El sector europeo de la energía eólica marina flotante se prepara para extenderse a aguas más profundas
La capacidad mundial de la energía eólica marina ha crecido exponencialmente desde 2009 y ha pasado de unos 2 gigavatios (GW) a más de 72 GW. La mayor parte de la capacidad marítima europea se encuentra en la región del mar del Norte, donde la mayoría de las turbinas son instalaciones fijas, colocadas directamente en el fondo marino. Esta tecnología limita el despliegue a aguas relativamente poco profundas, hasta sesenta metros de profundidad. Las turbinas eólicas marinas flotantes (FOWT, por sus siglas en inglés) serán esenciales para ampliar el aprovechamiento de recursos eólicos prometedores en aguas más profundas, como en las estrechas plataformas continentales del Mediterráneo. Se necesitan urgentemente mejores herramientas de modelización para acelerar el desarrollo de forma rentable. El equipo del proyecto SEAFLOWER, que cuenta con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie (MSCA, por sus siglas en inglés), se propuso desarrollar un procedimiento numérico que integre la experiencia pasada y los nuevos descubrimientos mediante el análisis de elementos finitos, la «metamodelización» y la inteligencia artificial (IA).
Metamodelización de los sistemas de anclaje
La metamodelización es un método de aproximación eficiente desde el punto de vista computacional que se utiliza para reproducir la respuesta de modelos complejos de elementos finitos. Al crear un modelo simplificado que capta el comportamiento esencial de un sistema más complejo, la metamodelización permite realizar cálculos más rápidos y con menos recursos, algo especialmente valioso cuando se trabaja con grandes conjuntos de datos y simulaciones complejas. Los sistemas de anclaje de las FOWT son uno de estos problemas complejos. Las FOWT se montan en plataformas sujetas con cabos de amarre y anclas. Dado que todavía se encuentran en las primeras fases de desarrollo, solo se han llevado a cabo unos pocos proyectos piloto. Además, los sistemas de anclaje se han tomado prestados de la industria petrolera y gasística en alta mar. Sin embargo, el despliegue de la energía eólica marina tiene requisitos diferentes. Alessio Mentani, beneficiario de una beca de investigación de las MSCA en la Universidad de Bolonia, no dejó pasar la oportunidad de desarrollar y validar un procedimiento para realizar estudios de metamodelización sobre soluciones de anclaje. Aunque Mentani es doctor en Ingeniería Geotécnica, nunca había trabajado en geotecnia marina y su experiencia con las técnicas de metamodelización era limitada. «SEAFLOWER me brindó una oportunidad sin precedentes de ampliar mis conocimientos y competencias en este campo de investigación especializado. También me permitió ampliar considerablemente mi red profesional, uno de mis objetivos principales», explica.
Acoplamiento de metamodelos y modelos de elementos finitos
«Integrar la modelización de elementos finitos con los métodos de metamodelización fue complejo, como lo fue identificar un problema factible de investigar que aprovechara ambas técnicas con eficacia. Mediante el perfeccionamiento iterativo y la perseverancia, superamos los obstáculos, desarrollando una metodología sólida y aumentando nuestra comprensión de cómo combinar estas técnicas avanzadas en aplicaciones prácticas», señala Laura Govoni, profesora titular de la Universidad de Bolonia y supervisora del proyecto. Mentani aplicó inicialmente el procedimiento a un anclaje de pilote hincado sometido a una carga de tracción pura como prueba de concepto. En el segundo estudio de caso se estudió el escenario más complejo de un anclaje de placa instalado en suelo con propiedades materiales espacialmente variables, lo que arrojó resultados más avanzados. «La incorporación de la variabilidad espacial en las técnicas de metamodelización para examinar cómo la variabilidad espacial de las propiedades del suelo afecta a la capacidad de sujeción de un anclaje de placa resultó innovadora y desafiante. Su éxito proporcionó un método fiable para analizar el problema dentro de un marco probabilístico», indica Mentani. «En la actualidad, se está revisando un artículo en el que se describen los resultados principales, y soy optimista en cuanto a que podría aportar nuevos conocimientos y avances en este campo», añade. Aunque los modelos de estos dos sistemas de anclaje son resultados importantes, la validación de la fiabilidad del método allana el camino para su uso generalizado y hacia una contribución importante a las crecientes ambiciones europeas de energía eólica marina flotante.
Palabras clave
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