Planes Industriales

Asociación Empresarial Eólicaacena@aeeolica.org

Tech4CDM

Taller sobre Energía Eólica - 2009

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PLANES INDUSTRIALES

INDICE

1. ANTECEDENTES PARA LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD CON EL USO DE AEROGENERADORES

2. LA EVOLUCIÓN DE LOS AEROGENERADORES3. CONFIGURACIONES MÁS USUALES DE AEROGENERADORES4.COMPONENTES CLAVE EN LOS AEROGENERADORES. LOS

PRINCIPALES ELEMENTOS Y ACTORES5. CONSIDERACIONES SOBRE CAMBIOS ESTRATÉGICOS EN LA

INDUSTRIA

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1.TECNOLOGIA EOLICA

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ANTECEDENTES PARA LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD CON EL USO DE AEROGENERADORES

Aerogenerador de Brush: en el año 1887 Brushconstruye la que se cree es la primera turbinaeólica de funcionamiento automático para lageneración de electricidad. Un gigante con undiámetro de rotor de 17 m y 144 palasfabricadas en madera de cedro. Funcionódurante 20 años y a pesar de su tamaño elgenerador era solo de 12 kW.

Aerogenerador la Cour: Fue el danés Paul laCour quien descubrió que las turbinas eólicasde giro rápido con rotor de pocas palas sonmás eficientes para la producción de laelectricidad. En el año 1918 existían unas 120empresas públicas locales que tenían unaerogenerador de 20 a 35 kW, sumando untotal de 3 MW de potencia instalada. Estosaerogeneradores cubrían alrededor de un 3%del consumo de electricidad de Dinamarca poraquel entonces.

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ANTECEDENTES PARA LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD CON EL USO DE AEROGENERADORES

Aerogenerador Gedser de 200 kW: Fue construido en Dinamarca entre 1956 y 1957, con un diseño de turbina tripala con rotor a barlovento, orientación electromecánica y un generador asíncrono, que lo hizo pionero de los modernos aerogeneradores. La turbina disponía de regulación por pérdida aerodinámica y J. Juul inventó los frenos aerodinámicos de emergencia en punta de pala, que se sueltan por la fuerza centrífuga en caso de sobrevelocidad.

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LA EVOLUCIÓN DE LOS AEROGENERADORES

Concepto /años 1985 1995 2005

Diámetro del rotor (m) 15 52 80

Altura de la torre (m) 20 45 60/67/78/100

Potencia nominal (kW) 55 500 2000

Producción anual típica (kWh)

48.000 190.000 1.050.000

Peso total (ton) 12 50 231,5/259,5/315,5/397,5

Producción área /barrida (kWh/m2)

621 1.155 5.027

CRECIMIENTO PREVISIBLE: TAMAÑO

El tamaño de aerogenerador sigue aumentando, aunque probablemente no vaya muchomás allá de los nuevos diseños, en el rango del Multimegavatio (entre 2,5 y 5 MW pormáquina). Los requisitos de accesibilidad y logística en esos tamaños son ya limitantes(piezas de más de 40 m de largo y de más de 60 Tn de peso que se deben izar a más de 100m de altura).

Fuente: ECOTÈCNIA

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LA EVOLUCIÓN DE LOS AEROGENERADORES

Evolución anual del tamaño medio del aerogenerador. 1997 – 2008 (España)

Actualidad: aerogeneradores de elevado tamañoEl aumento de la potencia promedio es un fenómeno generalizado ligado a la evolución de la tecnología y del mercado. La mayor parte de las instalaciones actuales se componen de aerogeneradores de tamaño unitario superior a 1500 kW. EL TAMAÑO Y LA POTENCIA: El aumento del diámetro de rotor del aerogenerador va ligado al crecimiento de la potencia.

