Turbinas eólicas marinas desmontables con sistema de amarre preinstalado.

Dispositivo generador de energía flotante que comprende al menos dos turbinas eólicas montadas sobre una estructura abierta flotante que comprende un bastidor de tubos huecos interconectados sumergidos (10b,

10c, 10d) amarrados al lecho marino vía un sistema de amarre, cada turbina eólica presenta, en el modo operativo, una pala y una parte de rotor montada en la parte superior de una torre y está conectada vía un cable a un cable de exportación de potencia de alta tensión sumergido (33) para exportar la electricidad generada por al menos dos molinos, el sistema de amarre comprende una plataforma giratoria que se extiende al menos parcialmente por encima del nivel del agua y está por encima del nivel del agua unida a una estructura abierta vía un brazo de manera que la estructura abierta puede hacer veleta alrededor de un eje de rotación del sistema de amarre, el sistema de amarre soporta sobre su eje de rotación un pivote eléctrico (32), cuyo estátor está conectado al cable de exportación de potencia de alta tensión sumergido (33) y cuyo rotor está conectado a los cables de las turbinas eólicas, caracterizado por el hecho de que la estructura abierta flotante comprende una unidad electrónica de potencia de control central (8) colocada sobre la estructura abierta flotante conectada a la unidad electrónica de potencia de control (8) colocada sobre la estructura abierta flotante conectada a los cables de las turbinas eólicas y al rotor del 15 pivote (32) donde la estructura abierta flotante está conectada a la plataforma giratoria vía una horquilla pivotante (29) que comprende dos brazos interconectados que se extienden desde puntos de conexión separados entre sí sobre la estructura abierta hasta la plataforma giratoria, los brazos forman un ángulo agudo.

Turbinas eólicas marinas desmontables con sistema de amarre preinstalado Antecedentes de la invención [0001] La invención se refiere a un dispositivo generador de energía eólica flotante que comprende al menos dos turbinas eólicas montadas sobre una estructura abierta flotante, cada una de dichas al menos dos turbinas eólicas presentan una pala y una parte de rotor montada en la parte superior de una torre, dicha estructura abierta flotante está amarrada al lecho marino con un sistema de amarre y conectada a un cable de exportación de energía de alto voltaje único para exportar la electricidad generada por al menos dos molinos.

Dispositivos de este tipo se conocen de la bibliografía, donde varias propuestas se han hecho con respecto a la construcción de tal dispositivo. No se conoce, en particular para las turbinas eólicas que tienen grandes dimensiones, cómo los diferentes problemas relacionados con su instalación se resuelven.

Una solución del estado de la técnica típica para asegurar las turbinas eólicas marinas fue colocarlas sobre cimientos especiales, que bien se descienden sobre el fondo del mar bien se fuerzan en el lecho marino. Además, la práctica de la industria eólica marina actual es erigir grandes turbinas eólicas diseñadas para su uso en tierra, bajo condiciones marítimas complejas en el mar con la ayuda de una barcaza autoelevable destinada a crear una plataforma de trabajo estable para las operaciones en el mar. El equipo de instalación específico que se utiliza actualmente plantea un riesgo de retrasos importantes en las obras de instalación, por ejemplo cuando la barcaza autoelevable se encuentra con una avería.

Los conceptos de turbina eólica marina no flotante señalan hacia una serie de desventajas tales como la puesta en marcha, reparación y mantenimiento de las turbinas eólicas que se necesita efectuar en alta mar. Esto incluye los altos costes asociados al trabajo en alta mar debido al viaje, la distancia, el tiempo de inactividad y la eliminación de tales cimientos después del cierre y el desmantelamiento del parque eólico. Estas pueden ser vulnerables a las malas condiciones meteorológicas y por una mala accesibilidad a la instalación. Otro asunto clave es el riesgo sustancial de tiempo de inactividad extendido de la instalación durante altos vientos. Bajo estas condiciones, las cargas de la turbina dinámica están al máximo, rendimientos más favorables y simultáneamente las implicaciones de una avería son más severas debido al difícil acceso a la turbina. El desmantelamiento y la eliminación obligatoria de los cimientos permanentes al final de la vida operativa del parque eólico se considera también que es un coste subestimado asociado a las turbinas eólicas fijadas en alta mar, para lo que se debe apartar sumas sustanciales. Las turbinas eólicas marinas flotantes se pueden instalar en sitios con profundidades de agua muy superiores, fuera de la vista desde tierra, con menos interferencia en la migración de los pájaros y una producción de potencia aumentada debido a las condiciones de viento más fuertes y más estables. Además, el concepto flotante puede permitir el uso de remolcadores convencionales no especializados, que están fácilmente disponibles en cualquier mercado. Esto limita el posible tiempo de inactividad a un mínimo. Es por lo tanto un objeto de la presente invención proponer un sistema de turbinas eólicas flotantes.

