, ya está generando electricidad al máximo de su capacidad: 630 megavatios (MW), cuando los aerogeneradores trabajan a toda potencia, lo que podría suplir de electricidad a 500000 hogares.

El parque eólico es propiedad de tres gigantes en el mercado de la energía:

 

• La compañía danesa Dong Energy, propietaria del 50%

• La alemana E.ON, 30%

• Masdar (Emiratos Árabes Unidos), con 20%

 

“En 2012 las turbinas eólicas en el mar suministraron 1,5% de la electricidad en Reino Unido y con el London Array se estima que se acerque a 5%, pero está creciendo muy rápido”, aseguró Mike O’´Hare, uno de los ingenieros que ha trabajado en el proyecto.

Pero el London Array es la primera fase de lo que apunta a ser un parque eólico aún mayor.

El gobierno británico ya autorizó en 2006 a que el parque incremente su capacidad de los 630 megavatios eólicos actuales hasta un gigavatio. No obstante, esto dependerá de la capacidad de inversión y la decisión estratégica del consorcio propietario.

Entre los aerogeneradores se ubican dos plataformas marinas, distantes varios kilómetros la una de la otra. Su rol es fundamental para que la energía llegue a la tierra. Las dos subestaciones eléctricas recogen la electricidad generada por cada hilera de aerogeneradores y la transportar a la subestación terrestre, situada a 52 kilómetros, a través de cuatro grandes tubos subacuáticos.

Es el parque eólico marino más grande del mundo y está situado frente al estuario del Támesis.

“Dicho cilindro es la pieza más grande que se utilizó en este proyecto”, explicó el director de London Array, Richard Rigg. Diariamente se hará una estimación del consumo de energía y, dependiendo de la necesidad, se pondrán a funcionar más o menos aerogeneradores.

“Procuramos no parar nunca completamente el movimiento de una turbina porque volverlo a encender es caro y puede generar problemas técnicos. Si queremos ralentizar la generación de energía de una turbina, preferiremos girar sus palas para que pongan menos resistencia al viento”, dice Rigg. El último de todos los aerogeneradores se instaló el pasado 8 de abril.

 

 

Características

 

• Nombre del parque eólico: London Array

• País: Reino Unido

• Departamento / Zona: Offshore

• Potencia nominal total: 1001 MW

• Producción anual estimada: 2502 GW.h (para el equivalente de 2 500 horas/año a plena carga)

• Puesta en servicio: 2013/07

175 turbinas eólicas Siemens SWT-3.6-107 (Potencia 3600 kW, diámetro 107 m)

• Potencia nominal total: 630000 kW

• Desarrollador: Dong Energy/E.On Renewables/Masdar

• Empresas: Dong Energy/E.ON Climate Renewables

• Ubicación:

Latitud: 51° 38' 43"

Longitud: 1° 32' 46.7"

Sistema geodésico: WGS84

 

 

La instalación eólica London Array está tan lejos de la costa que los aerogeneradores apenas se distinguen desde tierra, en los días claros. 

Los aerogeneradores

La turbina eólica SWT-3.6-107 es uno de los modelos más grandes de la gama de productos eólicos de Siemens. Aun siendo diseñada específicamente para instalaciones marítimas, funciona igual de bien en tierra. El rotor de 107 m tiene un área de barrido de 9000 metros cuadrados y, gracias a la avanzada aerodinámica de la tecnología B52 IntegralBlade, el rendimiento energético alcanza niveles inéditos.

La máquina SWT-3.6-107 resulta idónea para mercados offshore de todo el mundo. Un diseño robusto y conservador, un sistema de lubricación automático de recarga sencilla, refrigeración y generador sin anillos rozantes proporcionan una fiabilidad excepcional con prolongados intervalos de servicio. Los requisitos de estabilidad de la red crecen a medida que se alimenta más energía eólica a ésta y la máquina SWT-3.6-107 también establece nuevos niveles de referencia a este respecto.

La conversión de potencia se realiza mediante el sistema NetConverter, que garantiza el cumplimiento de todos los códigos de red pertinentes y ofrece la máxima flexibilidad en la respuesta de la turbina a la regulación de voltaje y frecuencia, continuidad de suministro frente a fallos de tensión y ajuste de salida. Pese a las novedosas características, en el diseño SWT-3.6-107 no se ha prescindido de las ventajas clásicas de los anteriores tipos de turbina Siemens: los principales componentes, el buje del rotor, eje principal, multiplicador y sistema de orientación son todos de dimensiones especialmente pesadas lo que otorga robustéz, los sistema de seguridad son a prueba de fallos, la protección contra descargas eléctricas de las palas y la góndola está debidamente acreditado y todos los detalles han sido diseñado siguiendo las mejores prácticas de ingeniería.

