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Estudio de la Viabilidad Técnico-
                                 Económica de un Parque Eólico
                               Marino en la Costa de Massachusetts
                                    Proyecto Fin de Máster

                              Máster de Energías Renovables y Mercado Energético
                              Año de realización: 2011-2012

                                                                 Jonathan Cabrero Sánchez
                                                                      Alfonso Medal Rendal
                                                              Luis Armando Pagán Quiñones
                                                                      Alberto Rengel Bueno

                                                                         Tutor: Juan Amate

NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                                                  www.eoi.es
MERME




Índice
  1.   Objeto del proyecto
  2.   Selección del emplazamiento
  3.   Análisis del emplazamiento y definiciones físicas
  4.   Afecciones medioambientales y restricciones
  5.   Diseño del parque eólico
  6.   Regulación, jurisdicción, cuestiones legales y políticas
  7.   Análisis de viabilidad
  8.   Conclusiones




                                                   www.eoi.es
1. Introducción

NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                          www.eoi.es
Objeto del proyecto                                   MERME



                                                Objeto del proyecto


                                                      Selección del
                          Viabilidad                 emplazamiento
                           técnica
        Viabilidad
                                                      Análisis físico y
        ambiental                                      climatología

                                                       Afecciones
                                                    medioambientales y
                                                      restricciones
                     Viabilidad
                     económica                      Diseño del parque
                                                         eólico


                                                       Regulación y
                                                       jurisdicción


                                                Análisis de viabilidad



                                                       Conclusiones



      Diseño de un PEM                 www.eoi.es
2. Selección del
                                    emplazamiento
NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                           www.eoi.es
Selección del emplazamiento                  MERME



                                       Objeto del proyecto


                                             Selección del
                                            emplazamiento


                                             Análisis físico y
                                              climatología

                                              Afecciones
                                           medioambientales y
                                             restricciones

          ¿Por qué EEUU?                   Diseño del parque
                                                eólico


                                              Regulación y
                                              jurisdicción


                                       Análisis de viabilidad



                                              Conclusiones



                              www.eoi.es
Selección del emplazamiento                        MERME


 Clara oportunidad de desarrollo            Objeto del proyecto

 Varios proyectos de referencia                   Selección del
                                                  emplazamiento


                                                   Análisis físico y
                                                    climatología

                                                    Afecciones
                                                 medioambientales y
                                                   restricciones

                                                 Diseño del parque
                                                      eólico


                                                    Regulación y
                                                    jurisdicción


                                             Análisis de viabilidad



                                                    Conclusiones



                                    www.eoi.es
Selección del emplazamiento                                          MERME



 Gran potencial (> 1000 GW); Target DOE 54 GW 2030            Objeto del proyecto

 Apoyo gubernamental y social                                       Selección del
                                                                    emplazamiento
 “Gosnold Wind Energy Area”, 51Km2
                                                                     Análisis físico y
                                                                      climatología

                                                                      Afecciones
                                                                   medioambientales y
                                                                     restricciones

                                                                   Diseño del parque
                                                                        eólico


                                                                      Regulación y
                                                                      jurisdicción


                                                               Análisis de viabilidad



                                                                      Conclusiones
                    50kms
                                                      www.eoi.es
3. Análisis físico y
                                          climatología
NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                              www.eoi.es
3.1 Estudio físico del
                                          emplazamiento

NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                             www.eoi.es
Geología del fondo marino                                                      MERME


      Estudios geofísicos + Estudios geotécnicos                          Objeto del proyecto
sedimentos
  2 m de




     Características: dureza, resistencia, estratificación, deformación,         Selección del
     permeabilidad de las capas.                                                emplazamiento


                   Estudios                Estudios                              Análisis físico y
                                                                                  climatología
                  geofísicos             geotécnicos
                                                                                  Afecciones
compactado




                                                                               medioambientales y
 75 m suelo




                                                                                 restricciones
                                              Vibrocorer
                        Geopulse
                                                  &                            Diseño del parque
                           o
                                            Cuchara de Van                          eólico
                        Boomer
                                                 Veen
                                                                                  Regulación y
                                                                                  jurisdicción
                                                CPTU´s
Esquito y gneis
Lecho rocoso:




                    Perfilador “Chirp”             o
                                                                           Análisis de viabilidad
                                              Piezóconos

                                                                                  Conclusiones

                     Side Scan Sonar
                                           Sondeos mecánicos
                           (SSS)
                                                                  www.eoi.es
Batimetría y relieve marino                                        MERME


 Análisis batimétrico mediante ecosonda                     Objeto del proyecto

 Profundidad de Gosnold Area entre 4 y 18 metros                  Selección del
                                                                  emplazamiento


                                                                   Análisis físico y
                                                                    climatología

                                                                    Afecciones
                                                                 medioambientales y
                                                                   restricciones

                                                                 Diseño del parque
                                                                      eólico


                                                                    Regulación y
                                                                    jurisdicción


                                                             Análisis de viabilidad



                                                                    Conclusiones



                                                    www.eoi.es
Salinidad                                           MERME


 Protección frente a la corrosión            Objeto del proyecto

 33 gramos/litro de agua                           Selección del
                                                   emplazamiento

 Incremento en aguas oceánicas                     Análisis físico y
                                                     climatología

                                                     Afecciones
                                                  medioambientales y
                                                    restricciones

                                                  Diseño del parque
                                                       eólico


                                                     Regulación y
                                                     jurisdicción


                                              Análisis de viabilidad



                                                     Conclusiones



                                     www.eoi.es
Oceanografía:olas, mareas y corrientes                                                                                                             MERME


 Caracterización de cimentación y ventana de operación                                                                                      Objeto del proyecto

 Olas: Altura media significante de 1.25 m /periodo de 5 seg.                                                                                     Selección del
                                                                                                                                                  emplazamiento
 Mareas: Carrera de mar media de 1 m
                                                                                                                                                   Análisis físico y
                 Estación         Latitud       Longitud     Carrera media          Carrera máxima de        Nivel medio de                         climatología
 Corrientes: velocidad de 0.3 m/s y máximas de 0.6 m/s
                           de marea (m) marea (m) marea (m)
                                                                                                                                                    Afecciones
              Cuttyhunk           41° 25,5'   ESTACIÓN BUZM31,2954 de velocidad y dirección
                                               70° 55,0' 1,027176 Media   0,551688
                                                                                                                                                 medioambientales y
                                                                                           Ascendente             Descendente
              Gay Head            41° 21,2'     70° 49,8'        0,88392                 1,0668             0,4572                                 restricciones
 Estaciones                                 Profundidad     Latitud    Longitud       Velocidad   Direcció   Velocidad   Dirección
              Nomans Land         41° 15,7'     70° 49,0'         0,9144                1,09728            0,48768
                                                                                        (m/s)        n         (m/s)
 Gay Head, 1.5 miles northwest of41° 10,4'
            Block Island                        71° 33,4'
                                                 7               0,86868 51.8'
                                                            41° 21.8'  70°              1,069848
                                                                                        1,0288          12     0,469392
                                                                                                                   1,0288     249
                                                                                                                                                 Diseño del parque
                                                                                                                                                      eólico
 Old Harbor Pt., 0.5 mile southeast of27,0'
            Penikese Island       41°            7
                                                70° 55,3'    41° 1,0363271° 32'
                                                                 9'                    0,10288
                                                                                         1,28016    336            0,30864
                                                                                                                0,54864       175
 Black Point, SW of, Sakonnet River              15         41° 30.4'   71° 13.2'      0,20576          12         0,20576    194
             Sakonnet             41° 27,9'
 Brenton Point, 1.4 n.mi. southwest of          71° 11,6'
                                                  7              0,966216 22.6'
                                                            41° 25.9'   71°             1,216152
                                                                                       0,20576      347         0,51816
                                                                                                                   0,30864    170                   Regulación y
                                                                                                                                                    jurisdicción


                                                                                                                                             Análisis de viabilidad



                                                                                                                                                    Conclusiones



                                                                                                                                    www.eoi.es
3.2 Climatología


NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                        www.eoi.es
Temperatura                                       MERME


 Tª del aire: entre -5ºC y 25ºC            Objeto del proyecto

 Tª del agua: entre 4ºC y 19ºC                   Selección del
                                                 emplazamiento


                                                  Análisis físico y
                                                   climatología

                                                   Afecciones
                                                medioambientales y
                                                  restricciones

