Seawind Ocean Technology BV , una empresa con sede en los Países Bajos , es un fabricante ( OEM ) de turbinas eólicas flotantes integradas y sistemas de hidrógeno verde . [1] [2] [3] Seawind está desarrollando turbinas eólicas flotantes de dos palas (6,2 MW y 12,2 MW ) adecuadas para su instalación en todos los mares, incluidas las regiones de huracanes y aguas ultraprofundas. [1] [2] Fundada en el trabajo original de investigación y desarrollo de la NASA , Hamilton Standard (ahora United Technologies Corporation / Raytheon Technologies ), Enel y Aeritalia ; Las turbinas eólicas marinas de Seawind con cimientos integrados han sido patentadas, probadas a 1,5 MW y obtuvieron la certificación DNV Tipo D en diciembre de 2019. [1] [2] [4] La compañía ahora está planeando el lanzamiento de su demostrador Seawind 6, al que seguirá la pre-serie Seawind 12, un proyecto destinado a instalarse a principios de 2024-25 que busca obtener el nivel de certificación más alto de DNV . [1] [2] [4]
Seawind Ocean Technology está desarrollando soluciones de energía eólica marina que satisfacen las necesidades de instalaciones grandes y pequeñas para apoyar la descarbonización global . [2] [5] La tecnología de Seawind se deriva del diseño flexible del sistema de turbina de dos palas de Glidden Doman que cumple con las fuerzas de la naturaleza en lugar de resistirlas . [6] La robusta simplicidad del diseño de Seawind, que admite velocidades de rotación de turbina más altas, logra un par menor, menor fatiga, un tren de transmisión más ligero y una vida útil más larga debido a la tecnología de cubo oscilante . [1] [2] La tecnología de cubo oscilante de la empresa funciona junto con un sistema de control de potencia de guiñada que elimina todos los mecanismos de control de paso de las palas . [1] [2]
Las turbinas eólicas flotantes de Seawind , que permiten una mayor accesibilidad a través de su helipuerto de góndola , no requieren hincado de pilotes, grúas ni embarcaciones pesadas para su instalación en el mar. [1] [2] El diseño del sistema de Seawind da como resultado una turbina más simple con menos piezas que reduce significativamente el peso total. [3] [4] La turbina Seawind de 12,2 MW tiene un peso en la cabeza de la turbina de 640 toneladas, que es 210 toneladas menor que su competidor comparable más cercano. [3] [4] Esta disparidad de peso aumenta sustancialmente la potencia generada por tonelada, lo que la convierte en una turbina altamente eficiente. [3] [4] Reducir la complejidad del diseño y el peso de la cabeza de la turbina en la parte superior de un sistema de turbina eólica flotante es fundamental para garantizar la estabilidad estructural y la optimización de la tecnología. [3] [4]
Seawind calcula que el costo nivelado de la energía ( LCOE ) de la energía producida por sus turbinas eólicas flotantes de dos palas es más de un 25 % menor que las tecnologías de energía eólica marina de tres palas de última generación. [2] Seawind afirma que su ventaja proyectada en el LCOE también acelerará los objetivos de la empresa para la producción de hidrógeno verde en tierra y en alta mar . [2]
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La evolución de la tecnología de turbinas eólicas flotantes de Seawind se remonta a la Segunda Guerra Mundial, cuando Sikorsky Aircraft (ahora United Technologies Corporation ) contrató al ingeniero estadounidense Glidden Doman para abordar los problemas estructurales y dinámicos de los helicópteros, incluidas las fallas de las palas. [7] Igor Sikorsky desarrolló y voló el primer helicóptero exitoso en los Estados Unidos durante 1939. [7]
