Gigantes de la energía frente a las costas de Europa

El Instituto Fraunhof desarrolla nuevas tecnologías para los parques eólicos marinos

La fuerza eólica es una energía clave del futuro. Sobre todo, los parques eólicos en alta mar ofrecen un alto potencial ya que producen mucha más energía que las instalaciones terrestres. Sin embargo, las duras condiciones del entorno exigen también del material y la técnica prestaciones especialmente altas. Los Institutos de la Sociedad Fraunhof forman parte de los organismos líderes europeos del sector de la energía eólica. En estrecha colaboración con la industria desarrollan conceptos innovadores, prueban la fiabilidad de las tecnologías y apoyan al sector de la energía eólica con programas de formación suplementaria.

En Alemania se encuentran instaladas actualmente casi 20.000 instalaciones de energía eólica las cuales el año pasado cubrieron más del 7% del consumo energético. Hasta ahora las palas eólicas giran solamente en el campo pero está a punto de comenzar la construcción del primer parque eólico en el Mar del Norte y en el Báltico. Estas instalaciones marinas se encuentran principalmente en las costas de Dinamarca, Inglaterra y Holanda.

Las ventajas de estas tecnologías son importantes: en alta mar proporcionan las palas eólicas aproximadamente un 50 % más de producción energética que en tierra. En el mar no sólo sopla una fuerte brisa permanente, allí también pueden montarse instalaciones mayores que las de tierra donde la densidad de población es alta. Según estima el Gobierno alemán para el año 2030 proporcionarán estos parques eólicos 25.000 Megavatios. Esto supone el 15 por ciento de las necesidades de energía eléctrica en Alemania, otro 10 % lo proporcionarán las instalaciones eléctricas en tierra.

Tecnologías marinas del futuro

Un lugar en el cual se desarrollará decisivamente esta tecnología futura es el Centro para la Energía Eólica y Técnica Marina (CWMT) de reciente apertura en la ciudad portuaria de Bremerhaven en el norte de Alemania. Será apoyada por el Instituto Fraunhof para técnicas de fabricación y de investigación aplicada del material (IFAM) en Bremen y por el Instituto Fraunhof de Darmstadt para seguridad de operación y fiabilidad del sistema (LBF). Sus competencias investigadoras, con muchos años de trabajo, y sus conocimientos científicos y técnicos son un valioso soporte para el sector de la energía eólica alemana.

"Ls proyectos marinos representan para los constructores, fabricantes y explotadores auténticos desafíos por los temporales, oleaje, agua marina y el duro clima que someten las instalaciones a cargas extremas" como indica el Dr. Hans-Gerd Busmann, Director del CWMT. El material, las soldaduras, conexiones adherentes y la protección de superficies deben resistir a las enormes fuerzas. Sin olvidar el tamaño de las palas eólicas con altísimas exigencias en su construcción, tratamiento e instalación. Las palas del rotor e instalaciones marinas ya existentes miden entre cuarenta y sesenta metros. La tendencia es a aumentar: entre tanto se habla ya de 90 metros de longitud. El peso de una pala del rotor con tales dimensiones es enorme. Fabricadas a partir del material compuesto de fibra de vidrio, utilizado hoy casi exclusivamente, presentan aproximadamente un peso de 50 toneladas. Ya que los rotores de las futuras generaciones de instalaciones eólicas, previsiblemente, serán todavía mayores los expertos del CWMT investigan intensivamente la aplicación de materiales más ligeros y nuevas formas de construcción. Entre ellas y por ejemplo, optimizar las técnicas adhesivas en las partes altamente solicitadas de las palas del rotor.