 

Diseño general

El diseño de la turbina combina un planteamiento sólido y conservador con características técnicas de altas prestaciones e innovadores sistemas de seguridad y control.

 

Rotor

La turbina SWT-3.6-107 tiene un rotor de tres palas con regulación de paso para la optimización y el control de la salida de potencia. La velocidad del rotor es variable con el fin de maximizar la eficiencia aerodinámica, y el ajuste de velocidad durante la regulación de potencia minimiza las cargas dinámicas sobre el sistema de transmisión.

 

El parque está ubicado a veinte kilómetros mar adentro, por lo que necesitó de la instalación de casi 450 kilómetros de cable submarino y dos subestaciones offshore.

Palas

Las palas B52 están hechas de epoxi reforzado con fibra de vidrio según el proceso de fabricación IntegralBlade. En este proceso, la palas se funden en una sola pieza sin dejar puntos débiles por no haber juntas encoladas y lograr así una calidad óptima. El diseño aerodinámico representa lo último en tecnología de turbinas eólicas y el diseño estructural cuenta con los factores especiales de seguridad, muy por encima de los requisitos normales del sector y los clientes.

 

Buje del rotor

El buje del rotor está moldeado en fundición dúctil y va ajustado al eje principal con una conexión de bridas. Es suficientemente amplio como para proporcionar un entorno de trabajo confortable dentro de la estructura para dos técnicos de servicio durante el mantenimiento de las conexiones con pernos y los cojinetes de paso.

 

Regulación de la pala

El sistema de regulación de paso de la pala se utiliza para optimizar y regular la salida de potencia a través del rango de operación. Las palas están colocadas en bandolera para minimizar las cargas debidas al viento mientras permanece en reposo en condiciones extremas de viento.

 

Eje principal y cojinete

El eje principal está forjado en aleación de acero y es hueco para transferir la corriente y las señales al sistema de paso de las palas. El eje principal está apoyado en dos cojinetes principales. Ambos cojinetes son cojinetes dobles de rodillos esféricos de rótula, lubricados con grasa desde un sistema de lubricación automático. Los sellos del cojinete son obturaciones laberínticas exentas de mantenimiento.

 

Multiplicador

El multiplicador es un diseño helicoidal-planetario de tres etapas, de construcción. Las dos primeras etapas planetaria-helicoidales con par elevado proporcionan una construcción compacta de alto rendimiento. La etapa de alta velocidad es una etapa helicoidal normal, dispuesta con un desplazamiento para permitir el tránsito de corriente y señales de control a través del eje principal hasta los sistemas de paso. El multiplicador está equipado con sistemas de refrigeración y filtrado de alta capacidad que garantizan unas condiciones óptimas de funcionamiento.

Las dos subestaciones eléctricas recogen la electricidad generada por cada hilera de aerogeneradores y la transportar a la subestación terrestre, situada a 52 kilómetros, a través de cuatro grandes tubos subacuáticos.

 

Generador

El generador es una máquina asíncrona totalmente cerrada con rotor en cortocircuito, que no requiere anillos rozantes. La construcción del rotor del generador y los devanados del estator están diseñados especialmente para una elevada eficiencia con cargas parciales.

El generador está ventilado y refrigerado internamente con un intercambiador de calor aire-aire.

 

Freno mecánico

El freno mecánico es el sistema de seguridad secundario de la turbina. Está adosado al eje de alta velocidad del multiplicador y tiene dos zapatas hidráulicas.

 

Sistema de orientación

El cojinete de orientación es un anillo de giro dotado de engranaje interno con un freno independiente. Seis motores eléctricos con engranajes planetarios accionan el movimiento de giro.

 

Controlador

Una computadora industrial estándar constituye la base del controlador de la turbina. El controlador dispone de auto diagnóstico e incluye un teclado y una pantalla para mayor facilidad de lectura del estado y de fijación de los ajustes.

 

Conversión de potencia

El sistema de conversión de potencia NetConverter permite el funcionamiento del generador con velocidad, frecuencia y tensión variables, al tiempo que suministra corriente a frecuencia y tensión constantes al transformador de media tensión. El sistema de conversión de potencia es un equipo modular para un mantenimiento fácil. La potencia se transfiere mediante corriente continua desde el rectificador instalado en la góndola, hasta el inversor colocado en la base de la torre, minimizando con ello las pérdidas en los cables y evitando las complicaciones de un transformador montado en la góndola.

 

Torre

La turbina SWT-3.6-107 va montada sobre una torre tubular cónica de acero. La torre está equipada con un elevador de personal.