Los exitosos esfuerzos de Doman para Sikorsky llevaron a la presentación de patentes y al establecimiento de Doman Helicopters, Inc., una de las seis compañías de helicópteros originales de Estados Unidos, el 31 de agosto de 1945. [2] [7] [8] En 1947, Doman Helicopters compró un Sikorsky R-6 al Cuerpo Aéreo del Ejército de los Estados Unidos para probar su nuevo diseño de rotor y sistema de control, que presentaba un sistema de cabeza de rotor cardán poco ortodoxo que eliminaba las bisagras y amortiguadores del rotor al tiempo que incluía palas de diseño dinámico suave en el plano. [8] [9] El helicóptero inicial de Doman, el LZ-1A - un Sikorsky R-6 convertido a un rotor Doman y sistema de control, voló por primera vez en 1947. [8] El LZ-1A fue seguido en desarrollo por el LZ-4 más grande en 1950. [8] [ 10] El logro más importante de Doman Helicopters fue el helicóptero de ocho plazas Doman LZ-5 / YH-31, que obtuvo la certificación de la FAA el 30 de diciembre de 1955. [8] [10] La característica única de este helicóptero era su cubo de rotor inclinable sin bisagras pero con cardán que reducía en gran medida la tensión y la vibración en las palas y en todo el helicóptero. [11]
Doman Helicopters, Inc. operó durante 25 años aplicando sus conceptos de ingeniería y capacidades de fabricación a una serie de aplicaciones más allá de los helicópteros. [7] Los pilotos que han volado los helicópteros de Doman destacan la excepcional estabilidad en vuelo estacionario, la reducción significativa de las vibraciones y el "control con la punta de los dedos" con el que podían volar las máquinas. [7]
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Los diseños de rotor de bisagra oscilante de dos palas se han utilizado ampliamente en helicópteros, más notablemente en numerosos modelos y muchos miles de helicópteros construidos por la compañía Bell Helicopter . [8] El Bell 47 , con su distintivo parabrisas de cabina con forma de "burbuja de jabón", se utilizó en la Guerra de Corea (por ejemplo, misiones MEDEVAC , en la serie M*A*S*H , y uno está en exhibición en el Museo de Arte Moderno de Nueva York) y el Bell 204 se utilizó ampliamente en la Guerra de Vietnam . [8]
El rotor de dos palas de Bell con una bisagra oscilante y el rotor de cuatro palas de Doman Helicopters con una bisagra cardánica ofrecían beneficios similares al reducir las tensiones en las palas del rotor y evitar que gran parte de la tensión se transmitiera al fuselaje. [8] Glidden Doman creía que el rotor de cuatro palas era más suave durante el vuelo hacia adelante de un helicóptero, pero como las turbinas eólicas no intervienen en el vuelo hacia adelante, el diseño de turbina eólica de dos palas ofrecía los mismos beneficios con mayor simplicidad. [8]
Dos de los helicópteros de Doman, el Sikorsky R-6 reconvertido ( Doman LZ-1A ) y un Doman LZ-5 /YH-31, están en exhibición en el Museo Aéreo de Nueva Inglaterra en Windsor Locks, Connecticut . [12] [13] [14] Glidden Doman fue uno de los primeros en transferir el conocimiento de la tecnología de dinámica de rotores de helicópteros a las turbinas eólicas. [15]
En 1973, el embargo de petróleo en Oriente Medio aumentó el interés en el desarrollo de tecnología de energía eólica. [4] [7] Entre 1974 y 1981, el Centro de Investigación Glenn de la NASA , anteriormente el Centro de Investigación Lewis en Cleveland, Ohio, inició un programa de energía eólica en Estados Unidos para el desarrollo de turbinas eólicas de eje horizontal a escala de servicios públicos . [4] [7]
Un contrato de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de 1975 proporcionó a Glidden Doman fondos para explorar la dinámica estructural de las turbinas eólicas con el objetivo de eliminar la posibilidad de fallas en las palas de las turbinas eólicas debido a la turbulencia. [2] [7] [10] El MOD-2 de Boeing con el diseño flexible concebido por Doman, una turbina eólica de dos palas con una bisagra oscilante, se convirtió en un logro emblemático en este programa de energía eólica de 7 años administrado por la NASA para el Departamento de Energía de los EE. UU. y el Departamento del Interior de los EE. UU . [4] [7]