Prueba de resistencia para los gigantes eólicos

Ya que los trabajos de reparación y de mantenimiento en alta mar son costosos y además fuertemente afectados por las condiciones climáticas tienen los explotadores de las instalaciones un interés preferente en el desarrollo de instalaciones fiables y constantes. "Nosotros en el CWMT con nuestro trabajo queremos asegurar que la vida útil de las instalaciones eólicas con todos sus componentes, desde el fundamento hasta la pala del rotor esté garantizado para un periodo de 20 años" señala el Dr. Hans-Gerd Busmann. Decisivos son los procedimientos de prueba fiables: Actualmente se crean en los terrenos de la CWMT naves con bancos de prueba en los cuales puedan someterse a duras y permanentes pruebas las palas del rotor de hasta 90 metros de longitud. Gracias a la proximidad del puerto pueden transportarse por barco directamente hasta la nave los gigantes componentes.

Sin embargo, tales procesos de control son para las empresas muy costosos y requieren mucho tiempo. Para reducirlos en la medida absolutamente necesaria, CWMT desarrolla programas de simulación. Tales procesos de prueba apoyados por ordenador se aplican no sólo a las palas del rotor sino también a todos los componentes de la instalación incluyendo la góndola, la torre y el fundamento. Actualmente los científicos están probando los prototipos con diferente construcción de la torre en acero y hormigón instalados en Bremerhaven.

Estos resultados obtenidos bajo condiciones reales se introducen en los programas de simulación. Sin embargo, sin experimentos en condiciones reales, tampoco podrá trabajarse en el futuro. Pero en muchos casos resultan suficientes los datos de prueba de los componentes individuales a partir de los cuales los programas deducen resultados para el componente completo. Especialmente importante para la industria es también el continuo control de los parques eólicos desde tierra, Para ello, los científicos de CWMT desarrollan sensores con los cuales se equiparán las instalaciones. Estos informan al explotador de la instalación del estado de las palas eólicas, le comunican cuando será necesario un trabajo de mantenimiento y le informan de cuando debe hacer girar la instalación o desconectarla en el caso de temporal demasiado fuerte.

Cualificación IFAM: Competencia clave para el sector de la energía eólica

Las instalaciones eólicas son en gran parte trabajo manual y a medida. Especialmente en la fabricación de las palas del rotor y la góndola se requiere calidad artesanal. Hasta la fecha se utilizan principalmente materiales plásticos combinados de fibra de vidrio. Sin embargo, en el futuro jugarán un papel más importante las fibras de carbono ya que éstas permiten una reducción del peso. Para la fabricación de las palas del rotor y góndolas se usarán moldes en los cuales se irán disponiendo alternativamente capas de resinas líquidas y capas de fibras. Para garantizar la fiabilidad de los componentes deben tenerse en cuenta muchos factores. Entre ellos, la ausencia de fallos del material, la cantidad y composición correcta de las resinas, la orientación correcta de las fibras y el mantenimiento de los tiempos de endurecimiento.

"El mercado de la energía eólica está disparado y los constructores de instalaciones buscan desesperadamente personal cualificado para la fabricación", comenta la Dra. Silke Kratschmer. Ella dirige el centro de competencia del material plástico Bremen-Nord, el cual bajo la dirección del instituto Fraunhof IFAM, proporcionará exactamente estas cualificaciones. Aquí se capacitarán a los operarios de tratamiento de los materiales plásticos industriales -generalmente ya con una formación profesional artesanal- para formar a los prácticos en material compuesto de fibras (operador práctico FVK). El curso tiene una duración de cuatro semanas y abarca, además de los contenidos teóricos como los estudios de materiales, procesos de fabricación y control de calidad, muchos ejercicios prácticos.

Los operadores prácticos FVK pueden trabajar en todos los sectores de procesamiento de materiales plásticos -desde la industria del automóvil y aeronáutica hasta la industria eléctrica-. Sin embargo, actualmente estos técnicos son realmente "aspirados" por la industria de la energía eólica como informa la Dra. Silke Kratschmer. En el centro de competencias del material plástico se piensa ya también en ofrecer capacitaciones adicionales incluso para directivos técnicos e ingenieros. En el sector de la técnica de adhesivos, desde hace años, el Instituto Fraunhof IFAM organiza los correspondientes cursos con gran éxito.

Informaciones sobre los cursos de capacitación del IFAM:

FRAUNHOFER IFAM

tel. +49 421 22460
www.ifam.fraunhofer.de