ES2229192T3

ES2229192T3 - Instalacion de produccion eoliana de electricidad en el mar, asi como procedimiento de construccion y de colocacion de dicha instalacion.

Info

Publication number: ES2229192T3
Application number: ES03290708T
Authority: ES
Inventors: Vincent Frederic Paul Foglia; Georges Deleuil; Dominique Michel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2005-04-16
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: EP1348867A1; PT1348867E; EP1348867B1; FR2837535A1

Abstract

Instalación de producción de electricidad en el mar, que comprende una eoliana (1) y un soporte para la misma, estando constituido dicho soporte por una plataforma (7) de tirantes tensados (8i), presentando dicha plataforma (7) la forma de un flotador balastable y desbalastable, caracterizada porque dicho flotador (7) comprende por lo menos una caja (7a) de sección horizontal sensiblemente triangular, quedando unida dicha caja (7a) a unos cuerpos muertos (9i) que descansan sobre un fondo marino (5a), por cuando menos tres pares (8i) de tirantes, estando instalado cada par entre uno de los ángulos de dicha caja (7a) y uno de dichos cuerpos muertos (9i).

Description

Instalación de producción eoliana de electricidad en el mar, así como procedimiento de construcción y de colocación de dicha instalación.

La presente invención se refiere a una instalación de producción de electricidad en el mar y, más particularmente a tal instalación constituida por una eoliana y por un soporte para la misma.

Se conoce por el documento WO 02/10589 una instalación de producción de electricidad en el mar, que comprende una eoliana y un soporte para esta eoliana, estando constituido dicho soporte por una plataforma con líneas tendidas, presentando esta plataforma la configuración de un flotador balastable y desbalastable.

El documento FR 2 507 146 describe una instalación similar, comprendiendo la plataforma tres flotadores unidos en triángulo. El anclaje está igualmente fijo a la misma.

Esta instalación de la técnica anterior presenta una estructura compleja, y su colocación en posición es relativamente costosa.

La presente invención tiene particularmente como objeto suprimir este inconveniente.

Se consigue este propósito de la invención con una instalación de producción de electricidad en el mar, que comprende una eoliana y un soporte para esta eoliana, estando constituido dicho soporte por una plataforma con líneas tendidas, plataforma que presenta la forma de un flotador balastable y desbalastable,

distinguiéndose esta instalación por el hecho de que dicho flotador comprende por lo menos una caja de sección horizontal sensiblemente triangular, unida a unos cuerpos muertos que descansan sobre un fondo marino, por cuando menos tres bares de tirantes, estando cada par instalado entre uno de los ángulos de dicha caja y uno de los citados cuerpos muertos.

En esta instalación, la forma de caja de sección horizontal triangular es simple y es la que permite conferir al flotador su necesaria estabilidad con un número mínimo de puntos de fijación, a saber: 3, reduciendo este número de puntos de fijación el de los tirantes, y por tanto el coste de éstos.

Por otra parte, la forma triangular de la caja mejora la flotabilidad del flotador en fase de construcción y de instalación, por disminución del calado.

Esta forma permite también, ventajosamente, alejar los tirantes del eje vertical del flotador, lo cual mejora la estabilidad después de la instalación y asegura economías complementarias.

Según otras características opcionales de la presente invención:

-: el flotador comprende unos medios de estabilización del mismo cuando pasa de una posición de flotación en la superficie del agua a una posición en la cual queda totalmente sumergido,

-: estos medios de estabilización están constituidos por una segunda caja solidaria de la primera e instalada entre ésta y la base de una columna de soporte de la eoliana, quedando intermedia la inercia de la superficie de la sección horizontal de la segunda caja entre la de la sección horizontal de la primera caja y la de la base de la columna.

