AEMER – Boletín de Noticias Renovables

LARGAS PALAS: ¿CORTOS COSTES?

por | Mar 12, 2019 | Aemer, Alberto Ceña, Eólica, Mantenimiento, Newsletter

En el siguiente articulo se esbozan algunos de los factores que pueden incidir en el coste del mantenimiento de los grandes rotores que se están instalando en nuestro país, con palas por encima de los 60 metros que suponen una clara ruptura en los últimos aerogeneradores instalados hasta el año 2012. En el texto se insiste en uno de los factores que muchas veces no son atendidos en un sector como el eólico con tan fuertemente financiero y con tanta intercambiabilidad en la propiedad: la necesaria reducción del CAPEX no tiene por qué llevar aparejada la disminución del OPEX.

 

LARGAS PALAS: ¿CORTOS COSTES?

Por Alberto Ceña
Director General BEPTE SL
Secretario General de AEMER

Las palas son el elemento más crítico y sensible del funcionamiento de los aerogeneradores: soportan a lo largo de su longitud las cargas estáticas y dinámicas derivadas de la fuerza de sustentación necesaria para la creación del par mecánico, del peso y de la de resistencia intrínseca al perfil aerodinámico que las configuran. Además de estos factores no hay que perder de vista las exigentes solicitaciones ambientales en las que tienen que trabajar: radiación, temperatura, rayos, humedad, suciedad, hongos, …

Todo ello plantea unos retos en la fabricación de las mismas para soportar las mencionadas cargas, especialmente determinadas por el DEL (Damage Equivalente Load) producido por la fatiga, la necesaria rigidez para mantener la separación de la pala de la torre y todo ello sin subir excesivamente el peso. Estos factores determinarán la materia prima estructural, sea fibra de vidrio o carbono, el relleno, la torsión e incluso el sistema de pararrayos.

Aunque estos factores siempre han sido importantes, adquieren un valor crítico en el caso de las palas que se están instalando en las nuevas máquinas, entre 60 y 70 m, prácticamente iguales al diámetro de solo hace 6 años, lo que va a plantear no pocos retos desde el punto de vista de su mantenimiento, sin contar con la necesidad de unidades de elevación de mayor altura y tonelaje.

Las largas y pesadas palas no podrían instalarse si no fuera por la versatilidad del control de los aerogeneradores modernos. En este sentido, es importante entender esta lógica de control basada en optimizar paso de las palas y velocidad de giro del rotor para la velocidad de viento incidente, fijándose diferentes zonas en función del mismo, desde la velocidad de arranque hasta la de velocidad constante máxima para posteriormente cambiar a la de potencia nominal fija, con el objetivo limitar el ruido del rotor y los esfuerzos tanto en la propia pala como en la transmisión mecánica. El hecho de que el paso de las palas pueda modificarse individualmente en el giro de la misma, supone unos menores esfuerzos por cargas aerodinámicas y peso (a tracción y compresión) en función de su posición en el giro.

Una de las primeras consecuencias de instalar estas grandes palas y en paralelo, torres por encima de 100 m , va a suponer el impulso de soluciones de diagnóstico y evaluación, más sencillas a las plataformas elevadoras como el mantenimiento/diagnóstico con cuerdas, drones o robots trepadores como el TSR (ver tabla adjunta). Después de todo el que la pala sea más larga incrementa el riesgo de fallo a lo largo de su cuerda y su longitud. Algunos fabricantes, proponen también la sensorización las palas con fibra óptica dentro del esquema del mantenimiento predictivo del Condition Monitoring que permita evaluar la situación de la pala en tiempo real, de forma similar a otros componentes de la máquina como la multiplicadora.

