Innovación en el sector de la energía eólica

La empresa Kinetika Innovacións Estruturais inaugura sus instalaciones en el Parque Tecnolóxico de Galicia -Tecnópole-, ubicado en el concello ourensano de San Cibrao das Viñas, con una nave de 3.563 metros cuadrados y 11 metros de altura en la que se llevarán a cabo actividades de I+D+i relacionadas con el sector de las energías renovables, concretamente el diseño, prototipado y homologación de estructuras metálicas totalmente innnovadoras para la producción de energía eólica.

La planta de Kinetika -empresa cualificada como Iniciativa de Empleo de Base Tecnológica (IEBT)- en Tecnópole ha sido construida y equipada con el soporte financiero del Plan Nacional de I+D+i.

Kinetika Innovacións Estruturais está impulsada y participada principalmente por empresas del sector de las construcciones metálicas: Ahitosa SL y Ahinox SL. El propósito de este nuevo proyecto instalado en Tecnópole no es la producción, sino la implantación de infraestructuras científico-tecnológicas que permitan afrontar los nuevos retos que se plantean en el ámbito del incremento, innovación y optimización de las estructuras metálicas vinculadas con las energías renovables, fundamentalmente las torres para aerogeneradores.

En concreto, los primeros prototipos estarán encaminados al desarrollo de la patente 'Pétalo metálico plegado aplicado a la construcción de torres eólicas'. La propuesta con la que Kinetika inicia su trayectoria es una solución innovadora que revoluciona el método de construcción de las enormes torres sobre las que se soportan los rotores y las palas de los aerogeneradores, con ventajas significativas a nivel de costes y operatividad. En pocas palabras, se trata de sustituir las complejas torres circulares por torres octogonales que podrán ser trasladadas fácilmente en secciones, prescindiendo de los transportes especiales, y montadas en destino. Además, el tratamiento del material de estas secciones, que se fijarán mediante tornillos, es mucho más resistente a la corrosión.

La nueva planta permite el desarrollo integral de cada prototipo, desde el diseño (CAD) y el mecanizado global de las piezas hasta los ensayos (estructurales, de vibración, térmicos, etc.) necesarios para la puesta en marcha y homologación de estas estructuras, adaptándolas siempre a las necesidades de las instalaciones de aerogeneradores. A medio plazo se prevé que las empresas de fabricación de estructuras metálicas para energías renovables puedan incorporar a sus cadenas de producción los modelos desarrollados en Kinetika. Además, se prevé la internacionalización de su actividad en 2010.

Los retos de las torres eólicas: resistencia al peso y a la corrosión

Uno de los elementos más visibles de los aerogeneradores son las torres, que representan el 20% de los costes de fabricación del dispositivo y son el elemento de soporte de sus componentes principales. Durante los últimos 25 años las torres eólicas han crecido considerablemente en tamaño.

La mayoría de las torres en los aerogeneradores modernos son tubulares troncocónicas de acero. Las torres son ensambladas a partir de subsecciones cónicas más pequeñas, que son cortadas y laminadas con la forma deseada y posteriormente unidas por soldadura. Estas torres suelen fabricarse en secciones de 20 a 30 metros, con las consiguientes complicaciones para el transporte, por tren o carretera, ya que el peso oscila entre las 40 y las 80 toneladas. Además, debido a la necesidad de aumentar la eficiencia de los aerogeneradores, se requieren turbinas cada vez más grandes, factor que incide directamente en el aumento del tamaño y resistencia estructural de las torres.

Hay dos alternativas diferentes a la hora de fabricar las torres que soporten los esfuerzos de estas grandes turbinas:

• 1) Incrementar el espesor de la pared de la estructura.
• 2) Incrementar el diámetro inferior de la torre.

La primera opción es la única viable por el momento, ya que existen restricciones legales sobre el máximo diámetro transportable (4,5 metros). Esta solución implica dos grandes dificultades:

• La limitación del diámetro obliga a los fabricantes a aumentar el espesor de las torres, lo que provoca cuantiosas inversiones en maquinaria que les permita conseguir y transformar este nuevo rango de espesores, proceso que ralentiza y encarece la producción.
• Las dimensiones y peso resultantes de las piezas que conformarán la torre requieren de transporte especializado, que tiene un alto precio en comparación con el transporte habitual por carretera.

