Estructura de soporte para su uso en la industria de parques eólicos marítimos.

Una estructura de soporte para su uso en la industria de parques eólicos marítimos,

que comprende unacimentación (4; 4') para su instalación en un lecho marino (3) por debajo de una masa de agua (2) y una torre (7)conectada con la cimentación y que se extiende hacia arriba desde la misma y que es capaz de soportar al menosuna unidad de equipo (5), en la que la cimentación (4; 4') comprende además un elemento de losa inferior (14) yuna pared (23, 54) que se extiende hacia arriba desde el elemento de losa inferior (14), definiendo así una primeracavidad (15), teniendo la primera cavidad (15) un volumen que proporciona una flotabilidad suficiente a lacimentación (4; 4') para que esta esté en suspensión auto-flotante en la masa de agua, estando adaptada dichaprimera cavidad para ser rellenada con lastre hasta un nivel en el que la cimentación se desplace hasta unaposición sobre el lecho marino, caracterizada por que la cimentación (4; 4') comprende un faldón circunferencial(18) que se extiende hacia abajo desde el elemento de losa inferior (14) y que define al menos un compartimento(17a-c) por debajo de la cimentación (4; 4'), creando el peso de la cimentación, incluyendo el lastre, una fuerzasuficiente para que el faldón penetre en el lecho marino de modo que las cargas externas se transfieran a suelosmás profundos.

Estructura de soporte para su uso en la industria de parques eólicos marítimos La presente invención se refiere a estructuras para soportar turbinas eólicas marítimas y equipo similar. Más concretamente, la invención se refiere a una estructura de soporte para su uso en la industria de parques eólicos marítimos, que comprende una cimentación para su instalación en un lecho marino por debajo de una masa de agua y una torre conectada a la cimentación y que se extiende desde la misma y que es capaz de soportar al menos una unidad de equipo, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1; así como un procedimiento de instalación de la estructura de soporte de acuerdo con la reivindicación 11.

La demanda creciente de explotación de fuentes de energías renovables promueve la demanda de generación de potencia eólica marítima, en donde las condiciones de viento son más favorables que en tierra y el impacto medioambiental es mucho menor. Existe una necesidad creciente de estructuras que puedan soportar turbinas eólicas pesadas de una altura significativa sobre el nivel del mar. La estructura de soporte consiste en un mástil/torre fijado al lecho marino, ya sea directamente por medio de una cimentación o la estructura es flotante y está conectada al lecho marino mediante un amarre. La presente invención se refiere al primer tipo, esto es, las estructuras de soporte fijas.

Estructuras de soporte fijas típicas para turbinas eólicas aplicadas en la práctica, planeadas para su aplicación, patentadas y descritas en fuentes públicas accesibles están caracterizadas, en términos generales, por lo que sigue:

1. Una instalación exigente en la que la torre se implementa in situ sobre una cimentación preinstalada.

2. La cimentación es fijada al lecho marino por medio de pilares empotrados o perforados.

Las soluciones existentes, que utilizan la fuerza de la gravedad para fijar la estructura al lecho marino en lugar de pilares,

son conocidas por sus considerables límites de aplicación con relación a su peso, profundidad del agua en el emplazamiento de instalación así como profundidad del agua en las ubicaciones de descarga y a lo largo de la ruta de transporte.

El documento WO 01/34977 muestra una estructura de cimentación basada en gravedad que tiene un fondo completamente plano. Esto requiere una preparación cuidadosa del lecho marino en el emplazamiento de instalación. El

terreno tiene que ser nivelado y se tiene que asegurar que el suelo es estable y no se desplazará sustancialmente cuando el peso de la cimentación sea transferido al lecho marino. Si el lecho marino no se prepara adecuadamente, el aerogenerador puede volcar, en el peor caso.

El documento US 2004/262926 muestra una cimentación que no está adaptada para ser auto-flotante. Tiene una cara plana inferior y en este respecto tiene las mismas desventajas que el documento WO 01/34977.

El documento EP 1 429 024 divulga una estructura de soporte para una turbina eólica marítima, que comprende un cajón soportado por varias columnas embebidas en el lecho marino y sometidas a cargas de tensión y presión. Columnas seleccionadas son piloteadas en un ángulo inclinado con respecto a la vertical. El cajón está soportado por debajo de la superficie del agua aunque por encima del lecho marino.

El documento WO 03/080939 divulga una estructura de cimentación para una torre de turbina eólica o similar, para su instalación en el lecho marino. La estructura de cimentación puede ser maniobrada hasta su posición marítima utilizando una embarcación y unos medios de flotación separados (y amovibles) . Estos elementos de flotación deben ser bastante grandes con el fin de mantener la estabilidad. Una vez en posición, la estructura es bajada hasta el lecho marino y un mecanismo de bombeo se utiliza para hundir una porción inferior de la estructura (por ejemplo, unos faldones) en el lecho marino. Cuando la estructura de cimentación ha sido anclada (o piloteada) en su posición en el lecho marino, es capaz de soportar la torre de turbina eólica.

