Estudio de un aerogenerador Offshore: Diseño de las palas y comportamiento de la plataforma offshore

Abstract

(Castellano) Los aerogeneradores son generadores eléctricos accionados por el viento, aprovechando la diferencia de presiones a ambos lados del perfil de la pala de la hélice. Estos aerogeneradores se distinguen en dos tipos según la posición del eje de rotación de la hélice: VAWT y HAWT.

Actualmente, debido a la limitación de ubicaciones disponibles y las restricciones ambientales para colocar un aerogenerador, surgen diversos conceptos para ubicarlos en el mar. Estos conceptos se distinguen en tres grupos: semi-submersible platforms – buoyancy stabilized, tension leg platforms – mooring line stabilized y spar buoy – ballast stabilized.

En este Trabado de Fin de Grado, se realiza el diseño de la pala del aerogenerador y se simula en el Software Star CCM+ para dar validez al diseño creado. Para poder darle validez al diseño, se compara la potencia generada en la simulación con la potencia teórica determinada.

Por otro lado, se realiza un prototipo de una plataforma Offshore semisumergible que se simula en el mismo simulador. En este estudio se coloca la plataforma en un entorno de olas y se le aplican las cargas correspondientes del aerogenerador, y se analiza la inclinación y el movimiento vertical de la estructura.

(Euskera) Aerosorgailuak haizearen indarrarekin mugitutako sorgailu elektrikoak dira, perfilaren bi alboetako presio desberdintasuna erabiliz. Aerosorgailuak bi taldeetan bereizten dira biraketa ardatzaren posizioaren arabera: VAWT eta HAWT.

Gaur egun, turbina eolikoak kolokatzeko leku mugaketa eta ingurumen murrizpenen ondorioz, kontzeptu desberdinak sortzen dira itsasoan kokatzeko. Kontzeptu hauek hiru taldeetan bereizten dira: semi-submersible platforms – buoyancy stabilized, tension leg platforms – mooring line stabilized y spar buoy – ballast stabilized.

Gradu Amaierako Lan honetan, aerosorgailuaren palaren diseinua egiten da, eta Star CCM+ sofwtarean simulatzen da diseinua balioztatzeko. Balioztatze honetan, simulazioan sortutako potentzia, potentzia teorikoarekin alderatzen da.

Beste alde batetik, Offshore plataforma semiurperagarri bat simulatzen da simulagailu berdinean. Ikerketa honetan, plataforma olatu ingurumen baten jartzen da eta aerosorgailuari dagozkion kargak ezartzen dira, egituraren inklinazioa eta mugimendu bertikala aztertzeko.

(Inglés) Wind turbines are electric generators powered by then wind, taking advantage of the pressure difference on both sides of the blade. These wind turbines are distinguished in two types according to the position of the axis of rotation of the propeller: VAWT and HAWT.

Currently, due to the limitation of available locations and the environmental restrictions to place a wind turbine, various concepts arise to place them offshore. These concepts are distinguished in three groups: semi-submersible platforms – buoyancy stabilized, tension leg platforms – mooring line stabilized and spar buoy – ballast stabilized.

In this Final Degree Work, the wind turbine blade is designed and simulated in Star CCM+ Software to validate it. In order to validate the design, the power generated in the simulation is compared with de theoretical power.

On the other hand, a prototype of a semi-submersible offshore platform is simulated in the same simulator. In this study, the platform is placed in a wave environment and the corresponding loads of the wind turbine are applied, and the inclination and the vertical movement of the structure are analysed.