Wind Farm Lifetime Extension

En Nabla, ayudamos a propietarios y operadores de parques eólicos a maximizar la vida útil de sus aerogeneradores mediante un análisis técnico avanzado y personalizado para cada emplazamiento.

Nuestro servicio de análisis de extensión de vida para aerogeneradores permite evaluar de forma precisa el consumo real de vida estructural de los principales sistemas, estructuras y componentes (SSC) de cada turbina, teniendo en cuenta las condiciones específicas del parque eólico.

Redefinición de la vida útil y estrategias de mitigación

• Ajustamos la vida útil de diseño de los componentes clave en función de su comportamiento en condiciones reales.
• Identificamos las principales causas de desgaste estructural y proponemos estrategias de mitigación para reducir daños futuros y mejorar la eficiencia operativa.

Fundamento técnico del análisis

Esto permite detectar márgenes estructurales no utilizados, lo que hace posible alargar la vida útil de las turbinas eólicas más allá de los 20 años estándar, de forma segura y rentable.

Los aerogeneradores están diseñados para condiciones de viento estándar, generalmente más exigentes que las reales del emplazamiento.

El Full Life Analysis (P90) es el análisis más completo y detallado de Nabla Wind Hub para determinar la esperanza de vida real de los componentes estructurales de los aerogeneradores en función de las condiciones específicas de cada emplazamiento eólico.

Este estudio de alta precisión permite modelizar la degradación por fatiga mecánica teniendo en cuenta la morfología de cada aerogenerador, el comportamiento dinámico del viento, las condiciones operativas reales y el tipo de materiales empleados.

Metodología para el Full Life Analysis

Modelización avanzada del viento

La primera fase del análisis consiste en una modelización detallada de las condiciones del viento, donde se estudian:

• Turbulencia real del emplazamiento.
• Cizalladura vertical y ángulos de entrada del viento.
• Distribuciones de Weibull por celda de cálculo.

Este input es clave para un cálculo preciso de cargas aeroelásticas, permitiendo evaluar cómo impacta el viento real sobre la estructura de cada aerogenerador.

Modelización de las condiciones de operación

La segunda fase evalúa el comportamiento operativo real de cada unidad, incluyendo:

• Transitorios y alarmas por velocidad de viento
• Desalineaciones de yaw en producción y parada (idling)
• Cargas adicionales por acumulación de hielo
• Paradas prolongadas o estacionales
• Degradación superficial de las palas

Esta información se integra para representar con fidelidad el modo de funcionamiento real del activo.

Análisis estructural y detección de vida útil

En la tercera fase, se llevan a cabo simulaciones aeroelásticas tanto en condiciones de diseño como en las condiciones reales del emplazamiento. Esto permite:

• Calcular mapas de carga y espectros de daños por fatiga acumulativos.
• Detectar la vida útil efectiva de cada componente estructural.
• Estimar la esperanza de vida por celda de cálculo y por unidad.

Con estos datos, es posible identificar con precisión las acciones de extensión de vida más efectivas y establecer una jerarquía de riesgos por componente.

Métodos avanzados para la estimación de vida

Se aplican distintas técnicas de cálculo según el tipo de componente:

• Cargas equivalentes de daño (DEL) para elementos puramente estructurales.
• LDD (Load Duration Distribution) para componentes rotatorios como transmisión y rodamientos, considerando combinaciones de torsión y momentos de flexión.

Análisis de incertidumbres

La cuarta fase del análisis aborda las incertidumbres asociadas a cada componente, utilizando protocolos propios basados en FMEA (Failure Modes and Effects Analysis).

Este estudio cuantifica la incertidumbre de las principales variables y procesos que afectan al cálculo de vida útil:

• Datos históricos y actuales del parque eólico.
• Caracterización del viento.
• Información sobre operación y mantenimiento.
• Modelo aeroelástico del aerogenerador.
• Métodos de cálculo e informes generados.

Además, se realiza un seguimiento de 241 parámetros críticos, con puntuaciones según:

• Nivel de criticidad de los datos.
• Fuente de origen.
• Escenario seleccionado para el análisis.

Este enfoque permite valorar el riesgo y la fiabilidad de las predicciones, aportando una base sólida para la toma de decisiones operativas y estratégicas. El Full Life Analysis (P90) proporciona una visión profunda, localizada y confiable de la vida útil real del aerogenerador, optimizando la planificación de extensión de vida del parque eólico, reduciendo riesgos y maximizando la rentabilidad del parque eólico.

El Exploratory Life Analysis (P80) es la solución de Nabla Wind Hub para evaluar de forma ágil y fiable la vida útil estructural de aerogeneradores, basada en un enfoque representativo y optimizado para un plazo de entrega reducido.