Por su naturaleza, las soluciones anteriores tienden a producir unos costes globales de inversión de capital elevados, esto es, el coste total de fabricación, descarga, transporte e instalación.

Por lo tanto se proporciona una estructura de soporte para su uso en la industria de parques eólicos marítimos, que comprende una cimentación para su instalación en un lecho marino por debajo de una masa de agua y una torre 45 conectada a la cimentación y que se extiende hacia arriba desde la misma y que es capaz de soportar al menos una unidad de equipo, caracterizada porque la cimentación comprende un faldón circunferencial que se extiende hacia abajo desde el elemento de losa inferior y que define al menos un compartimento bajo la cimentación, incluyendo el peso de la cimentación el lastre que crea una fuerza suficiente para que el faldón penetre en el lecho marino de modo que las cargas externas se transfieren a suelos más profundos. Preferiblemente, el al menos un compartimento está subdividido en 50 compartimentos por medio de faldones que se extienden hacia abajo desde el elemento de losa inferior y que se extienden preferiblemente de modo radial desde una porción central del elemento de losa inferior hasta áreas respectivas del faldón circunferencial.

La torre está conectada a la cimentación preferiblemente por medio de una parte inferior de la torre que está unida al elemento de losa inferior y conectada con la cimentación mediante elementos de fijación conectados con al menos una porción de pared superior.

En un modo de realización, la cimentación comprende una estructura de tejado que se extiende entre la pared superior y

la torre, rodeando así la primera cavidad. En un modo de realización, la estructura de tejado comprende una envolvente externa y una envolvente interna que definen al menos una segunda cavidad entre medias, orientándose dicha envolvente interna hacia la primera cavidad. La segunda cavidad está rellena preferiblemente con un material tal como hormigón. En otro modo de realización, la estructura de tejado está formada de hormigón vertido en un encofrado convencional, o mediante placas metálicas de envolvente individuales.

En un modo de realización, el elemento de losa inferior y la pared comprenden una envolvente externa y una envolvente interna que definen al menos una segunda cavidad entre medias, orientándose dicha envolvente interna hacia la primera cavidad. La segunda cavidad está rellena preferiblemente con un material tal como hormigón. En otro modo de realización, la pared superior está formada por encofrados deslizantes o mediante placas metálicas de envolvente individuales.

En un modo de realización, la estructura de soporte comprende un elemento de estabilidad flotante liberable y conectado de modo deslizante con la cimentación, mediante el cual se mantiene la estabilidad de la estructura durante su remolcado y durante su instalación cuando la estructura de tejado se mueve de una posición por encima del agua a un estado parcial

o completamente sumergido. Preferiblemente, el elemento de estabilidad flotante comprende una porción rebajada que tiene unos topes terminales superior e inferior para cooperar con un reborde en la cimentación, por lo que el movimiento deslizante del elemento de estabilidad flotante es restringido mediante dichos topes terminales superior e inferior. Asimismo, el elemento de estabilidad flotante comprende preferiblemente al menos una cavidad interna para añadir y extraer selectivamente un fluido de lastre, tal como agua.

Asimismo, se proporciona un procedimiento para instalar la estructura de soporte inventada, caracterizado por las etapas de:

Añadir un lastre que tiene un peso suficiente para permitir que un faldón orientado hacia abajo, que se extiende alrededor de la circunferencia de la cimentación, penetre en el lecho marino de modo que las cargas externas se transfieran a suelos más profundos.

Si se considera necesario, el procedimiento de instalación comprende mover la cimentación a un estado sustancialmente nivelado inyectando un material de lechada en una selección de los compartimentos confinados por los faldones por

debajo del elemento de losa inferior.

La presente invención introduce un número de parámetros y compatibilidad estructural mediante el uso de diferentes tipos de materiales que pueden ser aplicados para optimizar el suministro de soportes estructurales listos para su funcionamiento para parques eólicos marítimos. Se consiguen los siguientes aspectos ventajosos:

1. Un gran número de tareas de finalización y puesta en servicio pueden... [Seguir leyendo]

1. Una estructura de soporte para su uso en la industria de parques eólicos marítimos, que comprende una cimentación (4; 4’) para su instalación en un lecho marino (3) por debajo de una masa de agua (2) y una torre (7) conectada con la cimentación y que se extiende hacia arriba desde la misma y que es capaz de soportar al menos 5 una unidad de equipo (5) , en la que la cimentación (4; 4’) comprende además un elemento de losa inferior (14) y una pared (23, 54) que se extiende hacia arriba desde el elemento de losa inferior (14) , definiendo así una primera cavidad (15) , teniendo la primera cavidad (15) un volumen que proporciona una flotabilidad suficiente a la cimentación (4; 4’) para que esta esté en suspensión auto-flotante en la masa de agua, estando adaptada dicha primera cavidad para ser rellenada con lastre hasta un nivel en el que la cimentación se desplace hasta una posición sobre el lecho marino, caracterizada por que la cimentación (4; 4’) comprende un faldón circunferencial

(18) que se extiende hacia abajo desde el elemento de losa inferior (14) y que define al menos un compartimento (17a-c) por debajo de la cimentación (4; 4’) , creando el peso de la cimentación, incluyendo el lastre, una fuerza suficiente para que el faldón penetre en el lecho marino de modo que las cargas externas se transfieran a suelos más profundos.