                                                Diseño del parque
                                                     eólico


                                                   Regulación y
                                                   jurisdicción


                                            Análisis de viabilidad



                                                   Conclusiones



                                   www.eoi.es
Viento                                                                  MERME


 Gran Potencial evaluado por NREL/Truewind Solutions LLC         Objeto del proyecto
                    NOAA y BOEMRE
 Velocidad media: 8.5 m/s a 9 m/s medidos a 90 metros                  Selección del
                                                                       emplazamiento


                                                                        Análisis físico y
                                                                         climatología

                                       Mas de 8.5 m/s:                   Afecciones
                                         Excelente                    medioambientales y
                                                                        restricciones
                                         8.0-8.5 m/s:
                                        Altamente fav.
                                                                      Diseño del parque
                                         7.5-8.0 m/s:                      eólico
                                          Favorable
                                                                         Regulación y
                                         7.0-7.5 m/s:                    jurisdicción
                                          Adecuado


                                                                  Análisis de viabilidad
                                          Menor de
                                           7.0 m/s:
                                         Inadecuado
                                                                         Conclusiones



                                                         www.eoi.es
Clima extremo                                                                      MERME


 Selección de la zona correcta                                              Objeto del proyecto
                    Categoría            Velocidad de Vientos   Cantidad
 23 impactos       Categoría 5          (Mayor de 69 m/s)         0               Selección del
       en                                                                         emplazamiento
                    Categoría 4          59 m/s-69 m/s             0
    75 años
                    Categoría 3          49 m/s-58 m/s             9               Análisis físico y
                                                                                    climatología
                    Categoría 2          43 m/s-49 m/s             3
                                                                                    Afecciones
                    Categoría 1          33 m/s-42 m/s             5             medioambientales y
                                                                                   restricciones
                    Tormenta Tropical    17 m/s-32 m/s             6
                                                                                 Diseño del parque
                    Depresion Tropical   Menor de 32 m/s           0                  eólico


                                                                                    Regulación y
                                                                                    jurisdicción


                                                                             Análisis de viabilidad
                                                   Máxima categoría
                                                           3
                                                    Vel.max = 58 m/s                Conclusiones



                                                                    www.eoi.es
4. Afecciones
                                    medioambientales y
NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                          restricciones
                                              www.eoi.es
Fuentes y Referencias                                                    MERME


 Definición de las áreas críticas y potenciales impactos            Objeto del proyecto


                                                                           Elección del
                                                                          emplazamiento


                                                                           Análisis físico y
   NREL                                                                    climatología

                                                                            Afecciones
                                                                         medioambientales y
   Cape Wind Final EIS                                                    restricciones

                                                                         Diseño del parque
                                                                              eólico
   Executive Office of Energy and
    Environmental Affairs (EEA)                                             Regulación y
                                                                            jurisdicción


                                                                     Análisis de viabilidad



                                                                            Conclusiones



                                                            www.eoi.es
4.1 Impacto Medioambiental


NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                                   www.eoi.es
Hábitat                                                                                   MERME

                                 ENDANGERED SPECIES ACT   MIGRATORY BIRD TREATY
          AVIFAUNA                      OF 1973            ACT (16 U.S.C. 703-712)
Especies Migratorias:                                                                  Objeto del proyecto
La zona del Massachusetts
se encuentra en la ruta
                                                                                             Elección del
migratoria del atlántico. 7 de                                                              emplazamiento
cada 10 millones de aves
emplean las zonas Medio-
                                                                                             Análisis físico y
Norte atlánticas como áreas                                                                   climatología
de paso.
                                                                                              Afecciones
 Charrán Rosado                                                                           medioambientales y
 Charrán Ártico y común                                                                     restricciones

 Golondrina Marina
                                                                                           Diseño del parque
                                                                                                eólico
Otras especies Costeras y
Marinas
                                                                                              Regulación y
 Pato Havelda                                                                                jurisdicción


Principales impactos                                                                   Análisis de viabilidad
Negativos
1. Colisiones y mortalidad
2. Pérdida del hábitat físico                                                                 Conclusiones
3. Efecto barrera

                                                                              www.eoi.es
Hábitat                                                                              MERME

                              ENDANGERED SPECIES ACT      MARINE MAMMAL
 MAMÍFEROS Y REPTILES                OF 1973           PROTECTION ACT OF 1972
                                                                                  Objeto del proyecto
Principales Especies a
analizar:
                                                                                        Elección del
                                                                                       emplazamiento
 Ballena (Right, Humpback,
  Fin)                                                                                  Análisis físico y
 Foca (Gray, Harbor)                                                                    climatología
 Tortuga marina
  (Loggerhead, Hawksbill)                                                                Afecciones
                                                                                      medioambientales y
                                                                                        restricciones
Principales impactos
Negativos                                                                             Diseño del parque
1. Pérdida de hábitat                                                                      eólico
2. Ruido: operación (baja
frecuencia) y montaje                                                                    Regulación y
                                                                                         jurisdicción
3. Fragmentación de rutas
migratorias
4. Colisión con estructuras                                                       Análisis de viabilidad
situadas bajo el agua

Positivos                                                                                Conclusiones
1. Reducción de actividad
   pesquera
2. Arrecifes artificiales                                                www.eoi.es
Hábitat                                   MERME


BENTOS Y COMUNIDADES
     PISCÍCOLAS                        Objeto del proyecto

 Más de 200 especies en
                                             Elección del
  el estado de                              emplazamiento
  Massachusetts
                                             Análisis físico y
Principales impactos                          climatología
Negativos
1. Eliminación temporal o a                   Afecciones
largo plazo de los bentos                  medioambientales y
                                             restricciones
2. Cambios en la
composición y el número de
                                           Diseño del parque
especies                                        eólico
3. Cambio de las
condiciones del hábitat
                                              Regulación y
4. Creación de un nuevo                       jurisdicción
hábitat para especies
invasoras
                                       Análisis de viabilidad
5. Campos
electromagnéticos

                                              Conclusiones



                              www.eoi.es
4.2 Restricciones y usos
                                                   humanos

NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                               www.eoi.es
Restricciones y usos humanos                           MERME


  PESCA
  • Principal uso del área de estudio            Objeto del proyecto
  • New Bedford: 1.6 bilones $/año;
           500 embarcaciones
                                                       Elección del
                                                      emplazamiento
   USOS RECREACIONALES
   • Componente medioambiental,                        Análisis físico y
    social, económico y cultural                        climatología
   • Zona externa al emplazamiento

                                                        Afecciones
                                                     medioambientales y
  USOS MILITARES                                       restricciones
  • Zona sur de Marta Vineyard
                                                     Diseño del parque
                                                          eólico


  TRÁFICO MARÍTIMO Y AÉREO                              Regulación y
                                                        jurisdicción
  • El emplazamiento no entorpece
   las vías de navegación
                                                 Análisis de viabilidad


  CONDUCCIONES
  • Servicios de telecomunicación y                     Conclusiones
   energía a las islas colindantes
  • Hidrocarburos
                                        www.eoi.es
Receptividad social                                                                      MERME


Maximizar el contenido local
                                                                                    Objeto del proyecto


Trabajar con las “UNIONS”                                                                 Elección del
                                                                                         emplazamiento

80% de aceptación del proyecto de Cape Wind                                               Análisis físico y
                                                                                           climatología

                                                                                           Afecciones
Grupos de Presión: Familias adineradas en la zona de Marta Vineyard (Kennedy)           medioambientales y
                                                                                          restricciones

                                                                                        Diseño del parque
                                                                                             eólico


                                                                                           Regulación y
                                                     Cape Wind                             jurisdicción


                                                                                    Análisis de viabilidad
              PEM

                               Marta’s Vineyard                                            Conclusiones


 Zona de emplazamiento definida como potencial por el propio Estado
                                                                           www.eoi.es
5. Diseño del parque
                                           eólico marino
NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                               www.eoi.es
5.1 Logística e instalación


NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                                  www.eoi.es
Elección del puerto                                                   MERME


                   Viabilidad del puerto de operaciones
                                                                   Objeto del proyecto

 Distancia al emplazamiento
                                                                         Elección del
 Accesibilidad terrestre y marítima:                                   emplazamiento

   barcos de transporte, barcazas y                                      Análisis físico y
                                                                          climatología
   remolcadores, embarcaciones de
                                                                          Afecciones
   instalación (jack-ups & grúas                                       medioambientales y
                                                                         restricciones
   flotantes)...
                                                                       Diseño del parque
 Profundidad, capacidad de carga,                                          eólico

   apertura lateral…
                                                                          Regulación y
 Staging area cerca del puerto para                                      jurisdicción

   almacenaje de los componentes
                                                                   Análisis de viabilidad
 Área de oficinas, montaje, operación
   de entrega                                                             Conclusiones