409 494 576 653 699

865856

1.0141.361 1.388

1.6211.985

0

500

1000

1500

2000

2500

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

kW

Fuente: AEE

EVOLUCION DEL TAMAÑO: MAS FIABLES PERO MAYORES COSTES DE REPUESTO

Fuente: AEE

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LA EVOLUCIÓN DE LOS AEROGENERADORES

Reparto por tamaño de los aerogeneradores instalados (España)

2007 2008

830 kW0,27% 850 kW

16,10%

900 kW0,50%

1.300 kW4,20%

1.320 kW0,09%

1.500 kW26,22%

1.670 kW3,47%

1.800 kW6,06%

1.850 kW2,14%

2.000 kW40,31%

2.300 kW0,59%

3.000 kW0,05%

Fuente: AEE

850 kW11,82%

1.500 kW12,04%

1.600 kW3,39%

1.650 kW0,33%

1.670 kW11,27%

1.800 kW5,03%

2.000 kW52,52%

3.000 kW3,61%

Fuente: AEE

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3.CONFIGURACIONES MÁS USUALES DE

AEROGENERADORES

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UN AEROGENERADOR

FUENTE GAMESA CORPORACIÓN

CONFIGURACION GENERAL DEL AEROGENERADOR

FUENTE GAMESA CORPORACIÓN

EFICIENCIA: CONSIDERACIONES SOBRE EL DISEÑO DEL SISTEMA

FUENTE GAMESA CORPORACIÓN

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ACTUALES AEROGENERADORES. DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES

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CONFIGURACION CON MULTIPLICADORA ES LA MAS EXTENDIDA

Fuente: Repower

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LA CONVERSION TOTAL DE POTENCIA ES UNA APUESTADE FUTURO

Fuente: GE

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GENERADORES MULTIPOLO

Fuente: EOZEN

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GENERADORES MULTIPOLO

Fuente: ENERCON

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4.COMPONENTES CLAVE EN LOS

AEROGENERADORES. LOS PRINCIPALES ELEMENTOS Y ACTORES

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Principales actores por grandes áreas de actividad:

Materias primas

Energía

Transporte

Etc.

Fabricacion de componentes clave

Fabricación de turbinas eólicas

Desarrollo del proyecto, construcción, financiación, etc..

Servicio de operación, mantenimiento y venta de electricidad

HANSEN

WINERGY

MOVENTAS

ECHESA

PUJOL

SKF

FAG / INA

TIMKEN

LM GLASSFIBER

FIBERBLADE

VESTASGE WindGAMESA Eólica ENERCONSIEMENSNORDEXECOTECNIAACCIONA M TORRES

IBERDROLA

ACCIONA

NEO ENERGÍA (HC)

ECYR (ENDESA)

EUFER (UN. FENOSA)

GAS NATURAL

ENERFÍN

EYRA (DRAGADOS)

ENERGI E2

PRENEAL

MOLINOS DEL EBRO

FABRICANTES

GES

GUASCOR SERVICIOS

REETEC

PRINCIPALES ACTORES EN LA CADENA DE SUMINISTRO DE LA ENERGÍA EÓLICA EN ESPAÑA

2222

NO TODAS LAS COMPONENTES TIENEN EL MISMO NIVEL DE COMPLEJIDAD: PLANES INDUSTIRALES

Progresiva tendencia a generadores de imanes permanentes y en menor medida a quitar etapas de multiplicación.

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PRINCIPALES FABRICANTES

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CADENA DE VALOR EN LA FABRICACIÓN DE AEROGENERADORES

Palas Multiplicadora Generador Fundición (bastidor, buje y otros)

Mecanizados (rodamientos y otros)

Torre

Fabricación Previsible Local

Previsible Local

Local Previsible Local

Dificultad Local

Local

Parte Valor 25% 20% 8% 13% 3% 20%

Previsión Necesidad

Dependiente de la evolución del mercado.

Materias PrimasElementos Críticos

Fibra de vidrio, carbono, y resinas

Rodamientos y mecanizados

Cobre y acero

Fundición, mecanizado y tratamiento superficial

Rodamientos y tornos

Acero curvado tratamientos superficiales

La industria debe orientarse a productos de mayor valor añadido tecnológico tanto por las características de las componentes como por los procesos de fabricación.

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ANÁLISIS DE OPORTUNIDAD

Conseguir los compromisos por parte de los fabricantes, en cuanto a los plazos de entrega de los aerogeneradores, resulta fundamental para la planificación del negocio.

El suministro de palas es complicado pero más o menos responde al mercado, no constituyendo cuellos de botella.

El suministro de multiplicadoras se produce principalmente a través de las fabricas multinacionales, que normalmente tienen presencia a escala global.

El suministro de rodamientos está en manos, prácticamente en su totalidad, de unos pocos fabricantes poseedores de esta tecnología , e incluso para Europa es problemático, sin embargo es área con gran desarrollo dentro del sector eólico.

