Simulación numérica del comportamiento global de una tensión-leg platform semi-sumergible para garantizar la estabilidad de conversión de energía de una turbina eólica flotante offshore

Abstract

Las Tension-Leg Platforms (TLP) con amarres utilizadas para estabilizar la generación de energía eléctrica en turbinas eólicas offshore enfrentan desafíos significativos. La inestabilidad causada por las fuerzas del oleaje y las corrientes marinas representa un riesgo para la estructura y la generación de energía. Las altas tensiones en los amarres debido a la exposición a condiciones climáticas extremas conllevan a fallas y reducir la vida útil de los componentes. La planificación adecuada y el uso de tecnología avanzada son esenciales para superar estos problemas y garantizar una generación de energía eólica offshore segura, eficiente y sostenible. La tesis tiene como objetivo evaluar el comportamiento global de un TLP, en la estabilidad de generación eléctrica de una turbina eólica flotante offshore mediante simulación numérica. El trabajo destaca la importancia del sistema de amarre y datos hidroceanográficos para la estabilidad en la generación eléctrica mediante convertidores de olas, específicamente en TLP de turbinas eólicas offshore. Se busca encontrar una configuración óptima de amarres mediante simulaciones numéricas CFD. Se identificaron casos que ofrecen una respuesta más estable en desplazamiento vertical (Heave) y angular (Pitch). A pesar de algunos picos poco frecuentes en Heave y Pitch, se priorizó el estado estacionario para comparar resultados. Esta investigación aporta información valiosa para el diseño y operación futura de sistemas de energías marinas, promoviendo un enfoque más sostenible en la generación eléctrica.

Tethered Tension-Leg Platforms (TLPs) used to stabilize electrical power generation at offshore wind turbines face significant challenges. Instability caused by wave forces and ocean currents represents a risk to the structure and power generation. High stresses on tie-downs due to exposure to extreme weather conditions can lead to failure and reduced component life. Proper planning and the use of advanced technology are essential to overcome these problems and ensure safe, efficient and sustainable offshore wind energy generation. The objective of the thesis is to evaluate the global behavior of a TLP in the stability of electrical generation of an offshore wind turbine through numerical simulation. The work highlights the importance of the mooring system and hydroceanographic data for the stability in electrical generation using wave converters, specifically in TLP of offshore wind turbines. The aim is to find an optimal configuration of moorings through CFD numerical simulations. Cases were identified that offer a more stable response in vertical displacement (Heave) and angular displacement (Pitch). Despite some infrequent peaks in Heave and Pitch, the steady state was prioritized to compare results. This research provides valuable information for the design and future operation of marine energy systems, promoting a more sustainable approach to electricity generation.