 Almacén para componentes eléctricos
   & otros equipos                                        www.eoi.es
Staging Area                                                           MERME


               NEW BEDFORD
                                                                 Objeto del proyecto


                    Gran importancia de la industria                  Elección del
                                                                      emplazamiento
                       pesquera
                                                                       Análisis físico y
                    Significante avance en el comercio a               climatología

                       alta escala                                      Afecciones
                                                                     medioambientales y
                    Excelentes conexiones ferroviarias y              restricciones

                       por carretera                                 Diseño del parque
                                                                          eólico
                   ↑   Almacenamiento: Expansión de la
                       South Terminal                                   Regulación y
                                                                        jurisdicción
                   ✘ Barrera de huracanes
                                                                 Análisis de viabilidad



                                                                        Conclusiones



                                                        www.eoi.es
Secuencia de instalación                                 MERME



                     MP, PT                          Objeto del proyecto


                                                           Elección del
Fabricación    Traslado Directo   Instalación             emplazamiento


                                                           Análisis físico y
                                                            climatología

                                                            Afecciones
                                                         medioambientales y
                                                           restricciones

                                                         Diseño del parque
                                                              eólico


                                                            Regulación y
                                                            jurisdicción


                                                     Análisis de viabilidad



                                                            Conclusiones



                                            www.eoi.es
Secuencia de instalación                                MERME



               AEROGENERADORES                      Objeto del proyecto


                                                          Elección del
Fabricación     New Bedford      Instalación             emplazamiento


                                                          Análisis físico y
                                                           climatología

                                                           Afecciones
                                                        medioambientales y
                                                          restricciones

                                                        Diseño del parque
                                                             eólico


                                                           Regulación y
                                                           jurisdicción


                                                    Análisis de viabilidad



                                                           Conclusiones



                                           www.eoi.es
Embarcaciones                                                           MERME



                                                                  Objeto del proyecto


                                                                        Elección del
                                                                       emplazamiento


                                                                        Análisis físico y
                                                                         climatología

                                                                         Afecciones
                                                                      medioambientales y
                                                                        restricciones

                                                                      Diseño del parque
                                                                           eólico


                                                                         Regulación y
                                                                         jurisdicción


                                                                  Análisis de viabilidad


  “All goods transported by water between U.S. ports be                  Conclusiones
   carried in U.S.-flag ships, constructed in the United
    States, owned by U.S. citizens, and crewed by U.S.
                                                         www.eoi.es
          citizens and U.S. permanent residents”
5.2 Elección de la turbina


NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                                 www.eoi.es
Elección de la turbina                                                                                                            MERME

                                         Vestas V90 – 3MW                             Siemens SWT – 3.6MW

          ROTOR

          Diámetro                               90 m                                          107 m
                                                                                                                             Objeto del proyecto

      Área de barrido                          6.362 m2                                       9.000 m2

    Intervalo operacional                    8.6-18.4 rpm                                     5-13 rpm                            Elección del
                                                                                                                                 emplazamiento
      Número de palas                             3                                               3

  Regulación de potencia             Pitch con velocidad variable                               Pitch
                                                                                                                                  Análisis físico y
                              Freno manual y control de pitch hidráulico    Freno manual y control de pitch hidráulico por
                                                                                                                                   climatología
           Freno
                                     por cilindros independientes                      cilindros independientes
                                                                                                                                   Afecciones
          TORRE                                                                                                                 medioambientales y
                                                                                                                                  restricciones
       Altura de buje                            80 m                                           80 m

  DATOS OPERACIONALES
                                                                                                                                Diseño del parque
  Velocidad límite inferior                    3.5 m/s                                         3-5 m/s                               eólico
     Velocidad nominal                          15 m/s                                        13-14 m/s

  Velocidad límite superior                     25 m/s                                         25 m/s                              Regulación y
       GENERADOR
                                                                                                                                   jurisdicción

            Tipo                       Doblemente alimentado                         Asíncrono+convertidor total

     Potencia de salida                         3 MW                                           3.6 MW                        Análisis de viabilidad
    Datos operacionales                  50/60 Hz y 1.000 V                         Frecuencia variable y 690 V


     MULTIPLICADORA           Dos etapas planetarias en diseño helicoidal    Tres etapas planetarias en diseño helicoidal          Conclusiones

           PESO

           Rotor                                 41 T                                           95 T
                                                                                                                   www.eoi.es
          Nacelle                                70 T                                           125 T
5.3 Cimentaciones


NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                         www.eoi.es
Cimentaciones                                                                                                  MERME

                   • Parquecompactado de arenas y arcillas de 75 metros
                     Suelo eólico onshore
Geología             de 1%
                     7% espesor                                                                               Objeto del proyecto
              5%
         1%
    6%                                              Aerogeneradores
                                                                                                                    Elección del
                   • Profundidad media de los red
                                        Conexión a
                                                   emplazamientos de 11.5                                          emplazamiento
Batimetría
                                        O&M
                     metros, oscilando entre los 4 y 18 metros
                                        Cimentaciones
                                                                                                                    Análisis físico y
                                                    Instalación                                                      climatología
                                      80%           Desmantelamiento
                   • Hs50 = 4 metros aprox                                                                           Afecciones
  Olas                                                                                                            medioambientales y
                                                                                                                    restricciones

                                                                                                                  Diseño del parque
                                      Parque eólico offshore
                   • Carrera media de marea de 1 metro                                                                 eólico
 Mareas                                               4%
                                               8%
                                                                                                                     Regulación y
                                                                                   Aerogeneradores                   jurisdicción
                                   16%
                                                                                   Conexión a red
                   • Velocidad media de 0.3 m/s                                    O&M
Corrientes                 Monopilote                       5 – 30 m de profundidad                           Análisis de viabilidad
                                                                            57%    Cimentaciones
                                   5%
                     Cimentación de gravedad                0 – 10 m de profundidad
                                                                                 Instalación
                                         10%                                       Desmantelamiento                  Conclusiones
                   • Valores de 33 g/l de agua de 30 m de profundidad
                             Jacket       A partir
Salinidad                   Tripodes                  A partir de 30 m de profundidad
                     Cimentaciones flotantes          A partir de 60 m de profundidad                www.eoi.es
5.4 Layout


NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                    www.eoi.es
Layout                                                                                            MERME



                                                                                            Objeto del proyecto


                                                                                                  Elección del
                                                                                                 emplazamiento


                                                                                                  Análisis físico y
  Potencia instalada (MW) – 223.2        8 Diámetros             10 Diámetros                      climatología

    Pérdidas Eléctricas – 8,42%
                                                                                                   Afecciones
       Disponibilidad – 97%                                                                     medioambientales y
                                                                                                  restricciones
     K (Factor de decaimiento)       0.05          0.075      0.05         0.075

        Pérdidas estelas %           10.27             7.8    8.82          6.7                 Diseño del parque
                                                                                                     eólico
      Producción neta (GWh)         914,689       939,854    929,513      951,072

      Horas equivalentes (h)         4.098         4.211      4.164        4.261                   Regulación y
                                                                                                   jurisdicción
      Producción final (GWh)        813,873       836,264    825,711      844,862

  Horas equivalentes finales (h)     3.646         3.747      3.699        3.785
                                                                                            Análisis de viabilidad
     Factor de Capacidad (%)         41,63         42,77      42,23        43,21


                                                                                                   Conclusiones



                                                                                   www.eoi.es
5.5 Sistema Eléctrico


NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor
                                             www.eoi.es
Sistema eléctrico                                                                                                                   MERME


 Potencia nominal del parqueenergía: sistema múltiple de
  Sistemas de evacuación de                                                                                                      Objeto del proyecto
  transmisión de media tensión en corriente alterna con
  tensión de trabajo de 115 kV                                                                                                      Elección del
                                                                                                                                   emplazamiento
 Potencia aparente
                                                                                                                                    Análisis físico y
                                                                                                                                     climatología
                 Subestación
                  Offshore
                                              Cable Submarino                                                                        Afecciones
    Cluster 1
                                                                                                                                  medioambientales y
                                                                                         Subestación en                             restricciones
                                                                                             Tierra             Red General de
                                                                                                                 Distribución
                                                                                            OLTC
 Interconexión                                                                                                                    Diseño del parque
                                                                                                                                       eólico
                                                                                                          Zcc
      AG
                               Compensación
                 Subestación     Reactiva                                  SVC/STATCOM
                  Offshore
                                              Cable Submarino
                                                                                                                                     Regulación y
    Cluster 2
                                                                                                                                     jurisdicción