Tabla 1: Técnicas de diagnóstico del rotor del aerogenerador (Fuente: Guía de Diagnóstico-AEMER)

TÉCNICA

VENTAJAS

DESVENTAJAS

ALCANCE PROPUESTO

Cuerdas (Trabajos verticales)

 

1.      Calidad de inspección

2.      Identificación de daños superficiales muy precisa

3.      Se puede aprovechar la inspección para hacer pequeñas reparaciones

1.      Tiempo de parada de aerogenerador

2.      H&S.

3.      Restricciones por velocidad de viento.

 

Inspecciones final de garantía o similar

Plataforma

1.   Calidad de inspección

2.   Identificación de daños superficiales muy precisa

3.   Se puede aprovechar la inspección para hacer pequeñas reparaciones

1.      Elevado coste

2.      Disponibilidad de grúas,

3.      Restricciones por velocidad de viento

Inspecciones final de garantía o similar

Drones

1.      H&S

2.      Posibilidad de inspeccionar la torre y la fibra de la nacelle en la misma inspección.

1.      Se necesita experiencia en manejo y/o contratar una empresa especializada

2.      Duración de la batería muy limitada.

Inspecciones muy concretas o limitadas

Telescopio

1.      H&S

2.      Bajo coste

3.      Rapidez

1.      Necesidad de mucha formación y experiencia de los técnicos

2.      Identificación de daños menos precisa.

Inspecciones periódicas anuales

Robot

1.      H&S

2.      Rapidez

1.      Se necesita experiencia en manejo y/o contratar una empresa especializada

 

Inspecciones concretas y periódicas anuales

Otro tema que también es interesante analizar es la posible incidencia en las cargas de la pala por la necesaria variación de potencia (a subir o bajar) para la regulación de frecuencia al sustituir de forma progresiva a las centrales de generación convencionales. Hasta la fecha, la participación en estos servicios ha sido menor de la que esperábamos inicialmente y, excepto en algunos casos puntuales, basada en el arbitraje de precio sobre el coste de los desvíos. La situación cambiará si las renovables son mayoritarias en la generación eléctrica y tendrá que haber una mayor participación física de los parques eólicos en suministrar estos servicios.

De acuerdo con el ejercicio de simulación que hemos realizado dentro del proyecto SIBILA, coordinado por ISOTROL con el apoyo del CDTI, se muestra que en las cargas es muy determinante la velocidad de respuesta pues la inercia del rotor muestra un comportamiento idóneo para la regulación rápida como es la FRRa (antigua regulación secundaria) a bajar y a subir con pérdida de recurso, pero puede tener incidencia en el DEL en el encastre de la pala con el buje. Los resultados se han obtenido a través de un modelo aerolástico propio para el aerogenerador G-83.

 

Un tema importante a evaluar es la pérdida de ingresos provocada por las palas que se está convirtiendo en uno de los principales problemas de los aerogeneradores modernos como se ven la figura siguiente y el único que no ha disminuido con el tiempo y eso que en el año 2013 todavía estábamos en un escenario de aerogeneradores con diámetros inferiores a los 100 m. Ya se sabe que en la gestión de riesgos de una empresa parte de los mismos se transfieren a las aseguradoras y lo que se vislumbra en la situación actual de grandes aerogeneradores, es un aumento de las franquicias, con el objetivo de mantener las mismas primas pues las coberturas podrían aumentar por los mayores pérdidas de ingresos y el incremento del coste de reposición.

Los mayores rotores van a exigir, por lo tanto, un mayor mantenimiento con chequeos y revisiones inferiores a un año, dado el elevado coste del mantenimiento correctivo. Hay que tener en cuenta, además, que el cambio individual de las palas permite trabajar en el buje a velocidades más alta del viento, lo que mejorará el MTBF (Mean Time Between Failure) y el MTTRS (Mean Time to Return to Service), métricas clásicas en el sector que determinan la disponibilidad del parque y el cumplimiento de los objetivos de producción. .

