Quality Innovation Award 2019
Sourde: centrosdeexcelencia.com
Premios QIA 2019. Finalista categoría Innovación responsable.
Nabrawind Technologies se dedica al diseño y desarrollo de tecnologías eólicas avanzadas para componentes de aerogeneradores. Nabrawind se centra en tecnologías alternativas disruptivas de alto valor añadido con dos motores estratégicos: reducción drástica del coste de la energía y soluciones para romper las barreras logísticas que actualmente frenan el crecimiento de las turbinas eólicas en tierra.
TÍTULO DE LA INNOVACIÓN
Torre eólicas auto-izable de gran altura como facilitadora de reducción de costes e impacto medioambiental.
DESCRIPCIÓN CORTA DE LA INNOVACIÓN
La torre autoizable Nabralift permite reducir drásticamente el coste e impacto medioambiental de las torres eólicas a partir de 140 m de altura. Su instalación sin necesidad de grandes grúas permite montar torres de más de 200 m cuando las torres actuales no superan los 180 m de altura.
DESCRIPCIÓN DE LA INNOVACIÓN
Esencia de la innovación: Las principales características de la torre autoizable Nabralift, y por lo tanto la esencia de la tecnología, son las siguientes:
Se trata de una torre que puede superar los 200 metros de altura, de forma que batirá el récord mundial de una torre eólica que actualmente está en 178 metros.
Sin embargo, las torres de estas dimensiones afrontan una serie de desafíos logísticos que constriñen su implantación y, en la mayoría de los casos, encarecen enormemente el proyecto y su impacto medioambiental es mayor. Esto se debe, principalmente, a los propios materiales que se necesitan para la construcción e instalación de la torre, al requerimiento de grúas de gran tamaño y a la necesidad de adaptar el terreno para que se puedan transportar estructuras de estas envergaduras.
Nabralifit, por el contrario, resuelve todos estos desafíos. En primer lugar, Nabralift utiliza una novedosa cimentación pilotada que consiste en tres pequeños cimientos que conectan la estructura de tres columnas de Nabralift con el suelo. Únicamente se necesitan tres pilotes de poco más de un metro de diámetro, utilizando equipos de perforación estándar y reduciendo el volumen de acero y hormigón en un 80%. El plazo de ejecución se completa en tan sólo 4-5 días, lo que reduce el coste total en un 60%.
En segundo término, la estructura de acero de Nabralift se puede transportar desmontada en camiones de dimensiones estándar hasta el campo eólico, de forma que ahorra costes y reduce el impacto medioambiental derivado de la adaptación de accesos. Una vez transportado, el patentado sistema de auto-izado (Self-Erecting System) permite la instalación del aerogenerador completo sin necesidad de utilizar grúas de gran tamaño.
El sistema de auto-izado está concebido para instalar las secciones inferiores de la torre en la última parte del proceso de montaje. Para este propósito, el SES es capaz de elevar el aerogenerador en etapas intermedias e instalar secciones de torre desde la base de la estructura.
De esta forma, el proceso comienza con la instalación de la transición en el suelo. A ella se le añade la torre tubular, la góndola y el rotor.
Es entonces cuando entra en acción el SES. Los brazos del SES sujetan la transición de la torre, se separa de la cimentación y se eleva la torre tubular junto con la góndola y rotor para dejar espacio al módulo inferior.. A continuación, se guía, se integra y se fija el módulo de Nabralift que se va a sujetar a la interfaz de cimentación. Se une el conjunto superior al nuevo módulo y el SES desciende de nuevo hasta el nivel inferior para la siguiente operación. Esta acción se repite hasta terminar el ensamblaje de los todos los módulos.
El SES está diseñado para operar en condiciones de fuertes vientos, superiores a los límites habituales de las grúas, evitando de este modo los habituales periodos de tiempo inoperativos durante la instalación. Se pueden instalar 3 módulos por día y una torre completa de 150-160m puede ser instalada en tres días. Además, la plataforma de montaje necesaria para el montaje de la torre se reduce en un 50% con respecto a las tecnologías estándar de torre y grúa.