La solicitud de patente del estado de la técnica W02006/121337 divulga una instalación de turbina eólica flotante para una turbina eólica flotante, que comprende un cilindro de hormigón flotante largo sumergido que es lastrado. Las líneas de anclaje individuales están conectadas cada una, a una cierta distancia desde el cilindro flotante en un punto de fijación sobre la línea de anclaje individual, a líneas dobles conectadas al cilindro flotante en una disposición en forma de delta. Esta configuración está, por lo tanto, limitada a turbinas eólicas únicas para aguas profundas ya que esta característica prominente, el cilindro de hormigón lastrado, hace que el diseño sea inadecuado para aguas poco profundas. La presente invención propone un sistema que es adecuado para turbinas eólicas múltiples para aguas poco y muy profundas.

La solicitud de patente US2008089746 divulga una plataforma flotante para una única turbina eólica que se puede instalar en aguas profundas o poco profundas. La plataforma se fija en posición usando cadenas fuertes conectadas a pesos pesados sobre el lecho marino. Mediante el cambio de la longitud de las cadenas, se puede instalar a profundidades muy diferentes. La plataforma comprende una estructura de acero con seis tuberías de acero huecas interconectadas que proporcionan la flotabilidad necesaria requerida durante el transporte marítimo, al igual que durante la operación en alta mar. La turbina eólica en sí está localizada sobre una torre de acero tubular sobre la plataforma. Una vez que la plataforma con la turbina completamente ensamblada ha llegado a su destino, el ensamblaje es temporalmente lastrado. Este lastre extra fuerza la plataforma hacia abajo en el agua y crea el juego libre necesario para enganchar las seis cadenas fijadas al contrapeso a la plataforma. Cuando el lastre extra se retira, la flotabilidad crea una fuerza ascendente por la cual las cadenas se tensan para proporcionar algo de estabilidad. En esta configuración, la flotabilidad necesaria requerida para el transporte marítimo está integrada en la plataforma para una turbina eólica única.

- La patente NL1008318 divulga un isla de turbina eólica que comprende varias turbinas eólicas equidistantes unas con respecto a las otras y colocadas sobre un cubo anclado al lecho marino por cables. Cada rotor de turbina eólica está sobre la parte superior de un pilar que está unido por tubos de hormigón

horizontales y fijado al cubo por cables de fijación radiales. Un mecanismo de accionamiento gira para llevar los rotores al viento. No se menciona nada sobre el método de instalación, que es un punto clave en el diseño de un sistema flotante que necesita ser transportado por el mar.

- La patente WO2007/009464 divulga una planta para explotar en el mar energía eólica que comprende diferentes turbinas eólicas que se instalan sobre una estructura que comprende barras longitudinales, medios de soporte y medios de anclaje. La estructura está también provista de elementos de flotabilidad provistos de lastre y la planta está adaptada de modo que se pueda ajustar dependiendo de la dirección del viento. En esta invención, la planta es una estructura flotable, soportada por la flotabilidad de elementos de flotabilidad o flotadores en el agua. Durante el remolque, se utiliza la flotabilidad completa de los flotadores, por lo tanto, durante el remolque la planta está alta en el agua, con todas las barras sobre el nivel del agua del mar, al igual que la mayor parte de la estructura de soporte. En esta configuración, la estabilidad es muy débil, el centro de gravedad está bien por encima del centro de flotabilidad y la estructura está permanentemente amenazada de inclinación. La estabilidad sólo se obtiene una vez que la planta se lleva al sitio de producción, cuando los medios de flotabilidad se lastran hasta que se obtiene tal equilibrio entre flotabilidad y masa.

La empresa de consultoría de ingeniería noruega Force Technology ha desarrollado una estructura flotante no tripulada eólica marina que se autoorienta hacia el viento y alberga tres turbinas eólicas montadas en cada esquina de una estructura de cimentación de acero soldada tipo celosía triangular flotante. La estructura de cimentación está anclada al lecho marino y se puede girar según cambie la dirección del viento. No obstante, en tal configuración, las turbinas eólicas están demasiado cerca unas de las otras e incluso si una es más alta que la otra, su eficiencia será limitada y no óptima.

La patente US6294844 divulga un convertidor de energía eólica de veleta que comprende turbinas eólicas que se montan sobre un bastidor provisto de cuerpos flotantes y medios de soporte que están dispuestos a cierta distancia desde el plano de las turbinas eólicas para mantenerlas sustancialmente orientadas de forma vertical. No obstante, esta construcción general alta y costosa con largas palas tiene un altísimo centro de gravedad que produce un comportamiento inestable del sistema flotante en condiciones meteorológicas difíciles.

