Evaluación de estructuras soporte eólico marinas en cargas extremas

Abstract

El trabajo consiste en analizar las estructuras soporte de un aerogenerador marino de 5MW de potencia, en concreto la torre, analizando su resistencia frente a las cargas extremas que se originan en el mar. Para ello, en primer lugar, se introduce y analiza la situación de la tecnología en cuanto a análisis de cargas. En segundo lugar, se diseña un modelo base de torre que debe soportar diferentes casos de funcionamiento. Este modelo se simula en el software de cálculo BLADED. Una vez obtenidas las cargas, se calculan los esfuerzos y se dimensiona el diámetro exterior para garantizar el correcto funcionamiento de la torre bajo todas las condiciones escogidas. Después, se realiza una optimización del modelo base, adelgazando el diámetro exterior de la estructura en la parte superior con la intención de reducir el peso total de la torre y ahorrar costes. Por último, se realiza un presupuesto de ambos modelos, el base y el optimizado, comparando el valor total y comprobando el ahorro obtenido. Utilizando el valor total del presupuesto del modelo optimizado, se lleva a cabo un análisis de la viabilidad económica del proyecto de instalación y operación del aerogenerador durante 25 años, calculando los parámetros valor actual neto, tasa interna de retorno y periodo de recuperación de la inversión.

The work consists of analyzing the support structures of a 5MW offshore wind turbine, specifically the tower, analyzing its resistance to the extreme loads that exists in the sea. For this purpose, firstly, the state of the art in terms of load analysis is introduced and analyzed. Secondly, a tower base model is designed to support different operating cases. This model is simulated with the software BLADED. Once the loads are obtained, the stresses are calculated and the external diameter is dimensioned to guarantee the correct operation of the tower under all the chosen conditions. Then, an optimization of the base model is performed, thinning the outer diameter of the structure at the top in order to reduce the total weight of the tower and save costs. Finally, a budget of both models, the base and the optimized one, is made, comparing the total value and checking the savings obtained. Using the total value of the budget of the optimized model, an analysis of the economic viability of the project of installation and operation of the wind turbine for 25 years is carried out, calculating the parameters net present value, internal rate of return and payback period of the investment.