soluciones i+d para reduccion de costes

Jornadas Técnicas AEE, Madrid, Diciembre 2010. , Diego Otamendi

Posibilidades de la I+D+i para la

reducción de costes.

Soluciones ligadas a los

aerogeneradores.

Diego Otamendi, MTorres Ólvega Industrial Jornadas Tecnicas AEE. Madrid, 02-Diciembre 2010.


Introducción: Qué y para qué. Bases de la reducción del

costo a través del I+D+i.

Definición de coste. Punto de partida de las estrategias de

reducción.

Factores estratégicos para la política del I+D+i. ¿Dónde

aplicarlo?

Escenarios actuales.

Temas pendientes.

INDICE


La inversión en I+D+i es una buena estrategia para la reducción de costes

de un aerogenerador.

Coste: Estrategias de reducción. Bases

“Invirtiendo en I+D+i se pueden reducir costes”

La decisión estratégica de reducción de coste a través del I+D+i puede ser

aplicada en cualquiera de los distintos factores que afectan al coste,

consiguiendo diferentes resultados dependiendo de la contribución al coste

de cada uno de ellos.

“El ahorro de coste no depende solo del éxito del I+D+i, depende también de en qué

componente se aplica”

Es fundamental una correcta interpretación de la definición del coste de los

aerogeneradores ya que existen muchos campos sobre los que desarrollar

nuevas tecnologías, permitiendo así estrategias diferenciadoras entre las

distintas compañías.“Se puede mejorar COE de muchas formas permitiendo la diferenciación”


Existen diferentes términos a incluir en la ecuación del coste:

PRIMERA APROXIMACIÓN:

•Costes de desarrollo.

•Coste de materiales (Materias prima & manufactura)

•Coste de transporte, montaje y PEM.

•Coste del parque eólico.

SEGUNDA APROXIMACIÓN:

•Energía Anual Producida.

•Disponibilidad.

•Vida esperada de máquina (aumentar los 20 años calculados).

•Mantenimiento.

•Coste de desmontaje y reciclaje.

•Costes de desarrollo, validación y certificación de producto.

Coste: Definición de coste

OBJETIVO: Mejora del COE


La planificación de la inversión en I+D+i es una decisión estratégica que ha

de tener en cuenta los siguientes factores:

I.- La contribución al coste de cada uno de los factores.

Para ser efectivo hay que trabajar en los elementos que más contribuyen al

coste.

II.- Las mejoras de energía producida y / o funcionalidades adicionales.

Mejorando las prestaciones de la máquina o del parque.

III.- El mercado objetivo de la compañía.

Para potenciar el desarrollo en los principales requerimientos del mercado

objetivo o reducir las partidas más afectadas por los mercados destino.

IV.- I+D+i como elemento de diferenciación en el mercado

Diferenciarse de la competencia para ganar espacio de mercado.

Coste: Factores estratégicos


I.- La contribución de cada uno de los factores del coste.

La contribución al coste de cada factor es distinta para cada máquina, y

depende de variables como la tecnología, el concepto de máquina, etc...

Aún así se pueden generalizar las siguientes afirmaciones:


•Acciones de I+D+i en palas, torres, control, generadores multipolo, transporte, instalación y mantenimiento buscan reducción de coste.

NACELLE MECH

13% NACELLE

ELECTRICA

5%

NACELLE ELECTRO

10%

HUB

7%

PALAS

20%

TORRE MECANICA

20%

OTROS

12%

TRANSP &MTJE

5%

Mantenimiento

8%

•Acciones sobre sensores, sistemas de pitch y yaw, multiplicadoras, convertidores, sistemas de refrigeración, sistemas de control, algoritmos de supervisión y predicción, mantenimiento etc están orientados a la mejora de coste vía mejora de fiabilidad, disponibilidad y rendimiento.


II.- Las mejoras de energía producida y / o funcionalidades adicionales.

Factores como la producción, disponibilidad, fiabilidad y vida de máquina

afectan directamente al coste y generalmente en proporciones superiores

a las reducciones estimadas de coste.


• Nuevas funcionalidades que mejoren costes al promotor.

• Máquinas con mayor rendimiento.

• Mejoras del I+D+i aplicadas a la mejora de la disponibilidad.

• Menores costes de mantenimiento.

• Máquinas con mayor esperanza de vida.

PROBLEMA: ¿Cómo se demuestra al promotor esta mejora?


III.- El mercado objetivo de la compañía.

Máquinas situadas en países con normativas eléctricas estrictas o redes

débiles, orografías complicadas, deficientes redes de transporte por

carretera, condiciones climáticas especiales (temperaturas, arenas o

ambientes corrosivos, hielo, tifones e huracanes, terremotos...).

Las inversiones en I+D+i están justificadas si en estos países se apuesta

por una alta integración de energía eólica en la red.

IV.- I+D+i como elemento de diferenciación en el mercado

Aunque sin una contribución directa en coste, el I+D+i puede aplicarse

para potenciar elementos diferenciadores dentro del mercado. Estos

elementos han de contribuir de una forma clara en el coste, normalmente

vía fiabilidad o aumento de prestaciones.



ESCENARIO I. Reducción de costos de máquina

Premisas del desarrollo de I+D+i para la reducción de costos.

•No aumentar el coste de otros componentes en proporción superior a la mejora de este.

•No afectar el diseño o las funcionalidades de otros componentes.

•Tener en cuesta coste, disponibilidad y variabilidad de materia prima, costes de fabricación

Escenarios de I+D+i para la reducción de costos vía reducción de precio:

•Reduciendo las cargas de entrada.

•Cambios de diseño para la reducción del peso.