En 1978, Glidden Doman fue contratado por Hamilton Standard (ahora una empresa de United Technologies Corporation) para diseñar turbinas eólicas. [2] [7] En 1982, Hamilton Standard instaló el WTS-4, una turbina eólica de dos palas de 4,2 MW con un buje oscilante, una torre de acero blando y control de potencia de paso en Medecine Bow, Wyoming. [2] [7] [10] [16] [17] En 1983, el astillero Karlskronavarvet instaló el WTS-3, una turbina eólica de dos palas de 3 MW con diseño de sotavento en Maglarp, Suecia. [18] [19] El diseño del WTS-3, que se desarrolló en cooperación con Hamilton Standard , con sede en EE. UU. , también presentó una torre de acero blando que se ha convertido en el estándar para turbinas eólicas de varios MW. [18]
Hasta el día de hoy, el WTS-4 es la turbina eólica más potente que ha operado en tierra en los EE. UU. y mantuvo el récord mundial de producción de energía durante más de 20 años. [2] [7] [10] Hacia el final de este proyecto, la NASA proporcionó a Doman fondos para explorar una amplia gama de velocidades variables en el WTS-4. [2] [7] [10] El resultado del trabajo de Doman fue una sólida patente a su nombre y la conclusión de que se debería desarrollar un sistema de velocidad variable de este tipo (es decir, la turbina Gamma). [2] [7] [10]
Después de una exhaustiva revisión de diligencia debida, Enel (la mayor empresa de servicios públicos de Italia) y Aeritalia compraron una licencia de United Technologies y trasladaron a Doman a Italia, donde se diseñó y demostró la tecnología Gamma 60 bajo Wind Energy Systems Taranto SpA (WEST). [2] [7] [10]
Gamma, el acrónimo italiano del proyecto de WEST (Wind Energy Systems Taranto SpA) - “Generador eólico avanzado de varios megavatios”, comenzó en 1987 y exploró toda la tecnología disponible para crear un diseño de turbina optimizado para el rendimiento económico. [7] La tecnología de Gamma se basa en la filosofía de diseño de Doman de cumplimiento con las fuerzas de la naturaleza en su torre flexible, eje oscilante, material de palas de bajo módulo y tren de potencia de velocidad variable de amplio rango en lugar de resistencia a estas fuerzas que prevalece en los diseños de turbinas danesas de 3 palas. [6] [7] [8]
El trabajo de Doman se inspiró aún más en el ingeniero aeroespacial alemán Kurt Hohenemser , quien declaró que las turbinas eólicas deberían tener dos palas, paso fijo y controlarse mediante guiñada para lograr la máxima confiabilidad. [20] El Dr. Hohenemser, junto con su mentor Anton Flettner , desarrolló helicópteros para el ejército estadounidense después de estar entre los primeros inmigrantes alemanes en los Estados Unidos después de la Segunda Guerra Mundial. [20]
La turbina eólica de eje horizontal Gamma 60 de 1,5 MW comenzó a funcionar en Alta Nurra, Cerdeña, Italia, en 1992. [2] [8] La potencia de la turbina Gamma 60 se controla moviendo el rotor, una maniobra que es posible gracias a la reducción de carga que resulta del diseño de sistema blando. [1] [8] Las características, incluida la bisagra oscilante que elimina la carga vibratoria importante, permiten que un sistema Gamma sea muy ligero y tenga una vida útil más larga que sus competidores. [1] [2] [7] [8] La velocidad variable de amplio rango permite que la turbina eólica Gamma 60 funcione a velocidades de rotación proporcionales a la velocidad del viento. [7] [8] Esto permite que la turbina Gamma sea muy silenciosa cuando el viento es moderado y que funcione más rápido en condiciones de viento fuerte. [7] [8] La turbina eólica Gamma 60 funcionó con éxito en Cerdeña, Italia, de 1992 a 1997. [7] [8] [4]