El suministro de elementos de forja, mecanizados de precisión, etc. es muy problemático y en él reside gran parte del problema de suministro y saturación del mercado actual.

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COMO FAVORECER EL DESARROLLO DEL POTENCIAL EÓLICO

El sistema regulatorio debe ser un modelo que reúna las condiciones necesarias para ofrecer seguridad a las inversiones al recoger los tres pilares básicos que otorgan a los promotores el derecho a:

Prioridad de conexión a la red, Acceder y vender la totalidad de la energía producida yA un precio fijado por el regulador para que las inversiones tengan una rentabilidad razonable

La regulación puede incorporar incentivos para la mejora de la operación “técnica de los parques eólicos”, especialmente en reactiva y huecos de tensión.

Los planes de fomentos de las Energías Renovables, de existir, son instrumentos guía, que es conveniente estén presentes en la planificación energética.

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LA EXPERIENCIA

La experiencia española y mundial apuntan a desarrollos eólicos regionales con fuerte implicación de planes industriales asociados. Esta ha sido la situación en España y en Canadá, lo que llevó a que las principales estrategias de inversión de los fabricantes se reservaran para los nichos donde fueron refrendadas sus ventas (y viceversa).

Para los elementos más críticos (en relación a los componentes claves de los aerogeneradores), la realización de fuertes inversiones en instalaciones, cuyo plazo de puesta en servicio es de al menos 2 ó 3 años, debe ir acompañada de estrategias amplias de mercado que exceden la perspectiva de un solo país.

Posibilidad de aparición de sobreoferta a medio plazo ante el refuerzo exigido ahora.

La aparición de nuevos polos de desarrollo eólico en el mundo (Norteamérica, Sudeste Asiático, Sudamérica, Pacífico) tenderá a diversificar las estrategias, a pesar de que Europa muy probablemente se mantenga por varios años como motor destacado de este sector.

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SENCILLEZ DE LA TECNOLOGIA

Los elementos tecnológicos implicados en el desarrollo de un proyecto parten desde el conocimiento de que es completamente asumible para cualquier país con un grado de desarrollo medio: ingeniería eléctrica, ingeniería civil, etc.

Para las primeras fases, incluso se puede partir de ensamblaje de los elementos más complicados (ejemplo Nacelle del aerogenerador), favoreciendo la fabricación y construcción del resto de elementos de forma local.

La tecnología eólica es de fácil asimilación y rápida implantación, por lo que los nuevos polos de desarrollo se dotarán de tecnología y capacidad propia.

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MULTIPLICADORAS

El suministro de multiplicadoras es uno de los principales cuellos de botella en la fabricación de aerogeneradores actualmente.A pesar de que hay diseños sin multiplicadora, la mayor parte del mercado mundial sigue centrado en máquinas con multiplicadora (más del 85 % de aerogeneradores en el ámbito mundial). Las razones:

Las máquinas sin multiplicadoras, se fabrican con una total integración vertical lo que limita el desarrollo de planes industriales complejos.

Son más complejas, sobre todo por el lado del generador multipolo, de fabricación casi artesanal.El coste es ligeramente más alto y su mayor peso, limita, por ejemplo, las posibilidades de aligeramiento de estructuras y torre, para disminuir costes por ahorro de materias primas.

Los plazos de entrega son mayores de 6 meses (superior sin acuerdo previo)

Los principales fabricantes se estándotando de capacidad de fabricación adicionalcon vistas a incrementarla entreel 50 y el 100 % a 2010.

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MULTIPLICADORAS: CARACTERÍSTICAS

La multiplicadora es el elemento de variación de la velocidad del eje de giro del tren de potencia, ajustando la velocidad del rotor a la velocidad del generador.

El mercado de multiplicadoras y reductores es de amplia implantación por la variedad de uso en motores, accionamientos industriales de todo tipo, etc. El sector eólico es sólo un cliente más para este sector, no el mayoritario en volumen y hasta ahora poco atractivo en márgenes y conflictivo en su funcionamiento. La rentabilidad ahora ha mejorado notablemente.

El tipo de multiplicadora dominante para turbinas eólicas es el planetario y el helicoidal de ejes paralelos.

Con la evolución del tamaño de aerogeneradores surge también la necesidad de suministro de multiplicadoras de mayor tamaño, lo que conlleva aumentos considerables de peso y constante desarrollo de nuevos productos.