                                                                                                                                 Análisis de viabilidad

                               Compensación                 Compensación
                                 Reactiva                     Reactiva
                                                                                                                                     Conclusiones



                                                                                                                     www.eoi.es
Sistema eléctrico                                                            MERME


Dos subestaciones offshore en el parque eólico:                        Objeto del proyecto


 Dos transformadores de 125 MVA: 33kV                115kV                  Elección del
                                                                            emplazamiento


 Celdas de interconexión de media tensión (MT) hasta 630 A:                 Análisis físico y
                                                                              climatología

                                                                              Afecciones
                                                                           medioambientales y
                                                                             restricciones

                                                                           Diseño del parque
                                                                                eólico
                        Nº de aerogeneradores interconectados por
 Limitación                           circuito ≤ 9                           Regulación y
                                                                              jurisdicción


                                                                       Análisis de viabilidad


                               Pmax = 9 ·3,6 MW = 32,4 MW                     Conclusiones



                                                              www.eoi.es
Sistema eléctrico MT                                                                      MERME



 Tipología de la red: Radial                                                       Objeto del proyecto
        MT          ΔU (V)        ΔP (W)               %ΔU       %ΔP
 Línea  Nº de aerogeneradores Potencia Nominal Potencia Aparente (cos(φ)=0,9)
  Cable submarino tripolar de polietileno reticulado (XLPE)
                                                                                          Elección del
      Línea 1       446,93     1.354.353,23           1,35%      5,37%                   emplazamiento
  Línea 1             7                   25,2 MW                 28 MVA
       Línea 2      486,81     1.710.959,52           1,48%      5,94%                    Análisis físico y
Línea 2
  Líneas:            8                     28,8 MW               32 MVA
                                                                                           climatología

       Línea 3   456,71        1.679.266,29           1,38%      5,83%
       Distribución
  Línea 3          8                      28,8 MW                 32 MVA                   Afecciones
                                                                                        medioambientales y
                                                                                          restricciones
       Secciones8 150 y 400 mm28,8 MW
       Línea 4
  Línea 4
                426,61               2
                          1.647.573,07                1,29%      5,72%
                                                                  32 MVA
                                                                                        Diseño del parque
       Tipo de celda
  LíneaLínea 5
        5        426,61
                   8           1.647.573,07
                                          28,8 MW     1,29%      5,72%
                                                                  32 MVA                     eólico

       Esquema 8
  Línea 6
       Línea 6
                 unifilar
               456,71
                                          28,8 MW
                               1.679.266,29           1,38%
                                                                  32 MVA
                                                                 5,83%                     Regulación y
                                                                                           jurisdicción
       Pérdidas
  Línea 7             8                   28,8 MW                 32 MVA
       Línea 7      486,81     1.710.959,52           1,48%      5,94%
                                                                                    Análisis de viabilidad
       Caidas de7tensión
  Línea 8                                  25,2 MW               28 MVA
       Línea 8      446,93     1.354.353,23           1,35%      5,37%
   Total             62                  223,2 MW                248 MVA
                                                                                           Conclusiones
                   ΔP Total    12.784.304,22         %ΔP Total   5,73%


                                                                           www.eoi.es
Sistema eléctrico AT                                                          MERME


 Punto de conexión: subestación próxima a New Bedford de
  Líneas:
                                                                        Objeto del proyecto
    Distribución
  115kV, propiedad de NStar
                                                                              Elección del
     Secciones 800 y 1200 mm2                                               emplazamiento

     Esquema unifilar                                                        Análisis físico y
                                                                               climatología
     Pérdidas
                                                                               Afecciones
                                                                            medioambientales y
     Caidas de tensión                                                       restricciones

                                                                            Diseño del parque
                                                                                 eólico


                                                                               Regulación y
                                                                               jurisdicción


                                                                        Análisis de viabilidad


      AT         ΔU (V)       ΔP (W)         %ΔU       %ΔP
                                                                               Conclusiones
     SET 1       820,63     3.004.078,90    0,71%      2,69%
     SET 2       820,63     3.004.078,90    0,71%      2,69%
                 ΔP Total   6.008.157,79   %ΔP Total   2,69%   www.eoi.es
6. Regulación y
    jurisdicción
      www.eoi.es
Hitos en las políticas de desarrollo                                               MERME



                                                                               Objeto del proyecto


                                                                                     Selección del
                                                                                    emplazamiento


                                                                                     Análisis físico y
                                                                                      climatología
  Energy Policy Act        Oceans Act 2008            Department of
       2005              • Plan de Gestión del        Interior 2009                   Afecciones
• Incentivos Fiscales      Océano para las        • Establece procesos             medioambientales y
• Seguridad Financiera     energías renovables,     para concesión de los            restricciones
• Producción,              especialmente en la      emplazamientos
  transportación y         eólica marina            marinos                        Diseño del parque
  transmisión por                                 • Proceso para el                     eólico
  fuentes de energías                               desarrollo de la eólica
  renovables                                        marina                            Regulación y
                                                                                      jurisdicción


                                                                               Análisis de viabilidad



                                                                                      Conclusiones



                                                                      www.eoi.es
Etapas de desarrollo del PEM                                                 MERME



                                                                         Objeto del proyecto


                                                                               Selección del
                                                                              emplazamiento


                                                                               Análisis físico y
                                                                                climatología

                                                                                Afecciones
                                                                             medioambientales y
 Solicitud de                                                                  restricciones
 Permisos de
  Desarrollo     Obtención de
                   Permisos                                                  Diseño del parque
                                                                                 eólico
                  Definitivos   Construcción
 Concesión y        (COP) y                    O&M   Desmantelamiento
Realización de   Contratación
  Estudios y                                                                    Regulación y
  Campañas                                                                      jurisdicción


                                                                         Análisis de viabilidad



                                                                                Conclusiones



                                                                www.eoi.es
Regulaciones en el emplazamiento                                  MERME



 Abandoned Shipwreck Act                                   Objeto del proyecto

 Clean Water Act                                                 Selección del
 Coastal Zone Management Act                                    emplazamiento

 Endangered Species Act                                          Análisis físico y
 Energy Policy Act                                                climatología

 Marine Debris Research, Prevention and Reduction Act             Afecciones
                                                                medioambientales y
 Marine Mammal Protection Act                                    restricciones

 Marine Plastic Pollution Research and Control Act             Diseño del parque
 National Environmental Policy Act                                  eólico

 Submerged Lands Act                                              Regulación y
                                                                   jurisdicción


                                                            Análisis de viabilidad



                                                                   Conclusiones



                                                   www.eoi.es
7. Análisis de
    viabilidad
    www.eoi.es
Principales Parámetros                                     MERME



                                                     Objeto del proyecto


                                                           Selección del
                                                          emplazamiento


                                     RENTABILIDAD          Análisis físico y
                                                            climatología

                                                            Afecciones
                          INGRESOS                       medioambientales y
                                                           restricciones

                  HORAS
                                                         Diseño del parque
                                                              eólico
           OPEX
                                                            Regulación y
                                                            jurisdicción

   CAPEX
                                                     Análisis de viabilidad



                                                            Conclusiones



                                            www.eoi.es
Contrato de Compra-Venta de Energía                  MERME
“Power Purchase Agreement”
                                               Objeto del proyecto


                                                     Selección del
                                                    emplazamiento


                                                     Análisis físico y
                                                      climatología

                                                      Afecciones
                                                   medioambientales y
                                                     restricciones

                                                   Diseño del parque
                                                        eólico


                                                      Regulación y
                                                      jurisdicción


                                               Análisis de viabilidad



                                                      Conclusiones



                                      www.eoi.es
Datos del Proyecto                                                         MERME


Emplazamiento                    Gosnold Wind Energy Area            Objeto del proyecto

Tamano del Parque                223,2 MW
                                                                           Selección del
Fecha de Construccion            2013                                     emplazamiento

Fecha de comienzo de operacion   2014                                      Análisis físico y
                                                                            climatología
Vida Util                        25 años
                                                                            Afecciones
Ratio CAPEX                      4,53 ($MM/MW)                           medioambientales y
                                                                           restricciones
Costes de Explotacion (OPEX )    $50/MW instalado
                                                                         Diseño del parque
Actualizacion de tarifa OPEX     3,5% annual                                  eólico