•Cambios de diseño para la reducción del costo de materias primas

•Reducción del coste de fabricación de componentes

•Minimización de costes logísticos (transporte e instalación).

•Estandarizando, simplificando o abaratando componentes.


• Nuevas metodologías de cálculo reduciendo incertidumbres y coeficientes

de seguridad.

• Desarrollando nueva sensórica para la mejora de algoritmos de control:

Estimadores, sensores láser y de fibra óptica, acelerómetros, nuevos

algoritmos de control y supervisión, estrategias de control de parque...

• Mejorando la distribución de cargas por los componentes estructurales.

• Desarrollando perfiles y estructuras de pala con menores cargas

•Nuevos conceptos: Ejes verticales, minieólica en masa...

Escenarios de I+D+i para la reducción de costos vía reducción de precio: •Reduciendo las cargas de entrada.•Cambios de diseño para la reducción del peso.•Cambios de diseño para la reducción del costo de materias primas.•Reducción del coste de fabricación de componentes.•Minimización de costes logísticos (transporte e instalación).•Estandarizando, simplificando o abaratando componentes.


Estrategias I+D+i existentes / en desarrollo en el mercado


•Nuevos conceptos de bastidor, con elementos integrados

•Estructuras de torre más ligeras u optimizadas.

•Palas más largas con el mismo nivel de carga y mayores velocidades de

punta de pala.

•Multiplicadoras más sencillas.

•Reducción o eliminación de ejes rápidos

•Reducción del número de componentes. Simplificación de diseño





• Realizando diseños con menos y más sencillas operaciones de fabricación.

• Cambiando los materiales de componentes por otros más económicos o

introduciendo otros materiales: Fibra de vidrio, composites, plásticos...

• Palas más largas con el mismo nivel de carga y mayores velocidades de

punta de pala.

• Nuevos diseños que permitan la automatización de procesos manuales. Ej:

Fabricación automática de palas.

• Diseñando componentes para su transporte e instalación con medios

estándares en lugar de transportes o grúas especiales.





• Diseñando generadores que reduzcan los ejes rápidos.

• Nuevos conceptos de convertidores multinivel, alta tensión o de mayor

rendimiento.

• Reutilizando componentes para distintos productos.

• Simplificando el diseño a conceptos integrados.

• Generadores refrigerados por líquidos / gases.

• Generación en alta tensión que reduzcan su tamaño y coste.





ESCENARIO II. Mejoras en Energía producida

Premisas del desarrollo de I+D+i para la mejora de energía producida.

•EL ÚNICO OBJETIVO es producir energía.

•La producción obtenida durante la vida de la máquina ha de justificar el coste de la inversión realizada.

Escenarios de I+D+i para la mejora de producción:

• Aumento de rendimiento (solo considerable con producción parcial).

• Aumento de disponibilidad anual.

• Incremento de la vida útil del aerogenerador




• Aumento de rendimiento




• Palas de alta velocidad de punta de pala y alto rendimiento.

• Generadores y convertidores de alto rendimiento.

• Sistemas pasivos de refrigeración que reduzcan las pérdidas.

• Sistemas de control predictivos / adaptativos

• Sistemas de generación en alta tensión

• Convertidores de alto rendimiento s producción parcial, sistemas

paralelizados.

• Diseños basados en sobrecargas parciales.




• Aumento de rendimiento.




• Sistemas redundantes basados en estimadores.

• Modos degradados para minimizar la pérdida de disponibilidad.

• Sensórica inteligente para la predicción del fallo y programación de

preventivo.

• Reducción del número de componentes. Clara tendencia al Direct drive.

• Sistemas de control a nivel de parque para la mejora de la disponibilidad.




• Aumento de rendimiento.


• Incremento de la vida útil del aerogenerador.


• Sistemas de predicción de consumo de vida en componentes críticos.

• Mejoras en los criterios de cálculo y diseño.

• Mejores materiales para asegurar propiedades durante 20 años

• Sistemas de control que minimicen la fatiga.

• ...

1 año más de operación equivale a un 5% más de producción anual


ESCENARIO III. El mercado objetivo.

Se desarrollan nuevas funcionalidades y se mejoran los puntos clave

específicos de los mercados objetivo

• Sistemas de detección o antihielo en palas

• Nuevos materiales insensibles a la corrosión / salinidad

• Cimentaciones específicas para Offshore en aguas profundas.

• Sistemas híbridos para alta penetración eólica

• Sistemas full converter avanzados para redes débiles.


ESCENARIO IV. Elemento diferenciador

Cada fabricante se está posicionando con factores diferenciadores de la

competencia que intentan reforzar a través del I+D+i.

• Sistemas modulares.

• Funcionalidades específicas...


• Conforme van evolucionando los tamaños de las máquinas y el sector

las problemáticas cambian teniendo que renovar esfuerzos en el I+D+i.

• Es difícil cuantificar las mejoras obtenidas por le I+D+i si no es por su

impacto en el coste de materiales, fabricación, transporte o instalación.

• La inclusión de el coste de desmantelamiento y reciclaje dentro de la

ecuación del coste de la energía no está extendida en el mercado.

• Los nuevos requerimientos del mercado afectan a las funcionalidades y

al coste.

• ¿Dónde está el límite de la inversión de I+D+i para la reducción del

coste?

• ¿Dónde están los retos tecnológicos?

INCERTIDUMBRES. Temas pendientes

“I+D+i es un medio, no un fin”


Posibilidades de la I+D+i para la reducción de costes

Diego Otamendi, Mtorres Olvega IndustrialCrta. Pamplona-Huesca Km9. Torres de Elorz, (Navarra) Spain

Phone : +34 948 317 811 E-mail:[email protected]

¡Gracias por vuestra atención!

¿Preguntas?

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