La reparación de las palas se ha hecho siempre de forma estacional para aprovechar los periodos de menor viento y producción en verano, por razones de seguridad y económicas. Sin embargo, la entrada de las renovables y sobre todo la fotovoltaica, puede producir un cambio en la estructura de los precios del mercado que puede modificar la estrategia de mantenimiento a seguir., pudiéndose orientarse algunas tareas de mantenimiento a periodos de elevada irradiación solar y buenas condiciones de visibilidad para realizar los trabajos, independientemente de la estación en la que se realicen.

Por último, uno de los elementos claves de las palas ha sido siempre la dificultad de controlar la calidad de las mismas, pues el proceso de fabricación es en gran medida manual, situación que se complica con su incremento de tamaño y también, porqué no reconocerlo. Por la premura marcada por las últimas subastas que ha hecho incluso que un importante fabricantes las haya importado de China.

LOS NUEVOS RETOS SOBRE EL MANTENIMIENTO RENOVABLE

Seminario 21 de marzo en Madrid

LOS NUEVOS RETOS SOBRE EL MANTENIMIENTO RENOVABLE - Madrid, Jueves 21 MARZO
LOS NUEVOS RETOS SOBRE EL MANTENIMIENTO RENOVABLE - Madrid, Jueves 21 MARZO
LOS NUEVOS RETOS SOBRE EL MANTENIMIENTO RENOVABLE - Madrid, Jueves 21 MARZO
LOS NUEVOS RETOS SOBRE EL MANTENIMIENTO RENOVABLE - Madrid, Jueves 21 MARZO
LOS NUEVOS RETOS SOBRE EL MANTENIMIENTO RENOVABLE - Madrid, Jueves 21 MARZO
LOS NUEVOS RETOS SOBRE EL MANTENIMIENTO RENOVABLE - Madrid, Jueves 21 MARZO

Degradación temprana de módulos fotovoltaicos, efectos y consecuencias, soluciones. PID (Degradación por el Potencial Inducido) entre otros defectos…

    • La rapidez de la construcción de las instalaciones solares puede llevar a no tomar en consideración algunos efectos que en la operación de la planta van a tener un impacto importante en el rendimiento técnico y económico de la misma. En esta sesión del seminario se abordarán los puntos siguientes:
      – PID (Degradación del Potencial Inducido).
      – Electroluminiscencia
      – Degradación
  • Presentado por Miguel Alonso Abella (CIEMAT) y moderado por Enrique Albiol (GILDEMEISTER)

Los retos del mantenimiento en instalaciones de elevado tamaño y extensión de su vida útil. CASO EÓLICA:

    • El desarrollo de la eólica en nuestro país se caracteriza por la progresiva instalación de aerogeneradores de elevada potencia y sobre todo, con diámetros por encima de los 110 m, lo que plantea una serie de retos importantes:
      – Necesidades de talleres para la reparación de grandes componentes.
      – Garantías exigibles a los componentes reparados (es lógico solicitar 2 años?)
      – Implicaciones de las Cías. De Seguros
      – Logística y necesidades de montaje
  • Presentado por Íñigo Vázquez (CEO REVERGY) y Moderado por Alberto Ceña (Secretario de AEMER)

Los retos del mantenimiento en instalaciones de elevado tamaño y extensión de su vida útil. CASO FOTOVOLTAICA

    • En el caso de las instalaciones fotovoltaicas y dado su carácter modular el reto del mantenimiento se centra sobre todo en avanzar en procedimientos hasta ahora utilizados en plantas más pequeñas y accesibles. En esta sesión se abordarán al menos lo temas siguientes:
      – Métodos de diagnóstico avanzados
      – Procedimientos de limpieza
      – Repuesta en caso de fallos sistémicos
      – Disponibilidad de repuestos a medio y largo plazo
  • Presentado por Javier Noguera (HUAWEI) y moderado por Francisco Suanzes (OHL INDUSTRIAL)

 

Durante el debate participarán empresas de mantenimiento, suministradores y clientes.

AEMERizate !!!
X