Horas de funcionamiento          3.699 horas                                Regulación y
                                                                            jurisdicción
Ingresos por explotacion         $172,6 ó $187/MWh*
                                                                     Análisis de viabilidad
Actualizacion de la tarifa       3,5%
Alquiler del terreno             $3/acre/año
                                                                            Conclusiones
Desmantelamiento                 3% de la inversion

                                                            www.eoi.es
Costes de Inversión (CAPEX)                                                             MERME



                        Partidas                           Coste                  Objeto del proyecto

                     Cimentaciones                      $107.200.000
                                                                                        Selección del
               Instalación Cimentaciones                  Cimentaciones
                                                        $84.800.000                    emplazamiento
                       10%
              3%    Aerogeneradores         18%         $474.300.000
                                                           Aerogeneradores              Análisis físico y
 14%          Instalación Aerogeneradores               $71.300.000                      climatología

     Cables offshore & onshore (incluye instalación)    $146.080.460
2%                                                         Subestación                   Afecciones
                                                                                      medioambientales y
     Subestacion (Top Side x 2; incluye Instalación)    $24.500.000                     restricciones

          Gestión (PM) & Ingeniería & Calidad             Cableado
                                                        $25.345.000
                                                                                      Diseño del parque
               Estudios/Campañas         52%
                                   Previas              $12,225,000
                                                                                           eólico
                                                           Desmantelamiento
            Logistica y Operacion Portuaria             $45.000.000                      Regulación y
                                                                                         jurisdicción
            Centro O&M y medios asociados                $7.450.000
                                                          Gestión, logística y
                 Seguros y Certificación                  seguros
                                                        $12.500.000               Análisis de viabilidad
                         Total                         $1.010.700.460

                    Ratio ($MM/MW)                          4.53                         Conclusiones



                                                                         www.eoi.es
Datos Financieros                                MERME



                                           Objeto del proyecto


                                                 Selección del
                                                emplazamiento


                                                 Análisis físico y
 Coste de la deuda   5% - 7,50%                   climatología

 Coste del equity       18%                       Afecciones
                                               medioambientales y
 Endeudamiento          70%                      restricciones

 Fondos propios         30%                    Diseño del parque
                                                    eólico
 Deduccion fiscal       35%
                                                  Regulación y
                                                  jurisdicción


                                           Análisis de viabilidad



                                                  Conclusiones



                                  www.eoi.es
Contrato de Compra-Venta de Energía                    MERME
          “Power Purchase Agreement”
                                                     Objeto del proyecto


                                                           Selección del
   Primera fase: PPA-1(año 1 al 15)                       emplazamiento


                                                           Análisis físico y
                                                            climatología

                                                            Afecciones

                             • $172,6/MWh
                                                         medioambientales y
            ITC+PTC (5%)                                   restricciones

                                                         Diseño del parque
                                                              eólico


                                                            Regulación y

                             • $187/MWh
                                                            jurisdicción
           ITC+PTC (7,5%)
                                                     Análisis de viabilidad



                                                            Conclusiones



PTC: Production Tax Credit                  www.eoi.es
ITC: Investment Tax Credit
Contrato de Compra-Venta de Energía                        MERME
      “Power Purchase Agreement”
                                                     Objeto del proyecto
 Segundo término: PPA-2 (año 16 a 25)…
                                                           Selección del
                                                          emplazamiento
 New England 2030 Power System Study
                                                           Análisis físico y
                                                            climatología

 Penetración en red de 4.000 MW de EM                      Afecciones
                                                         medioambientales y
                                                           restricciones

 Precio del mercado (actual): $46,38/MWh                Diseño del parque
                                                              eólico

 Precio del mercado (2030): $75,44/MWh                     Regulación y
                                                            jurisdicción


                                                     Análisis de viabilidad



                                                            Conclusiones



                                            www.eoi.es
Contrato de Compra-Venta de Energía                                                             MERME
                “Power Purchase Agreement”
                                            Escenarios                                               Objeto del proyecto


    350,00                                                                                                Selección del
                                                                                                         emplazamiento
    300,00
    250,00                                                                                                Análisis físico y
                                                                                                           climatología
$/MWh




    200,00
        150,00
                                                                                                           Afecciones
        100,00                                                                      ITC+PTC (5%)        medioambientales y
                                                                                                          restricciones
         50,00                                                                      ITC+PTC (7,5%)
          0,00
                                                                                                        Diseño del parque
                 1 2 3 4                                                                                     eólico
                         5 6 7 8
                                 9 10 11 12
                                            13 1415 16 17 18
                                                             19 20 21 22                                   Regulación y
                                             Años                        23 24 25
                                                                                                           jurisdicción


                                                                                                     Análisis de viabilidad



                                                                                                           Conclusiones



PTC: Production Tax Credit                                                                 www.eoi.es
ITC: Investment Tax Credit
Resultados                                                       MERME



                                                           Objeto del proyecto


                                                                 Selección del
  Ratios        Escenario A      Escenario B                    emplazamiento

Económicos         (5%)            (7,5%)                        Análisis físico y
                                                                  climatología
• WACC          • 8,81%          • 8,81%
                                                                  Afecciones
• VAN           • $268.713.542   • $361.528.024                medioambientales y
                                                                 restricciones
• TIR           • 15,2%          • 16,6%
• PAYBACK       • 7 años         • 6 años                      Diseño del parque
                                                                    eólico


                                                                  Regulación y
                                                                  jurisdicción


                                                           Análisis de viabilidad



                                                                  Conclusiones
            TIR > WACC  Proyecto RENTABLE
                                                  www.eoi.es
8. Conclusiones

      www.eoi.es
Conclusiones                                                                                              MERME



                                                                                                      Objeto del proyecto
    Emplazamiento

• Condiciones favorables                                                                                    Selección del
                                                                                                           emplazamiento
• Abundante recurso eólico
• Poca profundidad (< 30 metros)
• Oceanografía favorables                                                                                   Análisis físico y
                                                                                                             climatología

 Tema Medioambiental
                                                                                                             Afecciones
                                                                                                          medioambientales y
• Buena aceptación social                                                                                   restricciones
• Sin impactos importantes
                                                                                                          Diseño del parque
 Sistema retributivo y                                                                                         eólico
      Legislativo
                                                                                                             Regulación y
• Diferente a Europa                                                                                         jurisdicción
• PPAs

  Industria eólica marina en los                                                                      Análisis de viabilidad
               EEUU

• Falta de experiencia                                                                                       Conclusiones
• Establecer sinergias entre la industria eólica europea y la industria del “Oil&Gas” americana.
• Oportunidad de generar una nueva industria
• Creación de empleo
• Oportunidad de reducción de costes                                                         www.eoi.es
Apariencia                  MERME



                      Objeto del proyecto


                            Selección del
                           emplazamiento


                            Análisis físico y
                             climatología

                             Afecciones
                          medioambientales y
                            restricciones

                          Diseño del parque
                               eólico


                             Regulación y
                             jurisdicción


                      Análisis de viabilidad



                             Conclusiones



             www.eoi.es
www.eoi.es

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Estudio de la Viabilidad Técnico- Económica de un Parque Eólico Marino en la Costa de Massachusetts

