Las torres y cimientos para las turbinas eólicas marinas que se están desplegando actualmente en el mar, y las máquinas aún más grandes en desarrollo, son tan enormes que el envío de los componentes por carretera o ferrocarril es cada vez más difícil, si no imposible.
Para abordar el problema, una startup fundada por un ex ingeniero del National Renewable Energy Laboratory (NREL) busca utilizar la fabricación aditiva de hormigón, también conocida como 3D Concrete Printing, para construir torres y cimientos de turbinas en o cerca de puertos por menos dinero y en menos tiempo que con los métodos convencionales.
El mes pasado, JC Solutions, una empresa de RCAM Technologies, recibió una subvención de 150.000 dólares del programa de I + D de pequeñas empresas del Departamento de Energía de EEUU. Para desarrollar el "primer diseño conceptual y evaluación tecnoeconómica de los cimientos y la torre de una turbina eólica marina de hormigón fabricada aditivamente".
El proyecto offshore se basa en una investigación similar en curso en California. Allí, la Comisión de Energía de California otorgó a RCAM Technologies una subvención de 1,25 millones de dólares para desarrollar y probar la tecnología de impresión de hormigón en 3D para la fabricación in situ de torres ultra-altas para turbinas terrestres.
Con el nuevo proyecto offshore, "no tengo ningún plan para construir torres y cimientos en el mar, donde están instaladas las turbinas", dijo Jason Cotrell, fundador y CEO de RCAM Technologies, en una entrevista.
"Todo el trabajo de construcción se haría en el puerto, o cerca del puerto en un área de preparación, como una planta de hormigón prefabricado", agregó. "Tales plantas existen en casi todas las regiones del país. Para la construcción cerca del sitio, las piezas se diseñarían en secciones que podrían transportarse de manera rentable a través de carreteras o vías locales ".
Ahorro potencial en costes y tiempo de fabricación
Cotrell dijo que antes de enterarse de la oportunidad de financiación de I + D del DOE, no había pensado demasiado en las aplicaciones offshore de impresión 3D en hormigón. Pero un informe de la Universidad de Delaware respaldado por el DOE sobre las formas de agilizar la logística de construcción offshore, publicado en octubre de 2017, dio un impulso al proyecto. El autor principal de este estudio, Willet Kempton, así como los investigadores de NREL, asesorarán sobre el nuevo proyecto.
Cotrell usó cifras del costo del proyecto eólico marino del estudio de Kempton para informar su propuesta al DOE. Por ejemplo, el estudio encontró que los costes de material para una una plataforma de acero enrejada conducida al lecho marino- es de hasta 6.000 dólares por tonelada.
JC Solutions, por su parte, tiene la intención de fabricar aditivamente cimientos y torres de turbinas marinas hechas de hormigón y fibra de basalto de refuerzo que cuestan solo 100 dólares por tonelada, según Cotrell. Él estima que el hormigón impreso en 3D puede reducir el coste de capital para fabricar las cimentaciones y torres de las turbinas terminadas hasta en un 80%.
A modo de comparación -dijo- cada cimentación de chasis de acero para las turbinas de 6 megavatios instaladas en el parque eólico marino de Block Island en Rhode Island cuesta unos 10 millones de dólares. Cotrell lo está haciendo por 2 millones de dólares por base instalada usando hormigón impreso en 3D.
Él piensa que puede construir los componentes más rápido que con los métodos convencionales. En su propuesta para la concesión del DOE, Cotrell citó una cifra que indica que puede llevar hasta 135 días fabricar la base de hormigón o de acero basada en la gravedad para una turbina situada en alta mar desplegada en aguas poco profundas en Europa. "Si estamos ejecutando dos impresoras a la vez, creo que puedo construir estas torres en una o dos semanas, en un enfoque de línea de producción", dijo.
Agregó que el uso de hormigón impreso en 3D para fabricar la base y la torre permite al desarrollador evitar el trabajo personalizado intensivo en mano de obra y tiempo. Los cimientos de las camisas de acero deben soldarse, las soldaduras deben inspeccionarse y tomarse una radiografía, y luego la estructura debe imprimirse y pintarse.
Comentando sobre el proyecto de torre ultra-alta impreso en 3D en California, Aaron Barr, un consultor senior de MAKE Consulting, dijo a GTM: "Las torres de hormigón se han convertido rápidamente en una alternativa rentable a las torres tubulares de acero para alturas de cubo de más de 120 metros". "Realizar vertidos de torres de hormigón en el sitio puede presentar algunos ahorros de costos en logística y materiales y presentar una de las aplicaciones más prometedoras de la impresión 3D en la industria de la energía eólica", añadió.
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