Plataforma flotante en tensión de especial aplicación para aprovechamiento eólico.

Plataforma flotante en tensión para aprovechamiento eólico.

Presenta condiciones de operación mejoradas.

Comprende una estructura flotante con un único cuerpo central (1) flotante, dotado de configuración alargada según una dirección longitudinal, donde la parte inferior del cuerpo central (1) está destinada a permanecer sumergida. Adicionalmente comprende: una base (3) ubicada en la parte superior del cuerpo central (1) para soportar al menos un aerogenerador (5); y al menos cuatro patas (2) ubicadas en la parte inferior del cuerpo central (1) y dotadas de: a) un primer extremo, por el cual están solidariamente unidas al cuerpo central (1); b) un segundo extremo, opuesto al primer extremo, y más alejado del cuerpo central (1); y c) al menos un porche (6) ubicado en el segundo extremo de cada pata (1), comprendiendo dicho porche (6) una primera perforación (12) en dirección longitudinal para anclar la plataforma flotante al fondo marino (5).

Plataforma flotante en tensión de especial aplicación para aprovechamiento eólico

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se puede incluir dentro del campo técnico de la generación de energía eléctrica, en particular, de la obtención de energía eléctrica a partir del viento y/o otras fuentes renovables como pueden ser las mareas, oleaje y corrientes, en una instalación offshore.

Más concretamente, el objeto de la invención se refiere a una plataforma flotante de especial aplicación para aprovechamiento eólico offshore y/o híbrido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se denominan plataformas flotantes en tensión, o plataformas TLP (del inglés Tension Leg Platform) , a estructuras flotantes parcialmente sumergidas en el mar, que están ancladas al fondo del mar mediante elementos de anclaje que trabajan a tracción, y donde dichas estructuras mantienen su posición estática gracias al equilibrio entre unas fuerzas de empuje debidas a la flotación y unas fuerzas de sujeción efectuadas por los elementos de anclaje, debido a que las fuerzas de empuje son lo suficientemente intensas como para producir la tracción necesaria en los elementos de anclaje.

Se vienen empleando en la industria del petróleo y del gas plataformas offshore para la obtención de hidrocarburos en entornos marinos profundos. La aplicación de estructuras flotantes al campo del aprovechamiento de la energía eólica y/u otras fuentes renovables, se reduce a unos cuantos proyectos que se encuentran aún en fase de ejecución, y algunos otros que se encuentran aún en fase conceptual. Entre los primeros, destaca el denominado proyecto Hywind, por medio del cual se construyó una estructura flotante de tipo spar formada por un cuerpo longitudinal mantenido en flotación por medio de cables conectados por su extremo superior al contorno del cuerpo y lastrados, en su extremo inferior, con pesos que reposan en el fondo del mar. Si bien es importante destacar que los proyectos antes mencionados utilizan cimentaciones flotantes de tipología diferente a las TLP, principalmente tipo semisumergible y en algún caso de tipo “Spar”.

Se desea definir una estructura flotante de tipo TLP para su empleo en la obtención de electricidad a partir de la energía eólica y/u otras fuentes renovables en instalaciones marinas, que presente un mejor comportamiento y aplicabilidad que las plataformas del estado de la técnica.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención resuelve el problema técnico planteado, por medio de una plataforma flotante en tensión de especial aplicación para obtener energía eléctrica a partir de energía eólica y/u otras fuentes renovables en instalaciones marinas.

La plataforma de la invención comprende un cuerpo central único flotante. El cuerpo central presenta una configuración alargada según una dirección longitudinal que, en uso, es sustancialmente vertical. De manera preferente, el cuerpo central presenta simetría de revolución en torno a un eje orientado según la dirección longitudinal. Por ejemplo, el cuerpo central puede comprender uno o varios segmentos cilíndricos y/o troncocónicos longitudinalmente dispuestos.

En el cuerpo central se distinguen una parte inferior y una parte superior. La parte inferior del cuerpo central está destinada a ser sumergida hasta una cota denominada calado. La parte superior del cuerpo central dispone de un extremo superior dotado de una base, sobre la cual se dispondrá un aerogenerador soportado por la plataforma de la invención. El aerogenerador puede ser tanto de eje vertical como de eje horizontal, en este último caso, puede ser tanto bipala como tripala.

De la parte inferior del cuerpo central parten al menos cuatro patas (también denominadas pontonas) que se extienden hacia el exterior. El cuerpo central y las patas constituyen conjuntamente una estructura flotante. Las patas confieren estabilidad a la estructura flotante, fundamentalmente frente a vuelco. Las patas comprenden un primer extremo, por el cual están unidas a la parte inferior del cuerpo central, y un segundo extremo, opuesto al primer extremo, y más alejado del cuerpo central.