 

Operación

La turbina eólica funciona automáticamente, con arranque independiente cuando el viento alcanza una velocidad media de 3–5 m/s. Durante el funcionamiento por debajo de la potencia nominal, el ángulo de paso y la velocidad del rotor se ajustan de forma continua para maximizar la eficiencia aerodinámica. La potencia nominal se alcanza con una velocidad de viento de 13–14 m/s, y para velocidades mayores del viento, la salida se regula a la potencia nominal. El ajuste de velocidad durante la regulación de potencia minimiza las cargas dinámicas sobre el sistema de transmisión. Si la velocidad media del viento supera el límite operativo máximo de 25 m/s, la turbina se apaga mediante la colocación en bandolera de las palas. Una vez que el viento cae por debajo de la velocidad de rearranque, el sistema de seguridad vuelve a ponerse en funcionamiento automáticamente.

La turbina eólica funciona automáticamente, con arranque independiente cuando el viento alcanza una velocidad media de 3–5 m/s.

 

Control remoto

La turbina SWT-3.6-107 está equipada con el sistema SCADA WebWPS. Este sistema ofrece control remoto y una serie de vistas de estado e informes útiles desde un navegador web estándar de Internet. Las vistas de estado presentan datos eléctricos y mecánicos, el estado de operación y de error, datos meteorológicos y datos de la estación de red.

 

Control del estado de la turbina

Además del sistema SCADA WebWPS, la turbina está equipada con un sistema web de Control del Estado de la Turbina (TCM – Turbine Condition Monitoring). El sistema TCM efectúa en tiempo real y de manera continua diagnósticos precisos sobre la situación de los principales componentes de la turbina. Emite alertas anticipadas de posibles fallos de componentes mediante la comparación continua de los espectros de vibración actuales respecto de espectros de referencia fijados de antemano. El sistema TCM posee varios niveles de alarma, desde informativos, pasando por el de alerta, hasta la parada de la turbina.

 

Cumplimiento con la red

La turbina SWT 3.6-107 cumple con todos los requerimientos de códigos de red existentes en los mercados más relevantes. El control de voltaje y frecuencia y otros ajustes relacionados con la red se pueden implementar mediante la utilización del Park Pilot en el sistema SCADA WebWPS, además la turbina tiene capacidad de continuar operando aún frente a huecos de tensión.

 

Curva de potencia de ventas

Los datos de la curva de potencia son válidos para condiciones estándar a 15° C de temperatura del aire, 1.013 mbar de presión atmosférica y 1,225 kg/m3 de densidad delaire, palas del rotor limpias, y flujo de aire horizontal y sin perturbaciones.

 

 

Especificaciones técnicas

 

• Rotor

Diámetro: 107 m

Área barrida: 9000 m2

Velocidad del rotor: 5-13 rpm

Regulación de potencia: Regulación de paso con velocidad variable

 

• Palas

Tipo: B52

Longitud: 52 m

 

• Freno aerodinámico

Tipo: Paso de extensión completa

Activación: Activo, hidráulico

 

• Sistema de transmisión

Tipo de multiplicador: Planetario/helicoidal de 3 etapas

Relación del multiplicador: 1:119

Filtrado de aceite del multiplicador: En línea y fuera de línea

Refrigeración del multiplicador: Refrigerador de aceite independiente

Capacidad de aceite: Aprox. 750 l

 

• Freno mecánico

Tipo: Freno de disco hidráulico

 

• Generador

Tipo: Asíncrono

Potencia nominal: 3600 kW

Tensión: 690 V

Sistema de refrigeración: Intercambiador de calor integrado

 

• Sistema de orientación

Tipo: Activo

 

• Sistema de control

Sistema SCADA: WebWPS

Control remoto: Control pleno de la turbina

 

• Torre

Tipo: Tubular cilíndrica y/o cónica

Altura del buje: 80 m o específico del emplazamiento

 

• Datos de operación

Velocidad de viento de conexión: 3–5 m/s

Potencia nominal a: 13–14 m/s

Velocidad de viento de desconexión: 25 m/s

Máximo 3 s de ráfagas: 55 m/s (versión estándar) 70 m/s (versión IEC)

 

• Pesos

Rotor: 95 toneladas

Góndola: 125 toneladas

Torre: De acuerdo al emplazamiento

 

 

 

Estructura de la góndola

La estructura de la gondola.

 

Referencias

1 - Cono de la hélice

2 - Soporte del cono

3 - Pala

4 - Cojinete de paso

5 - Buje del rotor

6 - Cojinete principal

7 - Eje principal

8 - Multiplicador

9 - Grúa de servicio

10 - Disco de freno

11 - Acoplamiento

12 - Generador

13 - Cojinete de orientación

14 - Torre

15 - Anillo de orientación

16 - Filtro de aceite

17 - Ventilador del generador

18 - Dosel

 

 

La turbina SWT-3.6-107 va montada sobre una torre tubular cónica de acero. La torre está equipada con un elevador de personal.

 

 

 

 

Fuentes: Obrasweb - London Array - Siemens

 

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