  • 1. Estudio de la Viabilidad Técnico- Económica de un Parque Eólico Marino en la Costa de Massachusetts Proyecto Fin de Máster Máster de Energías Renovables y Mercado Energético Año de realización: 2011-2012 Jonathan Cabrero Sánchez Alfonso Medal Rendal Luis Armando Pagán Quiñones Alberto Rengel Bueno Tutor: Juan Amate NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 2. MERME Índice 1. Objeto del proyecto 2. Selección del emplazamiento 3. Análisis del emplazamiento y definiciones físicas 4. Afecciones medioambientales y restricciones 5. Diseño del parque eólico 6. Regulación, jurisdicción, cuestiones legales y políticas 7. Análisis de viabilidad 8. Conclusiones www.eoi.es
  • 3. 1. Introducción NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 4. Objeto del proyecto MERME Objeto del proyecto Selección del Viabilidad emplazamiento técnica Viabilidad Análisis físico y ambiental climatología Afecciones medioambientales y restricciones Viabilidad económica Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones Diseño de un PEM www.eoi.es
  • 5. 2. Selección del emplazamiento NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 6. Selección del emplazamiento MERME Objeto del proyecto Selección del emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones ¿Por qué EEUU? Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 7. Selección del emplazamiento MERME  Clara oportunidad de desarrollo Objeto del proyecto  Varios proyectos de referencia Selección del emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 8. Selección del emplazamiento MERME  Gran potencial (> 1000 GW); Target DOE 54 GW 2030 Objeto del proyecto  Apoyo gubernamental y social Selección del emplazamiento  “Gosnold Wind Energy Area”, 51Km2 Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones 50kms www.eoi.es
  • 9. 3. Análisis físico y climatología NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 10. 3.1 Estudio físico del emplazamiento NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 11. Geología del fondo marino MERME  Estudios geofísicos + Estudios geotécnicos Objeto del proyecto sedimentos 2 m de Características: dureza, resistencia, estratificación, deformación, Selección del permeabilidad de las capas. emplazamiento Estudios Estudios Análisis físico y climatología geofísicos geotécnicos Afecciones compactado medioambientales y 75 m suelo restricciones Vibrocorer Geopulse & Diseño del parque o Cuchara de Van eólico Boomer Veen Regulación y jurisdicción CPTU´s Esquito y gneis Lecho rocoso: Perfilador “Chirp” o Análisis de viabilidad Piezóconos Conclusiones Side Scan Sonar Sondeos mecánicos (SSS) www.eoi.es
  • 12. Batimetría y relieve marino MERME  Análisis batimétrico mediante ecosonda Objeto del proyecto  Profundidad de Gosnold Area entre 4 y 18 metros Selección del emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 13. Salinidad MERME  Protección frente a la corrosión Objeto del proyecto  33 gramos/litro de agua Selección del emplazamiento  Incremento en aguas oceánicas Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 14. Oceanografía:olas, mareas y corrientes MERME  Caracterización de cimentación y ventana de operación Objeto del proyecto  Olas: Altura media significante de 1.25 m /periodo de 5 seg. Selección del emplazamiento  Mareas: Carrera de mar media de 1 m Análisis físico y Estación Latitud Longitud Carrera media Carrera máxima de Nivel medio de climatología  Corrientes: velocidad de 0.3 m/s y máximas de 0.6 m/s de marea (m) marea (m) marea (m) Afecciones Cuttyhunk 41° 25,5' ESTACIÓN BUZM31,2954 de velocidad y dirección 70° 55,0' 1,027176 Media 0,551688 medioambientales y Ascendente Descendente Gay Head 41° 21,2' 70° 49,8' 0,88392 1,0668 0,4572 restricciones Estaciones Profundidad Latitud Longitud Velocidad Direcció Velocidad Dirección Nomans Land 41° 15,7' 70° 49,0' 0,9144 1,09728 0,48768 (m/s) n (m/s) Gay Head, 1.5 miles northwest of41° 10,4' Block Island 71° 33,4' 7 0,86868 51.8' 41° 21.8' 70° 1,069848 1,0288 12 0,469392 1,0288 249 Diseño del parque eólico Old Harbor Pt., 0.5 mile southeast of27,0' Penikese Island 41° 7 70° 55,3' 41° 1,0363271° 32' 9' 0,10288 1,28016 336 0,30864 0,54864 175 Black Point, SW of, Sakonnet River 15 41° 30.4' 71° 13.2' 0,20576 12 0,20576 194 Sakonnet 41° 27,9' Brenton Point, 1.4 n.mi. southwest of 71° 11,6' 7 0,966216 22.6' 41° 25.9' 71° 1,216152 0,20576 347 0,51816 0,30864 170 Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 15. 3.2 Climatología NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 16. Temperatura MERME  Tª del aire: entre -5ºC y 25ºC Objeto del proyecto  Tª del agua: entre 4ºC y 19ºC Selección del emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 17. Viento MERME  Gran Potencial evaluado por NREL/Truewind Solutions LLC Objeto del proyecto NOAA y BOEMRE  Velocidad media: 8.5 m/s a 9 m/s medidos a 90 metros Selección del emplazamiento Análisis físico y climatología Mas de 8.5 m/s: Afecciones Excelente medioambientales y restricciones 8.0-8.5 m/s: Altamente fav. Diseño del parque 7.5-8.0 m/s: eólico Favorable Regulación y 7.0-7.5 m/s: jurisdicción Adecuado Análisis de viabilidad Menor de 7.0 m/s: Inadecuado Conclusiones www.eoi.es
  • 18. Clima extremo MERME  Selección de la zona correcta Objeto del proyecto Categoría Velocidad de Vientos Cantidad  23 impactos Categoría 5 (Mayor de 69 m/s) 0 Selección del en emplazamiento Categoría 4 59 m/s-69 m/s 0 75 años Categoría 3 49 m/s-58 m/s 9 Análisis físico y climatología Categoría 2 43 m/s-49 m/s 3 Afecciones Categoría 1 33 m/s-42 m/s 5 medioambientales y restricciones Tormenta Tropical 17 m/s-32 m/s 6 Diseño del parque Depresion Tropical Menor de 32 m/s 0 eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Máxima categoría 3 Vel.max = 58 m/s Conclusiones www.eoi.es
  • 19. 4. Afecciones medioambientales y NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor restricciones www.eoi.es
  • 20. Fuentes y Referencias MERME  Definición de las áreas críticas y potenciales impactos Objeto del proyecto Elección del emplazamiento Análisis físico y  NREL climatología Afecciones medioambientales y  Cape Wind Final EIS restricciones Diseño del parque eólico  Executive Office of Energy and Environmental Affairs (EEA) Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 21. 4.1 Impacto Medioambiental NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 22. Hábitat MERME ENDANGERED SPECIES ACT MIGRATORY BIRD TREATY AVIFAUNA OF 1973 ACT (16 U.S.C. 703-712) Especies Migratorias: Objeto del proyecto La zona del Massachusetts se encuentra en la ruta Elección del migratoria del atlántico. 7 de emplazamiento cada 10 millones de aves emplean las zonas Medio- Análisis físico y Norte atlánticas como áreas climatología de paso. Afecciones  Charrán Rosado medioambientales y  Charrán Ártico y común restricciones  Golondrina Marina Diseño del parque eólico Otras especies Costeras y Marinas Regulación y  Pato Havelda jurisdicción Principales impactos Análisis de viabilidad Negativos 1. Colisiones y mortalidad 2. Pérdida del hábitat físico Conclusiones 3. Efecto barrera www.eoi.es
  • 23. Hábitat MERME ENDANGERED SPECIES ACT MARINE MAMMAL MAMÍFEROS Y REPTILES OF 1973 PROTECTION ACT OF 1972 Objeto del proyecto Principales Especies a analizar: Elección del emplazamiento  Ballena (Right, Humpback, Fin) Análisis físico y  Foca (Gray, Harbor) climatología  Tortuga marina (Loggerhead, Hawksbill) Afecciones medioambientales y restricciones Principales impactos Negativos Diseño del parque 1. Pérdida de hábitat eólico 2. Ruido: operación (baja frecuencia) y montaje Regulación y jurisdicción 3. Fragmentación de rutas migratorias 4. Colisión con estructuras Análisis de viabilidad situadas bajo el agua Positivos Conclusiones 1. Reducción de actividad pesquera 2. Arrecifes artificiales www.eoi.es
  • 24. Hábitat MERME BENTOS Y COMUNIDADES PISCÍCOLAS Objeto del proyecto  Más de 200 especies en Elección del el estado de emplazamiento Massachusetts Análisis físico y Principales impactos climatología Negativos 1. Eliminación temporal o a Afecciones largo plazo de los bentos medioambientales y restricciones 2. Cambios en la composición y el número de Diseño del parque especies eólico 3. Cambio de las condiciones del hábitat Regulación y 4. Creación de un nuevo jurisdicción hábitat para especies invasoras Análisis de viabilidad 5. Campos electromagnéticos Conclusiones www.eoi.es