Estos motivos ponen al cliente final en una gran encrucijada, ya que la realidad empresarial de este sector es la de rebajar los costes de la energía producida para hacerla más competitiva, pero, para que esto sea posible, los costes de los aerogeneradores y su mantenimiento deben estar contenidos dentro de unos márgenes óptimos. Por lo tanto, se hace necesaria la aparición de sistemas más rápidos, más precisos y, a poder ser, más económicos para la fabricación de torres.

Otro de los problemas a solucionar en un futuro inminente es el de que estas estructuras deben soportar todo tipo de inclemencias climatológicas, lo que se consigue mediante el tratamiento superficial de las mismas. Hoy en día, este tratamiento se consigue aplicando pinturas especiales para el tratamiento de los metales, protegiéndolos de los cambios climáticos. Este sistema, aunque es relativamente eficiente y sencillo, presenta problemas a la hora del transporte, la instalación o los cambios bruscos de temperatura del metal, ya que las superficies pintadas son susceptibles de arañarse o descascarillarse con relativa facilidad. Cuando esto sucede, es necesario un repintado de las mismas para evitar el efecto de la oxidación, que debilitaría la estructura. Estos trabajos de mantenimiento, son fáciles de realizar cuando las secciones de la torre se encuentran en el suelo en posición horizontal, pero se convierten en una ardua tarea cuando la torre se encuentra en posición vertical con la turbina en funcionamiento.

La propuesta de Kinetika: torres en secciones verticales de acero galvanizado

Una vez realizado un profundo análisis de estos factores, que se traducen en requisitos para el mercado eólico actual, la meta de los promotores de este proyecto ha sido conseguir solventar algunas de estas limitaciones relativas a la fabricación, montaje y mantenimiento de las torres actuales. Para esto se han proyectado nuevos prototipos basados en la patente 'Pétalo metálico plegado aplicable a la construcción de torres eólicas'.

Sobre el tema de la corrosión, se ha llegado a la conclusión de que es imprescindible galvanizar las torres, ya que este tratamiento está ampliamente contrastado a nivel mundial que permitirá que el mantenimiento de las torres sea casi nulo durante su periodo útil.

La dificultad del galvanizado se presenta cuando se plantea meter una torre de 4,5 metros de diámetro y más de 20 metros de longitud en una piscina de galvanizado de 12x2,5 metros. Es evidente que no se puede de una sola vez, así que se tiene que seccionar la torre y hacerlo de forma que sus partes sean transportables en vehículos comunes, sin necesidad de recurrir a transportes especiales.

Las torres pueden ser divididas en partes, pero no pueden ser soldadas en su destino ya que se corrompería el galvanizado y se necesitaría una gran cantidad de tiempo de montaje.

La solución a este problema se ha encontrado planteando el montaje de las torres a partir de secciones verticales planas que puedan ser producidas de forma continua, transportadas de forma convencional y ensambladas en destino mediante tornillos, dando lugar a torres de sección octogonal, como se puede ver en las figuras de la siguiente página.

Todo esto permitirá rebajar los costes de producción y de transporte y aumentar enormemente la resistencia a los cambios climáticos de las mismas.

Ventajas concretas

Por lo tanto, con la aplicación de esta patente a los nuevos prototipos se quiere conseguir un nuevo sistema de construcción de torres que tenga las siguientes ventajas sobre los actuales:

• Diámetro de la torre máximo mucho mayor del que permiten los modelos existentes en la actualidad (no existe la limitación del transporte).
• Espesores menores gracias a la posibilidad de usar diámetros mayores y, por lo tanto, disminución del precio de la torre.
• Menores costes de producción al tratarse de secciones continuas, al contrario que el sistema convencional, en el que hay que producir torre a torre ya que el curvado de los perfiles es totalmente artesanal.
• Menores costes de transporte, al poder abordarlo con medios normales, sin necesidad de recurrir a fórmulas especiales.
• Menores costes de mantenimiento, al resistir mejor las torres a la corrosión.