En el artículo anterior hablamos sobre la importancia de una medición precisa del viento para un diseño óptimo de los parques eólicos. Pero también bajo el agua hay elementos que deben tenerse en cuenta al diseñar las estructuras de cimentación y cable para cada turbina eólica. Las olas y las corrientes pueden causar erosión del fondo marino alrededor de una estructura fija, un fenómeno llamado barrido.
La mayor parte del fondo marino del Mar del Norte está formado por sedimentos de diferentes tamaños, lo que permite el movimiento continuo de partículas del fondo marino causadas por las olas y las corrientes. Este movimiento cambia alrededor de estructuras fijas lavando la arena de un lado hasta que se forma un hoyo hueco en este lado de la estructura. Esto no necesariamente tiene que ser demasiado perjudicial para la resistencia de la estructura, dependiendo de su diseño; una base de chaqueta con varios pilotes sufre menos que una base monopila.
Como consecuencia, se debe evitar en la medida de lo posible una limpieza monopila de la base. A diferencia de las estructuras de revestimiento, con cimentaciones monopilas, la carga se transfiere lateralmente desde la cimentación en la parte superior del fondo marino, lo que se ve afectado por el efecto de arrastre. La estructura total de la turbina, con una gran concentración de carga en la parte superior, hace que este tipo de cimentación sea más susceptible a la fatiga causada por la flexión de la torre a una frecuencia similar a las variaciones de onda. El efecto de esto es otro factor que se incrementa por la erosión. Por lo tanto, el fregado es una preocupación importante al diseñar cimientos de turbinas eólicas marinas y debe tratarse adecuadamente para minimizar el efecto. Sin embargo, también hay varios métodos para minimizar la erosión alrededor de la base. A continuación, hemos enumerado algunos de los diferentes métodos que ofrece la industria para evitar el fregado en fundaciones monopilas.
Vertimiento de rocas
La estrategia más común hasta la fecha para evitar los daños causados por el fregado es colocar piedras en el fondo marino alrededor de los cimientos. Además, las capas de roca protectora también se colocan a menudo en cables de matriz y/o exportación con el mismo propósito. Boskalis Offshore ofrece, además de trabajos de transporte, instalación y cableado para parques eólicos marinos, estos servicios especializados de descarga de rocas.
Antes de la instalación de los cimientos de los aerogeneradores, se puede colocar una capa de filtro de protección inicial contra la suciedad en el fondo marino en cada ubicación de los cimientos. Después de la instalación de los cimientos, se puede proporcionar una mayor protección contra la erosión colocando piedras más grandes, una llamada capa de armadura, alrededor de los cimientos. Esto proporcionará una protección óptima contra la erosión causada por las olas y/o la corriente. Las rocas se seleccionan para que la corriente aumentada alrededor de la estructura no pueda lavarlas. El trabajo de protección de barrido es ejecutado principalmente por buques de tubo de caída DP, de los cuales Boskalis posee y opera dos. Estos buques son capaces de transportar y colocar con precisión grandes cantidades de roca en o alrededor de estructuras submarinas a grandes profundidades de agua. La capa de filtro de preinstalación se puede colocar a través del tubo de caída del recipiente.
El mismo recipiente se utiliza para colocar la capa de blindaje posterior a la instalación utilizando la unidad de descarga lateral que permite el uso de tamaños de roca más grandes, y también para instalar la capa cerca de la base monopila.
La roca como protección contra el desgaste es un método probado que se ha aplicado en múltiples proyectos en alta mar. Una vez colocada, la roca podrá adaptarse a los cambios en los niveles del fondo marino y se rellenarán las depresiones que se produzcan.
Como resultado, no se producirá un fallo progresivo. Esto se considera una gran ventaja para el uso de roca. Además, la roca no se degradará; es ecológica y tiene una larga vida útil.
Algunos ejemplos de proyectos eólicos marinos en los que Boskalis ejecutó la instalación de protección contra el arrastre:
• Al oeste del parque Eólico Marino Duddon Sands
• Colocación de capas de filtro de protección contra el arrastre en 108 ubicaciones antes de la instalación monopila. El material de roca se enviaba desde Noruega por un granelero a Holyhead y se descargaba en el tubo de caída DP directamente desde el primer buque en una transferencia de barco a barco.
• La segunda fase de instalación de roca se ejecutó cuando los cimientos y las turbinas estaban en su lugar. El recipiente de tubo de caída DP instaló una roca blindada de 8-18″ (20-45 cm) alrededor de las 108 turbinas a través de la unidad de descarga lateral de roca especialmente diseñada.