La presente invención tiene también por objeto suministrar un procedimiento para la construcción y la colocación en posición de tal instalación, siguiendo las etapas siguientes:

a) se construye el flotador en cala seca y se arrastra el mismo a continuación, dejando flotar y remolcándolo hasta el muelle,

b) se instala la eoliana sobre el soporte desde el citado muelle,

c) se remolca el conjunto así constituido hasta su lugar de explotación final, previamente equipada con líneas sumergidas, fijada cada una por un extremo al fondo marino y mantenidas en una posición vertical,

d) se balasta el flotador a la altura de dichas líneas sumergidas para hacerlo descender bajo la superficie del agua hasta el nivel de los extremos elevados de las líneas,

e) se unen los citados extremos al flotador, y

f) se desbalasta el flotador hasta establecer una tensión predeterminada en las líneas.

Aparecerán otras características y ventajas de la presente invención en la lectura de la descripción que sigue y en el examen del dibujo adjunto, en los cuales:

-: la figura 1 es una vista en perspectiva de una instalación de producción de electricidad en el mar según la presente invención, y

-: las figuras 2A a 2J ilustran esquemáticamente etapas sucesivas de la construcción y de la colocación en posición de la instalación representada en la figura 1.

Nos referiremos a la figura 1 del dibujo adjunto, donde se ha representado esquemáticamente una eoliana 1 que comprende una columna vertical 2 que sustenta un grupo 3 de producción de electricidad constituido por una generatriz eléctrica cuyo rotor es arrastrado en rotación por unas paletas 4_{1}, 4_{2}, 4_{3} puestas en movimiento por el viento, como es bien conocido.

La columna 2 y las paletas 4_{i} están dimensionadas en longitud de manera que estas paletas puedan girar ampliamente por encima de la superficie 5a de un emplazamiento marino cuyo fondo se ha señalado con la referencia 5b.

La columna 2 de soporte del grupo 3 está fijada sobre un fuste 6 que sobresale verticalmente de un soporte 7 y constituye la base de esta columna.

Como aparece en la figura 1, según la invención, este soporte 7 está constituido por una plataforma sumergible constituida por un flotador, de flotabilidad positiva, mantenido a una distancia predeterminada de la superficie 5a del agua, por unos pares de tirantes tensados 8_{i} (i de 1 a 3) unidos cada uno por un extremo al flotador y, por su otro extremo a un cuerpo muerto 9_{i} que descansa sobre el fondo marino 5b.

Estos tirantes tensados pueden estar constituidos cada uno por un cable o por un tubo metálico de diámetro adecuado.

Ventajosamente, los extremos auto y bajo de cada tirante están articulados por unos medios conocidos, no representados, sobre el flotador y sobre el cuerpo muerto respectivamente, a los cuales quedan unidos.

Se comprenderá que la invención hace posible la instalación de una eoliana sobre fondos marinos de profundidad superior a aquélla para la cual la instalación sobre "jacket" se hace con un coste prohibitivo y esto por simple ajuste de la longitud de los tirantes.

Según la forma de realización del flotador 7 representado en la figura 1, éste comprende esencialmente una primera y una segunda cajas prismáticas 7a, 7b respectivamente, balastables y desbalastables, de sección horizontal respectivamente triangular y octogonal, quedando yuxtapuestas las dos cajas sobre un eje vertical común, situándose la caja 7a por debajo de la caja 7b.

Por debajo del compartimiento 7a queda fijado un compartimiento de lastre 7c.

Como se ha representado en la figura 1, los pares de tirantes 8_{i} están conectados cada uno entre uno de los ángulos de la caja de sección horizontal triangular 7a y el cuerpo muerto 9_{i} correspondiente.

Según una característica del flotador de la instalación según la invención, explotada al situarse en posición la instalación sobre su emplazamiento final como se explica en la continuación de la presente descripción, con relación a la figura 2, este flotador está configurado de manera que comprende unos medios de estabilización cuando se balasta éste para hacerlo pasar de una posición de flotación en la superficie 5a del agua, a la posición sumergida representada en la figura 1.

Es sabido en efecto que la estabilidad de un cuerpo flotante es tributaria, entre otras cosas, del radio metacéntrico de este cuerpo, directamente proporcional por su parte a la inercia de la superficie de la sección del cuerpo por el plano de la superficie del agua.

