Descarbonización de los procesos de fabricación de componentes de acero destinados a la generación de energía eólica off-shore

Proyecto subvencionado por el Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad del Gobierno Vasco (Programa ELKARTEK 2024)

Eusko Jaurlaritzaren Industria, trantsizio Energetiko eta Jasangarritasun Sailak (ELKARTEK 2024 Programa) diruz lagundutako proiektua

Proyecto subvencionado por el Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad del Gobierno Vasco (Programa ELKARTEK 2024)

Contexto

En el marco de la transición hacia un sistema energético más limpio, la energía eólica offshore ha emergido como un sector de gran importancia y se postula como una de las fuentes renovables con mayor potencial de crecimiento en los próximos años.

El crecimiento se basa en el constante incremento de la potencia y el tamaño de los aerogeneradores: sus elementos estructurales y mecánicos son cada vez más grandes y, con ello, también lo es el impacto ambiental asociado a la fabricación de los mismos. Por otro lado, el sector industrial afronta ambiciosos objetivos de descarbonización y la reducción del consumo energético de los procesos productivos es un factor clave para alcanzar dichos objetivos.

En el caso de la fabricación de grandes piezas de acero como las destinadas a la generación de energía eólica off-shore, las características termo-mecánicas del material implican su conformado habitual a altas temperaturas (1200ºC aprox.), lo que requiere de una enorme cantidad de energía para calentar el material.

Existen alternativas como el conformado en semicaliente, que consiste en la reducción de la temperatura de trabajo de los 1200-1250ºC a entre 800-1000ºC, pero la explotación del potencial de esta nueva ruta de fabricación exige superar una serie de desafíos.

El proyecto DeCEolic busca reducir la huella de carbono asociada a los procesos de fabricación de componentes de acero de gran tamaño mediante el desarrollo de procesos de conformado a menor temperatura, que permitan disminuir el importante consumo de energía destinado actualmente a calentar el material para su procesado.

El proyecto aborda el estudio de los límites de conformabilidad y condiciones de contacto en semicaliente de diferentes aceros habitualmente empleados  en componentes de gran tamaño, el desarrollo y validación de modelos termomecánicos y de fricción que permitan la simulación de nuevos procesos en semicaliente, la evaluación del potencial descarbonización de los mismos y la definición de los requerimientos para su industrialización.

La transición del conformado en caliente a semicaliente en piezas de gran tamaño implica, entre otros:

  • Un incremento de la complejidad del control de la temperatura y su evolución durante el proceso.
  • Un aumento de la resistencia del material en semicaliente, lo que conlleva un incremento en los esfuerzos necesarios para conformar las piezas.
  • Un impacto en la microestructura del material (heterogeneidad, fases presentes, presencia de inclusiones, distribución y tamaño del grano).

Reto

Objetivos

DeCEolic busca desarrollar rutas y requisitos de conformado a temperaturas menores, o warm forming, que permitan reducir el consumo energético.

1

Seleccionar los componentes y elementos estructurales de acero más representativos de un aerogenerador offshore y las calidades de acero habituales.

2

Determinar los límites de conformabilidad en semicaliente de los diferentes aceros.

3

Desarrollar modelos de comportamiento termomecánico y tribológicos específicos para procesos de conformado en semicaliente.

4

Calibrar y validar los modelos de material y tribológicos mediante ensayos en celdas experimentales de conformado.

5

Aplicar los modelos de conformado en semicaliente a piezas industriales de grandes dimensiones.

6

Evaluar el potencial de descarbonización de las nuevas rutas de conformado en semicaliente.

7

Identificar los requerimientos para la industrialización del conformado en semicaliente en términos de energía, esfuerzos de conformado, etc.

Investigación desarrollada en el proyecto

Actualidad del proyecto

Consorcio

Comité Asesor

Órgano de asesoramiento externo a los socios del proyecto, constituido por expertos o representantes de grupos de interés relacionados con las tecnologías del proyecto con el objetivo de orientar sus desarrollos hacia los intereses y demandas empresariales. Para ello, el  Comité Asesor colabora para analizar los avances del proyecto y aportar sus opiniones y visiones respecto al desarrollo del mismo.