Como versión simplificada del Full Life Analysis (P90), este análisis permite entender cómo afectan las condiciones reales del emplazamiento al comportamiento estructural de los aerogeneradores, a través de una metodología técnica rigurosa y patentada.

Evaluación acoplada de condiciones reales

En este análisis, las condiciones específicas del emplazamiento, la operación, la morfología del aerogenerador y los materiales se integran en un modelo dinámico acoplado, que permite:

• Simular el comportamiento aeroelástico del aerogenerador.
• Comparar directamente las cargas reales frente a las condiciones de diseño.
• Evaluar la vida útil estructural de forma representativa para el parque.

El análisis se realiza considerando una posición representativa por parque eólico, asumiendo condiciones homogéneas y evaluando cargas desde la dirección principal del viento, lo que optimiza la eficiencia del proceso sin comprometer la precisión.

Rapidez, eficiencia y protección intelectual

Gracias a su enfoque simplificado, el Exploratory Life Analysis permite:

• Obtener resultados en un plazo de entrega corto.
• Realizar una primera evaluación de la viabilidad de extensión de vida útil.
• Facilitar la toma de decisiones estratégicas sobre activos eólicos.

Este proceso está protegido por la patente internacional WO PCT de Nabla Wind Hub (PCT/ES2013/070537 – WO2015/011301), lo que garantiza una metodología única y validada a nivel internacional.

El Exploratory Life Analysis (P80) es ideal para análisis preliminares, auditorías técnicas o como punto de partida para estudios más profundos, como el Full Life Analysis (P90). Permite a operadores, propietarios e inversores identificar rápidamente el potencial de vida remanente de sus aerogeneradores y priorizar recursos.

Nuestro servicio de High Level Analysis proporciona una evaluación estratégica de la vida útil restante de los principales componentes estructurales del parque eólico, adaptada a las condiciones reales del emplazamiento. Este análisis de alto nivel combina datos operativos con modelos aeroelásticos para estimar el tiempo hasta fallo (Time to Failure) de forma robusta y con una incertidumbre máxima del 30%.

Utilizamos tanto modelos aeroelásticos específicos como modelos adaptados (cuando no hay datos OEM disponibles), y consideramos múltiples fuentes de información para construir una evaluación sólida:

• Historial de operación y mantenimiento (O&M).
• Condiciones de viento reales (SCADA).
• Registro de alarmas.
• Informes técnicos e inspecciones realizadas.

Enfoque estadístico y predictivo para la extensión de vida

El análisis también incorpora una comparación con una base de datos propia de turbinas de tecnologías similares, lo que permite realizar una estimación estadística de fallos estructurales basada en precedentes reales y en condiciones de operación comparables. Este enfoque es ideal para flotas heterogéneas o turbinas sin acceso a datos de diseño originales.

Acompañamiento experto y soporte estratégico

Nuestro equipo senior está disponible para participar en sesiones con inversores, licitadores o auditores técnicos, aportando claridad en la interpretación de los resultados y en la gestión de Q&As durante procesos de Due Diligence o revisión técnica.

Además, ofrecemos un mapeo detallado de fallos a largo plazo por clúster de turbinas, con una proyección de los costes OPEX preventivos necesarios para mitigar o retrasar los fallos detectados, tanto estructurales como aleatorios.

En cualquier estrategia de Extensión de Vida de activos eólicos, contar con una visión clara de los riesgos técnicos y económicos asociados es clave para una toma de decisiones efectiva.

Nuestro Modelo de Fiabilidad complementa el análisis de vida estructural basado en fatiga con una perspectiva integral que proporciona un enfoque holístico de la gestión de activos eólicos a largo plazo.

Una herramienta clave para la toma de decisiones basada en riesgos

El Reliability Model desarrollado por Nabla Wind Hub permite evaluar en profundidad los perfiles de fiabilidad técnica y financiera del parque, no sólo desde la perspectiva de la degradación por fatiga, sino también incorporando:

• Fallos prematuros (infant mortality) por defectos de fabricación o instalación.
• Fallos aleatorios (random failures) no relacionados con el desgaste o fatiga.
• Fallos evitables mediante programas de mantenimiento preventivo (predictivo o calendarizado).

Esta herramienta proporciona las bases para optimizar los planes de O&M risk-based, integrando tanto costes operativos (OPEX) como inversiones en reemplazos (CAPEX) a lo largo del nuevo horizonte operativo del parque.