Doman replicó con éxito los beneficios asociados con el rotor de helicóptero de cuatro palas con una bisagra de cardán, al tiempo que reconoció las ventajas inherentes a los rotores de helicóptero de dos palas, en el desarrollo del rotor de dos palas Gamma 60 con una bisagra oscilante. [7] El Gamma 60 fue la primera turbina eólica de velocidad variable del mundo con una bisagra oscilante. [21]
En 1997, el ingeniero mecánico nuclear italiano Silvestro Caruso, quien fue asignado por Finmeccanica (ahora Leonardo SpA ) para una revisión independiente de la turbina Gamma 60, concluye que la tecnología Gamma tiene un gran potencial. [8] La comercialización del prototipo Gamma 60 estaba planeada, incluyendo una inversión condicional para 10 turbinas Gamma por parte de una empresa de servicios públicos estadounidense, pero las disputas legales y las reclamaciones contractuales entre WEST y Enel , la privatización de Enel y la caída de los precios del petróleo en 1998 dieron como resultado la cancelación del programa. [22] [23] [24] [25] [26] Estos factores crearon la oportunidad para que Doman, Caruso y los otros accionistas lanzaran una nueva empresa. [7] En 2004, Gamma Ventures, Inc fue formada por Glidden Doman y Silvestro Caruso después de que la compañía adquiriera dos turbinas Gamma de 2 MW aún por completar y los derechos tecnológicos de la exitosa empresa italiana Gamma. [7]
En 2004, Martin Jakubowski fundó Blue H Technologies BV para desarrollar turbinas eólicas flotantes . [2] Sky Saver Srl, la subsidiaria italiana de Blue H Technologies, solicita una subvención y permiso para instalar una turbina eólica de dos palas en una plataforma flotante de patas de tensión (TLP) frente a la costa del sur de Italia en el estrecho de Otranto . [2]
En diciembre de 2007, Blue H Technologies desplegó la primera turbina eólica flotante del mundo, a 21,3 kilómetros (13,2 millas) de la costa de Apulia , Italia . [2] [27] [28] El prototipo se instaló en aguas de 113 metros (371 pies) de profundidad para recopilar datos de prueba sobre las condiciones del viento y el mar, y se desmanteló a fines de 2008. [29] La turbina utilizó un diseño de plataforma de patas de tensión y una turbina de dos palas. [29]
En 2007, Blue H Technologies adquirió la turbina Gamma 60 y los derechos de fabricación de Gamma Ventures, Inc. [2] [4]
En enero de 2009, el Energy Technologies Institute (ETI) invirtió 3,3 millones de libras en el Proyecto Deep Water para examinar la viabilidad económica y técnica de un diseño de plataforma con patas de tensión utilizando una turbina eólica flotante de 5 MW con bisagra de dos palas con flotador híbrido de hormigón/acero y contrapeso de hormigón. [29] Este proyecto, que fue dirigido por Blue Technologies, incluyó a BAE Systems , Romax, CEFAS , EDF Energy , PAFA Consulting Engineers y Sea & Land Power, and Energy Ltd. [29] El Proyecto Deep Water determinó que las turbinas basculantes de dos palas con plataformas con patas de tensión podrían ayudar a reducir los costos de la energía eólica marina en el Reino Unido y ayudó a dar forma a la siguiente etapa del programa de energía eólica marina de ETI. [29]
En mayo de 2010, Blue H USA LLC, la filial estadounidense de Blue H Technologies BV, obtuvo el primer permiso en América del Norte para una plataforma de energía eólica marina flotante en aguas profundas a gran escala ( número de permiso del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos : NAE-2007-02626). [30]
En 2010, los accionistas de Blue H Technologies rechazan la financiación para el desarrollo adicional de la turbina eólica marina flotante de dos palas. [2] Martin Jakubowski y Silvestro Caruso, con el apoyo de Gamma Ventures, Inc., establecen Condor Wind Energy Ltd después de adquirir todos los activos relevantes de Blue H para seguir desarrollando su tecnología patentada de energía eólica marina de bisagra oscilante de dos palas. [2] [31]
En 2014, las operaciones de Condor Wind Energy Ltd disminuyeron debido a diferencias internas. [2]