* Exporte la protección de cables en lugares de cruce mediante la instalación de capas de filtro y blindaje.
• Parque Eólico Marino Meerwind
* Fase de preinstalación: colocación de material de filtro de 1-5″ para 80 ubicaciones monopila.
• Fase posterior a la instalación: armour rock (de 100 a 700 kg de peso) se instaló en 80 ubicaciones de turbinas eólicas, utilizando la unidad de descarga lateral del buque DP fallpipe.
• DanTysk Offshore Wind
Instalación de roca posterior en tres ubicaciones donde los cables del conjunto cruzan un cable de telecomunicaciones. Además, se instaló roca para proteger los cables no enterrados en la protección de arrastre cerca de los generadores de turbinas eólicas.
• Parque eólico Anholt
Instalación de protección contra la suciedad en 42 cimientos WTG. Cada base consistía en una capa de filtro de 1-4″ con una capa de armadura de roca de 2-8″ en la parte superior. Cambiar el flujo de corriente o cambiar la forma de los cimientos en el fondo marino o cambiar la materia del fondo marino.
Rocas empaquetadas
El vertido de rocas no es la única forma de evitar la erosión. Otras soluciones incluyen rocas en contenedores flexibles, bolsas de red o sacos colocados para moldearse alrededor de la base de la torre de la turbina. Los sacos se pueden llenar a bajo costo en tierra con cualquier material pesado, preferiblemente ecológico, que soporte la corrosión y la erosión a lo largo de los años. Después de la preparación en tierra, se pueden llevar a alta mar en cualquier embarcación o pontón con equipo de cubierta disponible para bajarlo o dejarlo caer en el fondo marino. Es posible que se requiera mantenimiento de los contenedores o sacos.
German NAUE GmbH & Co. KG es un ejemplo de empresa que desarrolló una solución de prevención de suciedad mediante contenedores de arena de geotextil. Su contenedor de arena de roca blanda Secutex ® está hecho de fibra grapada altamente robusta, geotextil Secutex® no tejido especialmente perforado con aguja y está lleno de arena. El contenedor es flexible y se puede adaptar a fondos marinos variables. Se pueden colocar antes de apilarlos. Su solución se ha utilizado en el parque eólico marino alemán Amrumbank West.
Ridgeway Marine, con sede en Belfast, ofrece el concepto de una unidad de filtro, que consiste en una bolsa de filtro de poliéster, hecha de botellas recicladas al 61% y rellena con piedras, para protección contra el desgaste. Sus bolsas de filtro son producidas por la empresa japonesa Sumisho Kyowa Limited y han sido utilizadas por MSS Engineering en el Parque Eólico Marino EDF Teesside. La unidad de filtro es una red robusta a medida que tiene una vida útil de 50 años en agua salina y un anillo de elevación de un punto para un despliegue rápido y preciso.
Sin embargo, si se rompen y derraman su contenido a tiempo, el material proporciona casi la misma protección que se proporcionaría al verter rocas, con la excepción de que las rocas serían más pequeñas y se moverían más fácilmente por fuertes corrientes.
Derivados del caucho
Se está ensayando actualmente otro método, pero «mata dos pájaros de un tiro». Grandes cantidades de neumáticos usados para camiones y automóviles se encuentran en vertederos en casi todos los límites de la ciudad. Los métodos habituales de eliminación producen algún tipo de contaminación o requieren maquinaria costosa. Pero al conectarlos para formar cadenas de esteras y colocarlos en el fondo marino, están demostrando ser una forma de protección estable y a largo plazo a bajo costo. Los materiales de los neumáticos tienen la ventaja añadida de que no se degradan fácilmente y, por lo tanto, no contaminan el mar.
Irónicamente, el Grupo Continental, una empresa que fabrica neumáticos nuevos para camiones y automóviles, tiene un método alternativo desarrollado a partir de un producto que apenas requiere ninguna modificación. Una empresa miembro del grupo, ContiTech Conveyer Belt Group, ha probado esteras compuestas por un material tipo cinta transportadora, de 12 a 15 mm de espesor, en el Instituto Deltares en los Países Bajos con tormentas y arroyos extremos simulados. Las esteras ancladas con un diámetro de hasta 52 m han demostrado mantener intacto el fondo marino debajo de las esteras para proporcionar una solución estable a largo plazo que, con superficies diseñadas para promover el depósito de arena, fomenta el establecimiento de nuevas formas de vida.
Dick Hill