La ingeniería como vía en la innovación civil en el Sector Energético

Desde hace años, la generación de energía eléctrica ha sido objeto de numerosos estudios, orientados a la optimización de las tecnologías existentes como de la investigación e innovación en nuevos métodos de obtener energía, limpia y renovable. Por desgracia, uno de los aspectos más importantes en la ingeniería es el coste de construcción o fabricación, algo que ha repercutido en gran medida a las diferentes formas de obtener energía a nivel mundial.

En concreto, hablando de tres de los Sectores energéticos renovables más importantes, fotovoltaico, eólico y termosolar, según Protermo Solar y NT-SolarGroup, ha habido una gran diferenciación entre ellos en coste inversión inicial, situándose el precio de una Planta fotovoltaica entre 1€-1,2€/kW y un Parque eólico terrestre-marino entre 1,4€-2,5€/kW, mientras que construir una Planta termosolar con o sin acumulación se encuentra entre los 3.500€-5.800€/kW aproximadamente. Por este motivo, actualmente la inversión en innovación e investigación en el sector energético está orientada a la optimización de costes en Parques eólicos y Plantas fotovoltaicas, dejando de lado la optimización de Plantas termosolares debido a la ralentización en la construcción de nuevas de estas instalaciones.

Si profundizamos en el Sector eólico terrestre, uno de los hándicaps que existen actualmente en la optimización y reducción de costes de inversión de esta tecnología es la optimización topológica particularizada de las cimentaciones de los molinos. Actualmente, los molinos son ubicados siguiendo el patrón de la rosa de los vientos, de forma que tengan el mayor rendimiento posible sin estorbarse entre ellos, siendo ubicados por consiguiente en extensiones de terreno que no tienen porque compartir las mismas características mecánicas, además, cada vez más, se están introduciendo palas de mayor envergadura, generadores de mayor potencia, y por tanto ejes de rotación de mayor diámetro. Esto, unido a la presión del viento, somete a las cimentaciones de los molinos a reacciones cada vez más altas, cuya solución actual consiste en el sobredimensionamiento de estas cimentaciones. En el sector, y de manera comúnmente aceptada, las cimentaciones de los molinos de un mismo Parque son iguales, tomándose como modelo el correspondiente al molino con unas reacciones en la base más altas y peores propiedades del terreno. A simple vista, parece una forma rápida y sencilla de reducir mano de obra, agilizar la construcción y ahorrar coste ingeniería.

Desde BrainOn, aplicando tecnología de elementos finitos, estamos desarrollando una parametrización de modelos de cálculo de estas cimentaciones. La idea es tener un modelo topológicamente optimizado, cuyas dimensiones calidad de los materiales y cantidad de armado dependan únicamente de la cohesión y rozamiento del hormigón con el terreno en cada base y reacciones transmitidas por cada molino a esta cimentación. Teniendo un modelo optimizado, disponiendo de estos valores de normal conocimiento en fabricantes de molinos eólicos y estudio geotécnico del terreno, es posible diseñar y desarrollar toda la ingeniería de detalle particularizada para cada cimentación de cada molino, optimizando cantidades de material, reduciendo movimiento de tierras, mejorando la planificación durante la construcción ahorrando mano de obra, y por tanto, reduciendo aún más los costes de inversión en este Sector.

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