En 2014, Martin Jakubowski y Silvestro Caruso fundaron Seawind Ocean Technology BV en los Países Bajos. [2] En 2015, Seawind Ocean Technology firmó un acuerdo para recomprar todos los activos de Condor Wind Energy Ltd, incluida, sobre todo, toda la propiedad intelectual y tecnológica. [2] En 2017, todos los accionistas de Gamma Ventures, Inc. pasaron a ser accionistas de Seawind Ocean Technology Holding BV [2]
En 2019, se creó Seawind Ocean Technology Ltd en el Reino Unido para desarrollar una entidad legal británica que respalde la creciente industria eólica marina en aguas del Reino Unido. [2]
En diciembre de 2019, las turbinas eólicas flotantes de dos palas de 6,2 MW y 12,2 MW de Seawind recibieron el estado de "Calificación tecnológica" de DNV GL . [2] DNV GL acordó un cronograma acelerado que resultó en la certificación Tipo A para la turbina eólica Seawind de 6,2 MW en 2025 y la turbina Seawind de 12,2 MW en 2026. [1] [2]
El aerogenerador Seawind 6-126 es un aerogenerador ligero de dos palas para navegación en alta mar con un eje de balanceo y control de guiñada activo. [1] Su góndola está reforzada con vigas, como el casco de un barco, y está conectada a una plataforma de aterrizaje para helicópteros de forma circular central que puede acomodar grandes helicópteros bimotores. [1] El eje de balanceo de dos palas de Seawind, que une rígidamente las dos palas a una estructura flexible con capacidad de pivote limitada, proporciona estabilidad y reduce la fatiga general del sistema. [1]
La bisagra oscilante de Seawind introduce un grado adicional de libertad al rotor en funcionamiento (palas y buje). [32] Este grado de libertad, que desacopla el rotor del tren de transmisión, reduce en gran medida las cargas cíclicas aerodinámicas transferidas por el rotor al tren de transmisión y reduce en gran medida el par necesario para hacer girar la góndola alrededor del eje de la torre. [ 32] Por lo tanto, el diseño de la turbina de Seawind puede eliminar todos los mecanismos de control del paso de las palas con su sistema de control de potencia de guiñada. [32]
Los mercados objetivo del Seawind 6-126 incluyen regiones propensas a huracanes e islas remotas. [1]
La turbina eólica marina Seawind 12-225 es una configuración ligera de dos palas para navegación en contra del viento con un eje de balanceo y control de guiñada activo que tiene una masa de cabezal de turbina 203 toneladas menor que su competidor comparable más cercano. [1] Los convertidores de potencia, transformadores de media tensión y cuadros de distribución para las turbinas eólicas marinas Seawind 6-126 y Seawind 12-225 se colocan dentro de la base de la estructura de soporte integrada debajo del nivel del agua. [1] Este diseño permite la accesibilidad del servicio, la refrigeración pasiva con agua de mar, reduce los riesgos de la electrónica de potencia relacionados con la vibración y disminuye la masa de la góndola. [1] Los modelos hermanos de turbinas eólicas marinas Seawind 12-225 y Seawind 6-126 se desarrollaron para una vida útil de diseño de más de 25 años. [1]
La turbina eólica marina de dos palas con bisagra oscilante de Seawind está diseñada para sobrevivir a condiciones de huracán. [32] En el caso de velocidades de viento extremas, el rotor de dos palas de Seawind se puede colocar horizontalmente con las palas alineadas con la dirección del viento. [32] Esta configuración, con la flexibilidad proporcionada por la bisagra elástica, es eficaz para reducir las cargas de viento en las palas y otros componentes. [32] En condiciones de viento extremas, las cargas son solo ligeramente superiores a las cargas máximas en operaciones normales. [32]
Los mercados objetivo para el Seawind 12-225 incluyen proyectos de alta energía eólica en Europa y Estados Unidos . [1]
(*) A potencia nominal