Al descender el flotador por balaste, el "techo" de la caja 7a va a pasar bajo la superficie del agua. Es preciso que en este momento, la superficie y la inercia de la sección del flotador sea tal que quede asegurada la estabilidad del flotador.

La caja 7b del flotador según la invención tiene justamente por objeto asegurar esta estabilidad gracias a la superficie, y por tanto a la inercia, importante de su sección horizontal (aunque menor que la de la caja 7a).

Así pues, el flotador 7 puede pasar por balastado, de una posición de flotación a una posición enteramente sumergida (la inercia que hay que tener entonces en cuenta es aquélla, todavía menor, de la sección horizontal del fuste 6, en la base de la columna 2), sin paso peligroso por un estado de inestabilidad hidrostática que podría provocar una inversión del flotador y de su carga constituida por la eoliana. Se comprenderá el interés de esta disposición por la lectura de la descripción que sigue del procedimiento de colocación en posición de la instalación según la invención.

Quede bien entendido que se podría dar al flotador una forma distinta de la representada, cónica o piramidal por ejemplo, para asegurar su estabilidad durante su inmersión.

Sin embargo, la forma en dos cajas, de sección triangular y octogonal respectivamente, representada en la figura 1 permite una fabricación por montaje de paneles planos, sencilla y económica, conforme a uno de los propósitos fijados en la presente invención.

Dentro de este espíritu de reducción de coste se observará que la forma de la caja 7a, de sección horizontal triangular, es la que permite conferir al flotador 7 su necesaria estabilidad con un número mínimo de puntos de fijación, a saber 3, reduciendo al mínimo este número de puntos de fijación el de los tirantes 8_{i}, y por tanto el coste de los mismos.

Por otra parte, la forma triangular de la caja 7a mejora la flotabilidad del flotador en fase de construcción y de instalación, por disminución del calado.

Nos referiremos ahora a las figuras 2A a 2J del dibujo adjunto, que ilustran diversas fases sucesivas del procedimiento según la invención, de construcción y de colocación en posición de la instalación arriba descrita.

Se construye primeramente en cala seca 10 el flotador 7, que comprende el fuste 6 destinado a recibir la base de la columna 2 de la eoliana 1 (véase fig. 2A).

Después de ser puesto en flotación el flotador 7 al llenarse de agua la cala (fig. 2B) se remolca este flotador hasta un muelle 11 (véase fig. 2C) donde utilizando una grúa 12 se instalan sucesivamente la columna 2 sobre el fuste 6 (fig. 2D), el grupo 3 en lo alto de la columna (fig. 2E), y las paletas 4, sobre el rotor del grupo (fig. 2F).

Se observará que la forma triangular de la sección horizontal de la caja 7 permite aplicar un borde recto de esta caja sobre el muelle 11 (véase fig. 2C) y por tanto aproximar el centro de gravedad de la instalación que se trata de ensamblar al de la grúa de carga 12 (véase fig. 2D) lo que permite ventajosamente limitar el par aplicado sobre la flecha de la grúa.

Se remolca a continuación (fig. 2G) la instalación hasta su lugar final de permanencia (fig. 2H), previamente equipado con los cuerpos muertos 9_{i} y tirantes necesarios para la fijación de la instalación en este lugar (fig. 2I) manteniéndose estos tirantes en posición vertical, eventualmente por medios conocidos tales como boyas (no representadas).

Después de haber situado los ángulos de la caja triangular 7a del flotador a la altura de los pares de tirantes 8_{i} a los cuales deben unirse, se sumerge progresivamente el flotador 7 por balastado (con agua del mar), hasta permitir la comisión de los extremos superiores de los tirantes 8_{i} a este flotador (fig. 2J).

Realizada esta unión, se ponen los tirantes 8_{i} bajo una tensión predeterminada, por un desbalastado medido del flotador 7, a fin de asegurar la estabilidad de la posición del flotador y de la eoliana.

Ensayos practicados en depósito han mostrado que la presente invención permite construir y situar en posición una instalación muy estable de producción de electricidad en el mar, sobre tirantes tensados.