Con todo, el coste total de instalación de una torre Nabralift es entre un 15% y un 30% más barata que otras opciones de torre XXL.
Finalmente, una vez ha expirado el periodo de vida útil de la torre, esta puede desmontarse y el acero reciclarse.
Punto de partida: Nabrawind Technologies S.L. (NBTECH) se fundó a finales del año 2015 por un grupo de ingenieros conocedores de las tendencias del sector eólico y que, a raíz de ello, patentaron una serie de diseños para darles respuesta.
En concreto, los fundadores de Nabrawind Technologies observaron que los emplazamientos con el mejor y más accesible viento estaban saturándose. Por ello, para que la industria eólica prosiguiera su expansión se antojaba imprescindible alcanzar mayores alturas. Sin embargo, estas torres presentaban numerosos retos logísticos y de instalación que, como se ha contemplado, Nabralift soluciona.
Pasos dados: De esta forma, Nabrawind Technologies formó una plantilla de quince ingenieros con amplia experiencia en el sector eólico que desarrolló dos patentes. La propia Nabralift y Nabrajoint, una unión para para modulares.
Los dos primeros años NBTECH se centró en desarrollar las patentes. Este proceso culminó en 2018, cuando se instaló en Eslava (Navarra) un prototipo de Nabralift de 160 metros de altura. En 2018 comenzó también la actividad comercial, que ha proseguido en 2019 donde se han firmado los primeros contratos tanto de Nabrajoint como de Nabralift. Entre ellos destaca una torre para un parque eólico en Marruecos de 144 metros de altura que se convertirá en la torre más alta del continente.
Recursos empleados: El proyecto de desarrollo de Nabralift ha tenido un coste de 5.800.000 euros. En este sentido, es necesario agradecer a los socios de NBTECH y a las instituciones públicas por la colaboración y ayuda prestada durante el proyecto.
De igual manera, NBTECH ha empleado recursos de todos los departamentos (Desarrollo, Cálculo, Logístico, Comercial…), que han crecido conforme avanzaba el proyecto.
Por otro lado, durante este proceso NBTECH ha colaborado con otras empresas que han aportado una importante labor de asesoramiento y know-how.
Resultados a nivel económico y medioambiental: Gracias a los proyectos de ventas que NBTECH tiene en desarrollo, se ha podido realizar una comparativa de costes en varios parques eólicos sobre la diferencia entre instalar una torre estándar de gran altura o una torre Nabralift. La media actual se sitúa en que Nabralift resulta un 20% más barata para el cliente final.
De igual manera, el volumen de acero y hormigón se reduce en un 80% respecto a otras alternativas como las torres híbridas de hormigón y acero. En este sentido, la instalación de 200 torres Nabralift frente a 200 torres híbridas supondría ahorrar en C02 el equivalente a lo que emiten 120.000 ciudadanos de la UE al año.
INNOVACIÓN
AUTOEVALUACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS NOVEDOSAS DE LA INNOVACIÓN.
El enfoque es novedoso por los siguientes motivos:
En primer lugar, no existen, actualmente, alternativas operativas a nuestro sistema de auto-izado. Si bien algunas empresas están experimentando con un sistema elevador similar, el nuestro es el único que ha sido probado con total éxito y, además, es capaz de elevar la góndola y el rotor operando a velocidades de viento de hasta 15 metros por segundo, una cifra superior a los límites de operación de las grúas.
En segundo término, la estructura triangular es un concepto que, si bien se utiliza en las cimentaciones marinas, es plenamente innovador en aerogeneradores terrestres, lo cual requiere además un enorme esfuerzo de optimización de coste mediante múltiples innovaciones en el diseño de detalle tanto del producto como de su proceso de fabricación.
Para nuestros clientes, Nabralift no sólo contribuye a reducir los gastos de instalación de un parque eólico, sino que en algunos casos supondrá que el parque pueda realizarse cuando se trate de localizaciones de difícil acceso logístico.
Respecto a la sociedad, actualmente la energía eólica ya es la fuente de energía más competitiva junto con la solar fotovoltaica. Para mantener esta tendencia de reducción de costes o incluso impulsarla es necesario instalar torres de gran envergadura de forma sostenible. Nabralift colabora, por lo tanto, con la reducción de precios en la energía para el consumidor final.