2. La estructura de soporte de la reivindicación 1, en la cual el al menos un compartimento está subdividido en compartimentos (17a-c) por medio de faldones (16a-c) que se extienden hacia abajo desde el elemento de losa inferior (14) y que se extienden preferiblemente de modo radial desde una porción central de la losa inferior (14) hasta áreas respectivas del faldón circunferencial (18) .

3. La estructura de soporte de la reivindicación 1, en la cual la torre está conectada a la cimentación (4, 4’) por 20 medio de una parte inferior (13) de la torre (7) que está unida al elemento de losa inferior (14) .

4. La estructura de soporte de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que la torre está conectada con la cimentación (4; 4’) por medio de elementos de fijación (8, 52) conectados con al menos una porción de pared superior (54) .

5. La estructura de soporte de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la cimentación (4’)

comprende una estructura de tejado (52) que se extiende entre la pared superior (54) y la torre (7) , rodeando así la primera cavidad (15) .

6. La estructura de soporte de la reivindicación 5, en la que la estructura de tejado (52) comprende una envolvente externa (44) y una envolvente interna (42) que definen al menos una segunda cavidad (46) entre medias, estando orientada dicha envolvente interna (42) hacia la primera cavidad (15) y en la que la segunda cavidad (46) se rellena con un material tal como hormigón.

7. La estructura de soporte de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo de estabilización de flotación (26) conectado de modo liberable y deslizante con la cimentación (4’) , en la que la estabilidad de la estructura (1) se mantiene durante la instalación cuando la estructura de tejado (52) se mueve de una posición por encima del agua a un estado completamente sumergido.

8. La estructura de soporte de la reivindicación 7, en la que el dispositivo de estabilización de flotación (26) comprende una porción rebajada (30) que tiene topes terminales superior e inferior para cooperar con un reborde (31) en la cimentación (4’) , por el que el movimiento deslizante del dispositivo de estabilización de flotación (26) es limitado mediante dichos topes terminales superior e inferior.

9. La estructura de soporte de la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en la que el dispositivo de estabilización de flotación (26) comprende al menos una cavidad interna para añadir y extraer selectivamente un fluido de lastre, tal como agua.

10. La estructura de soporte de la reivindicación 1, en la que la cimentación tiene una abertura para añadir un lastre sólido en la primera cavidad.

11. Un procedimiento para instalar una estructura de soporte para su uso en la industria de parques eólicos

marítimos, que comprende una cimentación (4; 4’) para su instalación en un lecho marino (3) por debajo de una masa de agua (2) y una torre (7) conectada con la cimentación y que se extiende hacia arriba desde la misma y que es capaz de soportar al menos una unidad de equipo (5) , incluyendo las etapas de:

a) remolcar la estructura (1) en un estado flotante derecho hasta el emplazamiento de instalación a la vez que se controla la flotabilidad y centro de gravedad del soporte por medio de una adición controlada de un material de 50 lastre en una cavidad (15) definida por elementos estructurales de la estructura de soporte, por lo que la necesidad de elementos separados de flotabilidad y/o embarcaciones especializadas durante su transporte es eliminada o sustancialmente reducida y

b) transferir la estructura (1) de un estado flotante a un estado instalado, llenando la cavidad (15) con un material de lastre hasta que la estructura se instala en el lecho marino (3) , por lo que se elimina o se reduce significativamente la necesidad de elementos de flotabilidad separados y/o embarcaciones y grúas especializadas durante la instalación,

c) caracterizado por

d) añadir un lastre que tiene un peso suficiente para permitir que un faldón orientado hacia abajo que se extiende alrededor de la circunferencia de la cimentación penetre en el lecho marino de modo que las cargas externas se transfieran a suelos más profundos.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la estructura de soporte se mueve a un estado sustancialmente nivelado en el lecho marino mediante la inyección de un material de lechada en compartimentos seleccionados de los compartimentos (17a-c) confinados por los faldones (18.

16. c) por debajo de un elemento de losa inferior (14) de la estructura de soporte.

13. El procedimiento de la reivindicación 11 o de la reivindicación 12, en el que el material de lastre que se añade en la etapa a) comprende un material sólido.

14. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 11-13, en el que el llenado de la etapa b) comprende llenar, al menos parcialmente, con agua o un material sólido (19) , o con una combinación de ambos.