  • 25. 4.2 Restricciones y usos humanos NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 26. Restricciones y usos humanos MERME PESCA • Principal uso del área de estudio Objeto del proyecto • New Bedford: 1.6 bilones $/año; 500 embarcaciones Elección del emplazamiento USOS RECREACIONALES • Componente medioambiental, Análisis físico y social, económico y cultural climatología • Zona externa al emplazamiento Afecciones medioambientales y USOS MILITARES restricciones • Zona sur de Marta Vineyard Diseño del parque eólico TRÁFICO MARÍTIMO Y AÉREO Regulación y jurisdicción • El emplazamiento no entorpece las vías de navegación Análisis de viabilidad CONDUCCIONES • Servicios de telecomunicación y Conclusiones energía a las islas colindantes • Hidrocarburos www.eoi.es
  • 27. Receptividad social MERME Maximizar el contenido local Objeto del proyecto Trabajar con las “UNIONS” Elección del emplazamiento 80% de aceptación del proyecto de Cape Wind Análisis físico y climatología Afecciones Grupos de Presión: Familias adineradas en la zona de Marta Vineyard (Kennedy) medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y Cape Wind jurisdicción Análisis de viabilidad PEM Marta’s Vineyard Conclusiones Zona de emplazamiento definida como potencial por el propio Estado www.eoi.es
  • 28. 5. Diseño del parque eólico marino NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 29. 5.1 Logística e instalación NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 30. Elección del puerto MERME Viabilidad del puerto de operaciones Objeto del proyecto  Distancia al emplazamiento Elección del  Accesibilidad terrestre y marítima: emplazamiento barcos de transporte, barcazas y Análisis físico y climatología remolcadores, embarcaciones de Afecciones instalación (jack-ups & grúas medioambientales y restricciones flotantes)... Diseño del parque  Profundidad, capacidad de carga, eólico apertura lateral… Regulación y  Staging area cerca del puerto para jurisdicción almacenaje de los componentes Análisis de viabilidad  Área de oficinas, montaje, operación de entrega Conclusiones  Almacén para componentes eléctricos & otros equipos www.eoi.es
  • 31. Staging Area MERME NEW BEDFORD Objeto del proyecto  Gran importancia de la industria Elección del emplazamiento pesquera Análisis físico y  Significante avance en el comercio a climatología alta escala Afecciones medioambientales y  Excelentes conexiones ferroviarias y restricciones por carretera Diseño del parque eólico ↑ Almacenamiento: Expansión de la South Terminal Regulación y jurisdicción ✘ Barrera de huracanes Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 32. Secuencia de instalación MERME MP, PT Objeto del proyecto Elección del Fabricación Traslado Directo Instalación emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 33. Secuencia de instalación MERME AEROGENERADORES Objeto del proyecto Elección del Fabricación New Bedford Instalación emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 34. Embarcaciones MERME Objeto del proyecto Elección del emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad “All goods transported by water between U.S. ports be Conclusiones carried in U.S.-flag ships, constructed in the United States, owned by U.S. citizens, and crewed by U.S. www.eoi.es citizens and U.S. permanent residents”
  • 35. 5.2 Elección de la turbina NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 36. Elección de la turbina MERME Vestas V90 – 3MW Siemens SWT – 3.6MW ROTOR Diámetro 90 m 107 m Objeto del proyecto Área de barrido 6.362 m2 9.000 m2 Intervalo operacional 8.6-18.4 rpm 5-13 rpm Elección del emplazamiento Número de palas 3 3 Regulación de potencia Pitch con velocidad variable Pitch Análisis físico y Freno manual y control de pitch hidráulico Freno manual y control de pitch hidráulico por climatología Freno por cilindros independientes cilindros independientes Afecciones TORRE medioambientales y restricciones Altura de buje 80 m 80 m DATOS OPERACIONALES Diseño del parque Velocidad límite inferior 3.5 m/s 3-5 m/s eólico Velocidad nominal 15 m/s 13-14 m/s Velocidad límite superior 25 m/s 25 m/s Regulación y GENERADOR jurisdicción Tipo Doblemente alimentado Asíncrono+convertidor total Potencia de salida 3 MW 3.6 MW Análisis de viabilidad Datos operacionales 50/60 Hz y 1.000 V Frecuencia variable y 690 V MULTIPLICADORA Dos etapas planetarias en diseño helicoidal Tres etapas planetarias en diseño helicoidal Conclusiones PESO Rotor 41 T 95 T www.eoi.es Nacelle 70 T 125 T
  • 37. 5.3 Cimentaciones NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 38. Cimentaciones MERME • Parquecompactado de arenas y arcillas de 75 metros Suelo eólico onshore Geología de 1% 7% espesor Objeto del proyecto 5% 1% 6% Aerogeneradores Elección del • Profundidad media de los red Conexión a emplazamientos de 11.5 emplazamiento Batimetría O&M metros, oscilando entre los 4 y 18 metros Cimentaciones Análisis físico y Instalación climatología 80% Desmantelamiento • Hs50 = 4 metros aprox Afecciones Olas medioambientales y restricciones Diseño del parque Parque eólico offshore • Carrera media de marea de 1 metro eólico Mareas 4% 8% Regulación y Aerogeneradores jurisdicción 16% Conexión a red • Velocidad media de 0.3 m/s O&M Corrientes Monopilote 5 – 30 m de profundidad Análisis de viabilidad 57% Cimentaciones 5% Cimentación de gravedad 0 – 10 m de profundidad Instalación 10% Desmantelamiento Conclusiones • Valores de 33 g/l de agua de 30 m de profundidad Jacket A partir Salinidad Tripodes A partir de 30 m de profundidad Cimentaciones flotantes A partir de 60 m de profundidad www.eoi.es
  • 39. 5.4 Layout NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 40. Layout MERME Objeto del proyecto Elección del emplazamiento Análisis físico y Potencia instalada (MW) – 223.2 8 Diámetros 10 Diámetros climatología Pérdidas Eléctricas – 8,42% Afecciones Disponibilidad – 97% medioambientales y restricciones K (Factor de decaimiento) 0.05 0.075 0.05 0.075 Pérdidas estelas % 10.27 7.8 8.82 6.7 Diseño del parque eólico Producción neta (GWh) 914,689 939,854 929,513 951,072 Horas equivalentes (h) 4.098 4.211 4.164 4.261 Regulación y jurisdicción Producción final (GWh) 813,873 836,264 825,711 844,862 Horas equivalentes finales (h) 3.646 3.747 3.699 3.785 Análisis de viabilidad Factor de Capacidad (%) 41,63 42,77 42,23 43,21 Conclusiones www.eoi.es
  • 41. 5.5 Sistema Eléctrico NOMBRE PROGRAMA / Nombre profesor www.eoi.es
  • 42. Sistema eléctrico MERME  Potencia nominal del parqueenergía: sistema múltiple de Sistemas de evacuación de Objeto del proyecto transmisión de media tensión en corriente alterna con tensión de trabajo de 115 kV Elección del emplazamiento  Potencia aparente Análisis físico y climatología Subestación Offshore Cable Submarino Afecciones Cluster 1 medioambientales y Subestación en restricciones Tierra Red General de Distribución OLTC Interconexión Diseño del parque eólico Zcc AG Compensación Subestación Reactiva SVC/STATCOM Offshore Cable Submarino Regulación y Cluster 2 jurisdicción Análisis de viabilidad Compensación Compensación Reactiva Reactiva Conclusiones www.eoi.es
  • 43. Sistema eléctrico MERME Dos subestaciones offshore en el parque eólico: Objeto del proyecto  Dos transformadores de 125 MVA: 33kV 115kV Elección del emplazamiento  Celdas de interconexión de media tensión (MT) hasta 630 A: Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Nº de aerogeneradores interconectados por  Limitación circuito ≤ 9 Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Pmax = 9 ·3,6 MW = 32,4 MW Conclusiones www.eoi.es