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MULTIPLICADORAS: FABRICACIÓN

La multiplicadora es la componente clave de los aerogeneradores, tanto desde el punto de vista de operación como por su afección a la disponibilidad de los parques eólicos.

Se espera que la capacidad de producción casi se duplique en el año 2010.

.Reciente adquisición de los grandes productores por fabricantes de aerogeneradores, lo que puede afectar al suministro futuro del resto.

Es importante indicar los elevados plazos para la construcción de una factoría de estas características, pues exige un largo proceso de homologación de producto. La posibilidad de realizar ensayos en banco sería muy útil y permitiría anclar la fabricación de estos equipos.

La fabricación de los planetarios exige un nivel tecnológico por parte de los fabricantes, externos en muchos casos a las propias fábricas de multiplicadoras.

PRINCIPALES FABRICANTES DE MULTIPLICADORAS

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PRINCIPALES SUMINISTRADORES DE GENERADORES ELÉCTRICOS

Principales suministradores de generadores eléctricos para los principales fabricantes de aerogeneradores

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PRINCIPALES SUMINISTRADORES DE PALAS

Suministradores de palas para los principales fabricantes de aerogeneradores

Capacidad de producción de fibra de carbono, elemento fundamental para la construcción de las actuales palas.

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ELEMENTOS DE FORJA, FUNDICIÓN Y TORRES

El suministro de estos elementos tiene un peso notable en el coste del aerogenerador; más de un 10 % entre fundición y forja y mas del 16 % la torre.Se precisa de producción de alta calidad y de gran flexibilidad.Se trata de un mercado muy marcado por la demanda de acero.Se trata de productos muy específicos y cuya fabricación requiere de grandes inversiones por sus altos requisitos de precisión y calidad

FABRICACIÓN DE PIEZAS DE FORJA Y FUNDICIÓN:

Existen problemas de suministro para grandes piezas, sobre todo el buje y en menor medida de la plataforma.El principal problema es los periodos de fabricación y la necesidad de equipos especiales.

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RODAMIENTOS

El suministro de rodamientos está en la base de las dificultades de suministro de multiplicadoras y reposición de las mismas.El mercado está muy concentrado. En general fabrican rodamientos para la industria del automóvil, fundamentalmente, y la parte eólica supone menos del 10% de ese sector con tendencia a crecer, tanto en tamaño como en cantidad y especialización.Los plazos de entrega son superiores a 6 meses (sin acuerdo previo puede llegar a más de 18 meses).Se trata de productos muy específicos y cuya fabricación requiere de grandes inversiones por sus altos requisitos de precisión y calidadSólo tres fabricante suministran todo el rango de tamaños de rodamientos precisos en la eólica.

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RODAMIENTOS CARACTERÍSTICAS

Los rodamientos utilizados en eólica son de tamaño y diseño muy particular, especialmente en buje y multiplicadora. Los elementos de rodamiento se utilizan en diferentes partes del aerogenerador:

BujeOrientaciónMultiplicadoraGenerador

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FABRICANTES DE RODAMIENTOS ESPECIALES

FABRICANTES DE RODAMIENTOS ESPECIALES: El suministro de rodamientos afecta también a las multiplicadoras y a los generadores, Estos componentes son fabricados por un número reducido de industrias que poseen la tecnología y lideran el mercado a nivel mundial.

Rodamientos específicos de gran tamaño es un elemento crítico con muy pocos suministradores.Incremento de la capacidad mundial de producción, aunque existen problemas de suministro a corto plazo.

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5.CONSIDERACIONES SOBRE CAMBIOS

ESTRATÉGICOS EN LA INDUSTRIA

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CAMBIOS ESTRATÉGICOS EN LA INDUSTRIA

EVOLUCIÓN POSIBLE

En el pasado, principalmente durante los años 90, se llevo a cabo la integración horizontal, a través de las adquisición de compañías dedicadas a la fabricación de componentes, que mantenían unidades de negocio independientes.

En el presente la integración ha pasado a ser del tipo vertical, con la incorporación dentro del propio fabricante de aerogeneradores de los recursos industriales para la fabricación de componentes, asegurándose de esta forma el suministro en la cadena productiva

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LA POTENCIA EÓLICA INSTALADA A NIVEL MUNDIAL AUMENTARÁ A UN 20% ANUAL