Así, con una eoliana de 2 MW de potencia eléctrica montada sobre una columna de 30 m de altura y cuyo peso total es de aproximadamente 200 toneladas, se mantiene en las condiciones de entorno más severas la verticalidad de una instalación según la invención, de un peso total de 8000 toneladas, con una separación inferior a 0,4º, considerada como satisfactoria.

Es así evidente que la invención permite perfectamente conseguir los objetos fijados, esto es suministrar una instalación de producción de electricidad en el mar, que puede situarse en posición en lugares de profundidad importante, de 100 m o más, y ello de manera económica, gracias a un soporte simplemente montado sobre tirantes tensados.

El montaje en muelle de la eoliana y de su soporte, mejor que en pleno mar, refuerza aun más esta ventaja económica.

A este respecto haremos observar además que es posible traer al muelle una instalación por puesta en flotación y remolque, para la ejecución de operaciones de mantenimiento.

Tales operaciones cuestan por su parte, menos cuando se ejecutan en estas condiciones que mar adentro.

Quede bien entendido que no se limita la invención a la forma de realización descrita y representada que solamente se ha dado a titulo de ejemplo.

Así, se podría asegurar el anclaje del flotador por anclajes por succión o por otros medios de anclaje conocidos, en lugar de por cuerpos muertos.

Claims

1. Instalación de producción de electricidad en el mar, que comprende una eoliana (1) y un soporte para la misma, estando constituido dicho soporte por una plataforma (7) de tirantes tensados (8_{i}), presentando dicha plataforma (7) la forma de un flotador balastable y desbalastable,

caracterizada porque dicho flotador (7) comprende por lo menos una caja (7a) de sección horizontal sensiblemente triangular, quedando unida dicha caja (7a) a unos cuerpos muertos (9_{i}) que descansan sobre un fondo marino (5a), por cuando menos tres pares (8_{i}) de tirantes, estando instalado cada par entre uno de los ángulos de dicha caja (7a) y uno de dichos cuerpos muertos (9_{i}).

2. Instalación conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque dicho flotador (7) comprende unos medios (7b) de estabilización de este flotador cuando pasa de una posición de flotación en la superficie del agua a una posición en la cual queda totalmente sumergido.

3. Instalación conforme a la reivindicación 2, caracterizada porque dichos medios de estabilización están constituidos por una segunda caja (7b) solidaria de la primera (7a) e instalada entre ésta y la base de una columna (2) de soporte de dicha eoliana (1), siendo la inercia de la superficie de la sección horizontal de dicha segunda caja (7b) intermedia entre la de la sección horizontal de dicha primera caja (7a) y la de la base de la mencionada columna (2).

4. Instalación conforme a la reivindicación 3, caracterizada porque dicha columna está montada sobre un fuste (6) que sobresale verticalmente del
flotador (7).

5. Instalación conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque se ha fijado un lastre (7c) bajo el citado flotador (7).

6. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los extremos bajos y altos de dichos tirantes (8_{i}) están articulados sobre dichos cuerpos muertos (9_{i}) y sobre dicho flotador (7), respectivamente.

7. Instalación conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque el citado flotador tiene forma cónica o piramidal.

8. Procedimiento de construcción y de colocación en posición de la instalación conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por las etapas siguientes:

a) se construye el flotador (7) en cala seca y se arrastra a continuación, por puesta en flotación y remolque, hasta el muelle,

b) se instala la eoliana (1) sobre dicho flotador (7), desde el citado muelle,

c) se remolca el conjunto así constituido a su lugar de explotación final, previamente equipado con tirantes sumergidos (8_{i}) mantenidos en una posición vertical,

d) se balasta dicho flotador (7) hasta el nivel de los citados tirantes (8_{i} sumergidos para hacerlo descender bajo la superficie (5a) del agua hasta el nivel de los extremos superiores de dichos tirantes (8_{i}),

e) se unen los mencionados extremos a dicho flotador (7) y

f) se desbalasta el citado flotador (7) hasta establecer una tensión predeterminada en los citados tirantes (8_{i}).