  • 44. Sistema eléctrico MT MERME  Tipología de la red: Radial Objeto del proyecto MT ΔU (V) ΔP (W) %ΔU %ΔP  Línea Nº de aerogeneradores Potencia Nominal Potencia Aparente (cos(φ)=0,9) Cable submarino tripolar de polietileno reticulado (XLPE) Elección del Línea 1 446,93 1.354.353,23 1,35% 5,37% emplazamiento Línea 1 7 25,2 MW 28 MVA Línea 2 486,81 1.710.959,52 1,48% 5,94% Análisis físico y Línea 2 Líneas: 8 28,8 MW 32 MVA climatología Línea 3 456,71 1.679.266,29 1,38% 5,83%  Distribución Línea 3 8 28,8 MW 32 MVA Afecciones medioambientales y restricciones  Secciones8 150 y 400 mm28,8 MW Línea 4 Línea 4 426,61 2 1.647.573,07 1,29% 5,72% 32 MVA Diseño del parque  Tipo de celda LíneaLínea 5 5 426,61 8 1.647.573,07 28,8 MW 1,29% 5,72% 32 MVA eólico  Esquema 8 Línea 6 Línea 6 unifilar 456,71 28,8 MW 1.679.266,29 1,38% 32 MVA 5,83% Regulación y jurisdicción  Pérdidas Línea 7 8 28,8 MW 32 MVA Línea 7 486,81 1.710.959,52 1,48% 5,94% Análisis de viabilidad  Caidas de7tensión Línea 8 25,2 MW 28 MVA Línea 8 446,93 1.354.353,23 1,35% 5,37% Total 62 223,2 MW 248 MVA Conclusiones ΔP Total 12.784.304,22 %ΔP Total 5,73% www.eoi.es
  • 45. Sistema eléctrico AT MERME  Punto de conexión: subestación próxima a New Bedford de Líneas: Objeto del proyecto  Distribución 115kV, propiedad de NStar Elección del  Secciones 800 y 1200 mm2 emplazamiento  Esquema unifilar Análisis físico y climatología  Pérdidas Afecciones medioambientales y  Caidas de tensión restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad AT ΔU (V) ΔP (W) %ΔU %ΔP Conclusiones SET 1 820,63 3.004.078,90 0,71% 2,69% SET 2 820,63 3.004.078,90 0,71% 2,69% ΔP Total 6.008.157,79 %ΔP Total 2,69% www.eoi.es
  • 46. 6. Regulación y jurisdicción www.eoi.es
  • 47. Hitos en las políticas de desarrollo MERME Objeto del proyecto Selección del emplazamiento Análisis físico y climatología Energy Policy Act Oceans Act 2008 Department of 2005 • Plan de Gestión del Interior 2009 Afecciones • Incentivos Fiscales Océano para las • Establece procesos medioambientales y • Seguridad Financiera energías renovables, para concesión de los restricciones • Producción, especialmente en la emplazamientos transportación y eólica marina marinos Diseño del parque transmisión por • Proceso para el eólico fuentes de energías desarrollo de la eólica renovables marina Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 48. Etapas de desarrollo del PEM MERME Objeto del proyecto Selección del emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y Solicitud de restricciones Permisos de Desarrollo Obtención de Permisos Diseño del parque  eólico Definitivos Construcción Concesión y (COP) y O&M Desmantelamiento Realización de Contratación Estudios y Regulación y Campañas jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 49. Regulaciones en el emplazamiento MERME  Abandoned Shipwreck Act Objeto del proyecto  Clean Water Act Selección del  Coastal Zone Management Act emplazamiento  Endangered Species Act Análisis físico y  Energy Policy Act climatología  Marine Debris Research, Prevention and Reduction Act Afecciones medioambientales y  Marine Mammal Protection Act restricciones  Marine Plastic Pollution Research and Control Act Diseño del parque  National Environmental Policy Act eólico  Submerged Lands Act Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 50. 7. Análisis de viabilidad www.eoi.es
  • 51. Principales Parámetros MERME Objeto del proyecto Selección del emplazamiento RENTABILIDAD Análisis físico y climatología Afecciones INGRESOS medioambientales y restricciones HORAS Diseño del parque eólico OPEX Regulación y jurisdicción CAPEX Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 52. Contrato de Compra-Venta de Energía MERME “Power Purchase Agreement” Objeto del proyecto Selección del emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 53. Datos del Proyecto MERME Emplazamiento Gosnold Wind Energy Area Objeto del proyecto Tamano del Parque 223,2 MW Selección del Fecha de Construccion 2013 emplazamiento Fecha de comienzo de operacion 2014 Análisis físico y climatología Vida Util 25 años Afecciones Ratio CAPEX 4,53 ($MM/MW) medioambientales y restricciones Costes de Explotacion (OPEX ) $50/MW instalado Diseño del parque Actualizacion de tarifa OPEX 3,5% annual eólico Horas de funcionamiento 3.699 horas Regulación y jurisdicción Ingresos por explotacion $172,6 ó $187/MWh* Análisis de viabilidad Actualizacion de la tarifa 3,5% Alquiler del terreno $3/acre/año Conclusiones Desmantelamiento 3% de la inversion www.eoi.es
  • 54. Costes de Inversión (CAPEX) MERME Partidas Coste Objeto del proyecto Cimentaciones $107.200.000 Selección del Instalación Cimentaciones Cimentaciones $84.800.000 emplazamiento 10% 3% Aerogeneradores 18% $474.300.000 Aerogeneradores Análisis físico y 14% Instalación Aerogeneradores $71.300.000 climatología Cables offshore & onshore (incluye instalación) $146.080.460 2% Subestación Afecciones medioambientales y Subestacion (Top Side x 2; incluye Instalación) $24.500.000 restricciones Gestión (PM) & Ingeniería & Calidad Cableado $25.345.000 Diseño del parque Estudios/Campañas 52% Previas $12,225,000 eólico Desmantelamiento Logistica y Operacion Portuaria $45.000.000 Regulación y jurisdicción Centro O&M y medios asociados $7.450.000 Gestión, logística y Seguros y Certificación seguros $12.500.000 Análisis de viabilidad Total $1.010.700.460 Ratio ($MM/MW) 4.53 Conclusiones www.eoi.es
  • 55. Datos Financieros MERME Objeto del proyecto Selección del emplazamiento Análisis físico y Coste de la deuda 5% - 7,50% climatología Coste del equity 18% Afecciones medioambientales y Endeudamiento 70% restricciones Fondos propios 30% Diseño del parque eólico Deduccion fiscal 35% Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 56. Contrato de Compra-Venta de Energía MERME “Power Purchase Agreement” Objeto del proyecto Selección del Primera fase: PPA-1(año 1 al 15) emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones • $172,6/MWh medioambientales y ITC+PTC (5%) restricciones Diseño del parque eólico Regulación y • $187/MWh jurisdicción ITC+PTC (7,5%) Análisis de viabilidad Conclusiones PTC: Production Tax Credit www.eoi.es ITC: Investment Tax Credit
  • 57. Contrato de Compra-Venta de Energía MERME “Power Purchase Agreement” Objeto del proyecto  Segundo término: PPA-2 (año 16 a 25)… Selección del emplazamiento  New England 2030 Power System Study Análisis físico y climatología  Penetración en red de 4.000 MW de EM Afecciones medioambientales y restricciones  Precio del mercado (actual): $46,38/MWh Diseño del parque eólico  Precio del mercado (2030): $75,44/MWh Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es
  • 58. Contrato de Compra-Venta de Energía MERME “Power Purchase Agreement” Escenarios Objeto del proyecto 350,00 Selección del emplazamiento 300,00 250,00 Análisis físico y climatología $/MWh 200,00 150,00 Afecciones 100,00 ITC+PTC (5%) medioambientales y restricciones 50,00 ITC+PTC (7,5%) 0,00 Diseño del parque 1 2 3 4 eólico 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 16 17 18 19 20 21 22 Regulación y Años 23 24 25 jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones PTC: Production Tax Credit www.eoi.es ITC: Investment Tax Credit
  • 59. Resultados MERME Objeto del proyecto Selección del Ratios Escenario A Escenario B emplazamiento Económicos (5%) (7,5%) Análisis físico y climatología • WACC • 8,81% • 8,81% Afecciones • VAN • $268.713.542 • $361.528.024 medioambientales y restricciones • TIR • 15,2% • 16,6% • PAYBACK • 7 años • 6 años Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones TIR > WACC  Proyecto RENTABLE www.eoi.es
  • 60. 8. Conclusiones www.eoi.es
  • 61. Conclusiones MERME Objeto del proyecto Emplazamiento • Condiciones favorables Selección del emplazamiento • Abundante recurso eólico • Poca profundidad (< 30 metros) • Oceanografía favorables Análisis físico y climatología Tema Medioambiental Afecciones medioambientales y • Buena aceptación social restricciones • Sin impactos importantes Diseño del parque Sistema retributivo y eólico Legislativo Regulación y • Diferente a Europa jurisdicción • PPAs Industria eólica marina en los Análisis de viabilidad EEUU • Falta de experiencia Conclusiones • Establecer sinergias entre la industria eólica europea y la industria del “Oil&Gas” americana. • Oportunidad de generar una nueva industria • Creación de empleo • Oportunidad de reducción de costes www.eoi.es
  • 62. Apariencia MERME Objeto del proyecto Selección del emplazamiento Análisis físico y climatología Afecciones medioambientales y restricciones Diseño del parque eólico Regulación y jurisdicción Análisis de viabilidad Conclusiones www.eoi.es