Para anclar la estructura flotante al fondo marino, la plataforma flotante de la invención incorpora adicionalmente, tal como se explicará seguidamente, unos porches ubicados en los segundos extremos de las patas; unos anclajes para anclar las patas al fondo marino; y unos tendones dotados de sendos extremos superiores y extremos inferiores, donde los extremos superiores están conectados a los porches y los extremos inferiores están conectados a los anclajes. Los anclajes son preferentemente pilotes clavados en el fondo marino.

Los tendones son elementos alargados destinados a soportar esfuerzos de tracción. Pueden adoptar configuraciones variadas, por ejemplo: cables de acero, cables de materiales sintéticos y tubos de acero.

En el extremo superior de cada tendón, se encuentra dispuesto un sujetacables, para conectar el tendón con su porche correspondiente, en cooperación con un primer conector. Cada primer conector comprende un extremo superior y un extremo inferior, donde el extremo superior comprende un taladro superior para articular conector con el sujetacables, mientras que el extremo inferior comprende un taladro inferior no paralelo al taladro superior, preferentemente perpendicular, para articular el primer conector con un tendón. La disposición de un taladro superior y un taladro inferior no paralelos permite al primer conector proporcionar un giro relativo entre cada tendón y su porche en torno a dos ejes, con lo cual se evita la transmisión innecesaria de esfuerzos de torsión entre el tendón y el porche.

Tal como se ha mencionado anteriormente, en cada uno de los segundos extremos de las patas se encuentra ubicado al menos un porche. Cada uno de los porches incorpora una perforación pasante en dirección vertical para alojar unos medios de conexión destinados a ser conectados al primer conector de un tendón.

En el fondo marino se encuentran clavados unos anclajes cuya parte superior sobresale del fondo marino y está dotada de medios de fijación para conectar los extremos inferiores de los tendones.

Debido a que el empuje experimentado por la estructura flotante es superior al peso de dicha estructura flotante, los tendones, que conectan las patas de la estructura flotante con los anclajes anclados en el fondo, están sometidos a esfuerzos de tracción que transmiten a la estructura, para mantener fijada la estructura en el mar. La tensión de los tendones limita los movimientos en dirección vertical, mientras que la vinculación de los tendones con los anclajes y con los porches de las patas limita los desplazamientos horizontales y el vuelco.

La disposición de al menos cuatro patas confiere a la estructura flotante estabilidad en caso de rotura de los tendones de una de las patas. En efecto, si fallan el tendón o los tendones de una de las patas, las al menos tres patas restantes pueden proporcionar estabilidad a la estructura flotante, de modo que la estructura flotante se mantiene en pie, aunque eventualmente pueda quedar fuera de servicio. En caso de fallo de los tendones de una de las patas cuando solo hay tres patas, el vuelco de la estructura flotante sería inminente.

Mediante la presente invención se presenta una plataforma flotante en tensión para su empleo en el campo del aprovechamiento eólico en entornos marinos, de menor peso y mayor manejabilidad que las plataformas TLP empleadas en explotaciones offshore de hidrocarburos, y que presenta mejores condiciones operacionales que otras plataformas flotantes diseñadas para explotación eólica.

La invención puede incorporar adicionalmente un dispositivo destinado a aprovechar la energía de las olas, que preferentemente está dispuesto flotando a nivel del agua y unido mediante guías al cuerpo central de la plataforma.

Las patas y el cuerpo central de la plataforma flotante están compartimentados, así como la plataforma incorpora adicionalmente un conjunto de bombas y un sistema de control, para poder bombear y extraer líquido (normalmente agua) de los compartimentos, y de esta forma variar el calado de la plataforma de manera conveniente, para llevar a cabo las operaciones de puesta a flote, transporte y fondeo.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha...

1. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, que comprende una estructura flotante que a su vez comprende un único cuerpo central (1) flotante, dotado de configuración alargada según una dirección longitudinal, estando el cuerpo central (1) dotado de una parte superior y una parte inferior, donde la parte inferior está destinada a permanecer sumergida, caracterizada porque comprende adicionalmente:

- una base (3) ubicada en la parte superior del cuerpo central (1) y destinada a soportar al menos un aerogenerador (4) ;

- al menos cuatro patas (2) , ubicadas en la parte inferior del cuerpo central (1) y dotadas de:

- un primer extremo, por el cual están solidariamente unidas al cuerpo central (1) ,

- un segundo extremo, opuesto al primer extremo, y más alejado del cuerpo central (1) , y

- al menos un porche (6) ubicado en el segundo extremo de cada pata (2) , comprendiendo dicho porche (6) una primera perforación (12) en dirección longitudinal para anclar la plataforma flotante al fondo marino (5) ;

- unos anclajes para fijar las patas (2) al fondo marino (5) ; y

-una pluralidad de tendones (8) , de configuración alargada y adaptados para soportar esfuerzos de tracción, comprendiendo los tendones (8) :

- extremos superiores destinados a ser conectados a los porches (6) , y

-extremos inferiores destinados a ser conectados a los anclajes.

2. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque adicionalmente comprende:

- un sujetacables (40) montado en el extremo superior de cada tendón (8) , para conectar dicho tendón (8) con su porche (6) , y

-un primer conector (9) , que comprende:

- un extremo superior dotado de un taladro superior (11) para articular primer conector (9) con el sujetacables (40) , y

- un extremo inferior dotado de un taladro inferior (10) no paralelo al taladro superior (11) , para articular el primer conducto (9) con un tendón (8) .

3. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el taladro superior (11) y el taladro inferior (10) presentan direcciones perpendiculares.

4. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, caracterizada porque los primeros conectores (9) presentan una forma sustancialmente paralelepipédica definida por caras laterales (14, 15) , comprendiendo dichos primeros conectores (9) :

- dos primeras caras laterales (14) opuestas entre sí; y

- dos segundas caras laterales (15) , también opuestas entre sí, donde los primeros conectores (9) comprenden adicionalmente:

- un extremo superior;

- un extremo inferior;

- una ranura inferior (16) ubicada en el extremo inferior del primer conector (9) atravesando las dos primeras caras laterales (14) , dejando el extremo inferior abierto en dichas primeras caras laterales (14) y definiendo en las segundas caras laterales (15) sendas primeras orejas (17) separadas por la ranura inferior (16) ;

- una ranura superior (18) ubicada en el extremo superior del primer conector (9) atravesando las dos segundas caras laterales (15) , dejando el extremo superior abierto en dichas segundas caras laterales (15) y definiendo en las primeras caras laterales (14) sendas segundas orejas (19) separadas por la ranura superior (18) ;

- un taladro superior (11) pasante a través de las primeras orejas (17) ; y

- un taladro inferior (10) pasante a través de las segundas orejas (19) .

5. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque los tendones (8) incorporan adicionalmente unos primeros medios de conexión (13) ubicados en los extremos superiores de los tendones (8) , para conectar cada tendón (8) a su porche correspondiente (6) , donde los primeros medios de conexión (13) comprenden:

- un extremo inferior unido al extremo superior de cada tendón (8) , y

- un extremo superior plano, dotado de un primer agujero (22) , e insertable en la ranura inferior (16) , con el primer taladro (20) enfrentado al primer agujero (22) .

6. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque incorpora adicionalmente segundos medios de conexión (24) , insertables en las primeras perforaciones (12) para conectar los porches (6) con los tendones (8) , donde los segundos medios de conexión (24) comprenden:

- un cuerpo de conexión (25) dotado de un extremo superior y de un extremo inferior plano;

- un tope (26) ubicado en extremo superior del cuerpo de conexión (25) para mantener dicho extremo superior fuera de la primera perforación (12) ;

- un segundo agujero (27) ubicado en el extremo inferior del cuerpo de conexión (25) , siendo dicho extremo inferior insertable en la ranura superior (18) con el segundo agujero (27) enfrentado con segundo taladro (21) .

7. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque los anclajes son pilotes (7) clavados, al menos parcialmente, en el fondo marino (5) .

8. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque los pilotes (7) están distribuidos en tantos conjuntos como patas (2) dispone la estructura flotante, donde dada conjunto de pilotes (7) comprende tantos pilotes (7) como porches (6) hay en cada pata (2) .

9. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizada porque comprende adicionalmente una plancha de unión (29) dispuesta en la parte superior de al menos un conjunto de pilotes (7) para solidarizar entre sí los pilotes (7) del mismo conjunto.

10. Plataforma flotante en tensión, de especial aplicación para aprovechamiento eólico, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque la parte superior de los pilotes (7) comprende medios de fijación para conectar a los pilotes (7) los extremos inferiores de los tendones (8) , donde los medios de fijación comprenden una pluralidad de placas (31) , que comprenden:

- al menos una cara lateral (32) fijada a la parte superior del pilote (7) ; y

-un tercer agujero (33) ; donde los tendones (8) incorporan adicionalmente, en su extremo inferior, unos terceros medios de conexión (34) que comprenden:

- un primer extremo fijado al extremo inferior de los tendones (8) ; y

- un segundo extremo que permite abrazar la placa (31) en la zona del tercer agujero (33) , con el tercer agujero (33) y la segunda perforación (35) enfrentados.