Análisis de escenarios y coste-beneficio

El informe incluye un análisis comparativo de dos escenarios a largo plazo:

• Con Programa de Extensión de Vida (Life Extension Program)
• Sin Extensión de Vida (Business-as-Usual)

Cada escenario se adapta a los contratos O&M existentes o futuros (FSA, Limited Scope, Full Scope), e incorpora modelos de coste ajustados a los estándares internacionales de la industria.

Qué incluye el Modelo de Fiabilidad

Nuestro análisis se centra en los costes variables no contemplados en contratos estándar (Competitive O&M Scope), modelando:

• Distribuciones de fallos por componente
  • Por componente específico (eje principal, palas, buje, etc.)
  • Por tipo de componente (estructural u operativo).
  • A nivel de parque eólico completo.

• Distribución de costes correctivos y preventivos
  • Basado en la estructura CBS (Cost Breakdown Structure)
  • Clasificación de los costes por tipo (CAPEX, OPEX, correctivo, preventivo).
  • Tiempo medio de inactividad asociado a cada intervención.

• Visibilidad total para la gestión del SPV
  • El modelo permite identificar las acciones de mantenimiento más costo-eficientes, cuantificar los riesgos financieros de no intervenir a tiempo, y priorizar inversiones que mejoren el rendimiento anual del vehículo de propósito específico (SPV).

Beneficios de nuestros Modelos de Fiabilidad para la extensión de vida de los activos eólicos:

• Soporte a decisiones estratégicas de asset management.
• Optimización del cashflow operativo del parque eólico.
• Priorización de inversiones en base a modelos de riesgo técnico-económico.
• Justificación técnica y financiera para retrofits o renovaciones parciales.
• Mejora del LCOE mediante reducción de tiempos de parada y optimización de costes O&M.

Nabla Guardian es la solución de monitorización desarrollada por Nabla Wind Hub para maximizar el rendimiento, detectar fallos estructurales y extender la vida útil de los aerogeneradores, tanto en parques onshore como offshore. Este sistema combina hardware de última generación y software especializado en ingeniería estructural para ofrecer una visión precisa y continua del estado real de cada turbina, con un enfoque claro en la reducción del LCOE (Levelized Cost of Energy) y el aumento de la bancabilidad del activo.

Tecnología integrada para una monitorización estructural y de rendimiento real del activo eólico

El sistema Nabla Guardian integra de forma única:

• Los modelos aeroelásticos de Nabla, validados bajo IEC 61400-28, adaptados a cada tecnología.
•  Anemómetro iSpin, conforme a la norma IEC 61400-12-1, para mediciones reales de viento.
• Motores avanzados para:
• Medición de la curva de potencia real frente al diseño OEM (Power Curve Assessment bajo IEC 61400-12-2).
• Detección de cargas extremas y acumulación de fatiga.
• Análisis de rendimiento en tiempo real.

La combinación de estos elementos permite detectar patrones que afectan directamente al desgaste y vida útil de los componentes estructurales.

Parámetros monitorizados por el Nabla Guardian

• Curva de potencia frente a OEM.
• Desalineación de yaw e impacto en rendimiento.
• Velocidad real del rotor.
• Producción anual de energía.
• Velocidad y dirección del viento.
• Ángulo de incidencia y pitch.
• Intensidad de turbulencia.
• Cargas extremas (IEC 61400-28).
• Acumulación de fatiga y predicción de fallo por componente.

Análisis de causa raíz y mantenimiento predictivo

En caso de detectar bajo rendimiento, Nabla Guardian ejecuta un Análisis de Causa Raíz automático, identificando hasta 8 causas frecuentes:

1. Desalineación de yaw.
2. Velocidad del rotor inadecuada.
3. Umbrales Vin/Vout mal definidos.
4. Ángulo de pitch incorrecto.
5. Fallos en anemometría de gondola.
6. Turbulencia excesiva.
7. Pérdidas por WSM.
8. Acumulación de hielo (y su impacto en cargas).

Esto permite implementar acciones correctivas y mantenimiento predictivo, mejorando la disponibilidad y evitando fallos graves.

Nabla Guardian y su impacto directo en la Extensión de Vida

• Reducción de la degradación a largo plazo de la curva de potencia.
• Detección temprana de fallos estructurales y cargas fuera de diseño.
• Prevención de grietas críticas y fallos de componentes clave.
• Datos estructurales y operativos como base para fusiones, adquisiciones o repotenciación.
• Optimización de la estrategia de O&M sin interferir con contratos FSA.
• Generación de métricas de rendimiento equiparables a un met mast, a menor coste.
• Mejora del caso de negocio y extensión real de la vida útil operativa de las turbinas.