Finalmente, respecto al medio ambiente tiene múltiples beneficios. El primero es que al requerir únicamente transportes estándar no se tienen que realizar modificaciones importantes al paisaje. En segundo término, la superficie necesaria en su base se reduce un 50 % con respecto a la de una torre convencional de la misma altura. En tercer lugar, tanto su cimentación como la propia estructura permiten, como se ha visto, una drástica disminución en los materiales de forma que la instalación de 200 torres Nabralift ahorrarían en emisiones de C02 el equivalente a lo que emiten 120.000 ciudadanos de la UE al año. Finalmente, se trata de una torre reciclable cuyos componentes pueden reutilizarse al final de su vida útil.
AUTOEVALUACIÓN DE LA UTILIDAD
Esta innovación es totalmente aplicable a la práctica. De hecho, ya se están firmando los primeros pedidos comerciales. Para ello, se ha desarrollado un plan de suministro muy ambicioso que permite a NBTECH atender perdidos en todos los países del mundo.
Además, los estudios de mercado de consultorías de gran prestigio en el sector como Wood Mackenzie señalan que los emplazamientos óptimos para torres altas alcanzarán el 90% del total de nuevas instalaciones en el medio plazo. Por lo tanto, Nabralift tendrá una gran aplicación práctica y su mercado potencial crece anualmente de forma exponencial.
APRENDIZAJE
La innovación se basa en el proceso sistemático de diseño de soluciones de ingeniería ante una necesidad detectada en el mercado. Nabralift es, de hecho, una idea sencilla donde, el principal valor añadido se encuentra en la transformación efectiva del concepto en una solución de mercado. Para ello, se ha colaborado desde el inicio con cada uno de los especialistas en cada materia, en un contexto moderno de innovación abierta. No obstante, una de las virtudes de esta innovación es que se basa en tecnologías existentes. Esto reduce muchísimo el riesgo del desarrollo y facilita su industrialización posterior. Se trata de una innovación disruptiva basada en tecnologías ya probadas.
CALIDAD
AUTOEVALUACIÓN DE LA ORIENTACIÓN AL CLIENTE
La necesidad de generar más energía en condiciones menos favorables ha ocasionado que los fabricantes de turbinas (los clientes de Nabrawind Technologies) estén desarrollando turbinas de mayor potencia (de 4GW, 5GW y hasta 6GW), junto a unos rotores extremadamente grandes (de hasta 170 metros de diámetro). Estas nuevas turbinas están pensadas específicamente para los nuevos emplazamientos con categoría de vientos clasificados en clase III y IV. La mayoría de estas clases se encuentran en grandes alturas.
Por lo tanto, nuestros clientes tienen la necesidad de desarrollar torres que les permitan alcanzar alturas superiores a los 140 metros para optimizar el funcionamiento de sus aerogeneradores.
De esta forma, con esta solución se superan incluso las expectativas tanto en coste como en altura de nuestros clientes.
Adicionalmente, para facilitar la implantación de la torre en los nuevos aerogeneradores, diseñados por nuestros clientes a un ritmo vertiginoso, se ha concebido la solución para que pueda ser integrada en cualquier modelo sin necesidad de modificaciones en el aerogenerador original.
AUTOEVALUACIÓN DE LA EFECTIVIDAD
Mediante la realización de varios ‘Case study’ hemos podido comparar, gracias a la información facilitada por nuestros clientes (respecto a las características del terreno, intensidad del viento, cargas de la turbina…), el comportamiento de nuestra torre respecto al de otras alternativas. De esta forma, hemos podido confirmar que la instalación de nuestra torre en dichos parques eólicos reduce el coste de su instalación en un 20% de media con respecto a torres de la misma altura.
En 2020 se instalarán las primeras unidades de Nabralift que nos permitirán extraer una información todavía más precisa. No obstante, hasta el momento hemos podido evaluar el comportamiento de nuestro prototipo de Eslava, que ha confirmado todas nuestras expectativas.