La solicitud de patente WO02/073032 divulga una planta de generación de energía eólica flotante marina con sistema de amarre de punto único que fija un flotador al fondo marino, una o más unidades de generación de energía eólica están colocadas sobre el flotador.... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo generador de energía flotante que comprende al menos dos turbinas eólicas montadas sobre una estructura abierta flotante que comprende un bastidor de tubos huecos interconectados sumergidos (10b, 10c, 10d) amarrados al lecho marino vía un sistema de amarre, cada turbina eólica presenta, en el modo operativo, una pala y una parte de rotor montada en la parte superior de una torre y está conectada vía un cable a un cable de exportación de potencia de alta tensión sumergido (33) para exportar la electricidad generada por al menos dos molinos, el sistema de amarre comprende una plataforma giratoria que se extiende al menos parcialmente por encima del nivel del agua y está por encima del nivel del agua unida a una estructura abierta vía un brazo de manera que la estructura abierta puede hacer veleta alrededor de un eje de rotación del sistema de amarre, el sistema de amarre soporta sobre su eje de rotación un pivote eléctrico (32) , cuyo estátor está conectado al cable de exportación de potencia de alta tensión sumergido (33) y cuyo rotor está conectado a los cables de las turbinas eólicas, caracterizado por el hecho de que la estructura abierta flotante comprende una unidad electrónica de potencia de control central (8) colocada sobre la estructura abierta flotante conectada a la unidad electrónica de potencia de control (8) colocada sobre la estructura abierta flotante conectada a los cables de las turbinas eólicas y al rotor del pivote (32) donde la estructura abierta flotante está conectada a la plataforma giratoria vía una horquilla pivotante (29) que comprende dos brazos interconectados que se extienden desde puntos de conexión separados entre sí sobre la estructura abierta hasta la plataforma giratoria, los brazos forman un ángulo agudo.

2. Dispositivo generador de energía flotante según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la estructura abierta flotante (1) está provista de tanques de lastre que se lastran durante el modo de transporte.

3. Dispositivo generador de energía flotante según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que al menos dos turbinas eólicas (2) están provistas de palas retráctiles o plegables.

4. Dispositivo generador de energía flotante según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el cable de exportación (33) de uno o más dispositivos generadores de energía flotantes está conectado al cable de exportación (33) o unidad del sistema electrónico de potencia de un dispositivo generador de energía flotante central, para crear un parque eólico marino de dispositivos generadores de energía flotantes.

5. Dispositivo generador de energía flotante según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la estructura abierta flotante (1) proporciona un área de desembarque protegida para un buque de mantenimiento.

6. Dispositivo generador de energía flotante según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la estructura abierta flotante (1) se puede conectar y desconectar del brazo.

7. Dispositivo generador de energía flotante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la estructura abierta flotante (1) soporta al menos un sistema generador de potencia de olas sumergido, la potencia producida se exporta a la unidad electrónica de potencia de mando único que recoge también la electricidad producida por los molinos.

8. Dispositivo generador de energía flotante según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde están provistos medios de desacoplamiento para limitar la tensión ejercida en el cable de exportación de potencia de alta tensión (33) .

9. Dispositivo generador de energía flotante según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que los medios de desacoplamiento comprenden medios de flotabilidad provistos sobre el cable de exportación de potencia de alta tensión (33) para que el cable tenga una configuración de "S suave" al extenderse hacia el fondo del mar.

10. Dispositivo generador de energía flotante según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que los medios de desacoplamiento comprenden unos medios de cable multibobina helicoidales que tienen un primer extremo conectado a dicho cable de exportación de potencia de alta tensión (33) y que tienen un segundo extremo conectado a la unidad electrónica de potencia de control central presente sobre la estructura abierta flotante, dichos medios de cable helicoidales pueden transformar el plegado de la parte superior de la exportación de la potencia de alta tensión principalmente en la torsión en las bobinas.

11. Dispositivo generador de energía flotante según las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado por el hecho de que los medios de desacoplamiento comprenden tanto medios de flotabilidad proporcionados sobre el cable de exportación de potencia de alta tensión (33) como medios de cable multibobina helicoidales que tienen un primer extremo conectado a dicho cable de exportación de potencia de alta tensión y que tienen un segundo extremo conectado a la unidad electrónica de potencia de control central presente sobre la estructura abierta flotante.

12. Método para la instalación del dispositivo generador de energía flotante como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado por los pasos de preinstalación de un sistema de amarre monopunto que comprende una boya anclada al lecho marino con puntos de anclaje y líneas de anclaje de forma catenaria, y una plataforma giratoria sobre la que está colocado un pivote eléctrico y al que está unida una horquilla de conexión

pivotante, remolque de la estructura abierta flotante con al menos dos turbinas eólicas al sitio, colocación de los puntos conectores de la estructura abierta flotante cara a cara con a los puntos de conexión de la horquilla de conexión rígida pivotante y realización de una conexión mecánica entre la estructura abierta flotante y el sistema de amarre preinstalado, creación de una conexión eléctrica entre un cable de electricidad de la turbina eólica y el cable de exportación eléctrico vía el pivote eléctrico.