2026-04-21T19:56:23Zhttps://ebiltegia.mondragon.edu/oai/requestoai:ebiltegia.mondragon.edu:20.500.11984/139412026-01-29T08:37:34Zcom_20.500.11984_460col_20.500.11984_469
eBiltegia
advisor
Aizpurua Unanue, Jose Ignacio
advisor
Peñalba Retes, Markel
author
Centeno-Telleria, Manu
2025-09-10T15:46:44Z
2025-09-10T15:46:44Z
2025
https://katalogoa.mondragon.edu/janium-bin/janium_login_opac.pl?find&ficha_no=189744
https://hdl.handle.net/20.500.11984/13941
The global energy transition requires the large-scale deployment of floating offshore wind (FOW) farms. To
achieve this, it is essential to enhance competitiveness and promote the commercialisation of this technology
by reducing costs. This process can be accelerated by supporting strategic decisions with techno-economic
models that incorporate a life cycle perspective and detail the operations and maintenance (O&M) of these
farms. O&M is crucial not only for its expected significant impact on the final cost but also due to the
uncertainties it generates in strategic decision-making, mainly because of the limited current operational
experience with FOWfarms.
On the one hand, key strategic decisions involve identifying and selecting suitable sites for FOWfarms,
as these initial decisions shape theO&Mphase and the overall profitability of a FOWproject. Additionally,
other key strategic decisions include the selection of ports, the fleet ofO&Mvessels, maintenance strategies
and contracts. All these strategic decisions can be effectively supported by conducting broad sensitivity and
geospatial evaluations through techno-economic models, enabling a comprehensive understanding of the
potential risks and cost implications associated with different scenarios.
To conduct broad sensitivity and geospatial assessments, a techno-economic model should integrate a (i)
life cycle perspective encompassing development, manufacturing, installation, O&M and decommissioning;
(ii) comprehensive O&M considerations including reliability, maintainability, accessibility and availability;
and (iii) computational efficiency to quickly evaluate a large number of potential scenarios. In this
regard, the literature review indicates that no techno-economic model encompasses all three of these essential
requirements.
To address this research gap, the main contribution of the present thesis is the development of a technoeconomic
model that integrates a life cycle perspective, comprehensively considers O&M aspects and has
a computational efficiency. Additionally, the present thesis provides novel assessments using this technoeconomic
model, offering both quantitative and qualitative insights into O&M aspects in potential areas
for FOWfarms, including the North Sea and the Iberian Peninsula.
Results highlight that operational expenditures (OpEx), turbine downtimes and levelised cost of energy
(LCoE) can vary significantly depending on the existing capability to prevent turbine failures. To achieve
the OpEx levels typical of bottom-fixed offshore wind, which account for 20% to 30% of LCoE, FOW
should prioritise preventive maintenance strategies.
Additionally, the results demonstrate that a comprehensive consideration of O&M aspects during site
identification and selection process is essential, with turbine availability as a critical factor. In this sense, the
Mediterranean Sea emerges as a promising area for FOW farms, given its less severe wave conditions that
enhance maintainability.
Finally, assessments on heavy maintenance strategies underscore the potential of onsite replacement solutions
to reduce turbine downtime compared to the towing strategy. However, the significant wave height
operational limit for performing onsite replacements should exceed 1.5 m.
Itsas zabalean eta eskala handian parke eoliko flotatzaileak eraikitzea funtsezkoa da mundu mailako trantsizio
energetikoa lortzeko. Horretarako, ordea, teknologia horren lehiakortasuna hobetu eta merkaturatzea
sustatu behar dira. Prozesu horretan, parke eolikoen bizitza-zikloa karakterizatzen duten modelo teknoekonomikoek,
parke horien garapenaren eta kudeaketaren erabaki estrategikoak hartzea erraz dezakete. Ildo
horretan, parke eolikoen operazio eta mantentze (O&M) lanak xehetasunez karakterizatzea beharrezkoa da:
batetik, parke eoliko flotatzaileen kostuanO&Mlanek izango duten inpaktua esanguratsua izatea espero delako;
bestetik, erabaki estrategikoak hartzerako uneanO&Mlanek sortzen dituzten ziurgabetasunak handiak
direlako, batik bat, parke horiekiko egungo esperientzia mugatua delako.
Erabaki estrategikoen artean, garrantzitsuenetako bat, parke eoliko flotatzaileen lekua ondo identifikatzea
eta hautatzea da, horrek parke eolikoaren O&M fasea eta proiektuaren errentagarritasun ekonomikoa erabat
baldintzatzen dituelako. Eragin handiko beste erabaki estrategiko batzuk, portuak, O&M itsas-flota,
mantentze estrategiak eta kontratuak definitzea dira. Ildo horretan, modelo tekno-ekonomikoaren bidez
egindako sentsibilitate analisiek eta azterketa geospazialek erabaki estrategiko guzti horiek hartzen lagundu
dezakete.
Analisi horiek egiteko, modelo tekno-ekonomiko batek honako baldintza hauek bete behar ditu: (i)
parke eolikoaren bizi-zikloa karakterizatzea, proiektuaren garapen-faseak, fabrikazioa, instalazioa, O&M
eta dekomisioa barne; (ii) fidagarritasuna, mantengarritasuna, irisgarritasuna eta erabilgarritasuna kontuan
hartzea; eta (iii) modeloak konputazio-denbora baxua izatea analisi guztiak azkar egiteko. Aipatutako baldintzen
arabera, literaturan aurkeztutako modelo tekno-ekonomikoek ez dituzte hiru baldintza horiek betetzen.
Testuinguru horretan, doktore-tesi honen ekarpen nagusia modelo tekno-ekonomiko bat garatzea da,
bizi-zikloaren ikuspegia integratzen duena, O&M lanei lotutako aspektu ezberdinak xehetasunez aintzat
hartzen dituena eta azkartasun konputazionala duena. Bestalde, doktore-tesi honetan garatutako modelo
tekno-ekonomikoarekin egindako analisiak medio, O&M lanen inguruko ekarpen kuantitatibo eta kualitatiboak
egin dira. Aipatutako analisiak, parke eoliko flotatzaileak garatzeko eremu interesgarrietan egin
dira, hala nola, Ipar Itsasoan eta Iberiar Penintsulan.
Turbinetan akatsak saihesteko gaitasunaren arabera, emaitzek erakusten dute parke eolikoen gastu operatiboek
(OpEx), turbinen jarduerarik gabeko denborak eta energiaren kostu nibelatuak (LCoE) aldaketa
esanguratsuak izan ditzaketela. Horri lotuta, parke eoliko flotatzaileetan, OpEx pisua LCoEn %20-30
izateko, beharrezkoa da mantentze-estrategia funtsean prebentiboa izatea.
Era berean, doktore-tesiak nabarmentzen du parkeen kokalekuak identifikatzean eta hautatzean O&M-ri
lotutako aspektuak zehatz-mehatz kontuan hartzea berebiziko garrantzia duela eta horien artean, turbinaren
erabilgarritasuna garrantzitsuenetakoa da. Ildo beretik, Mediterraneo Itsasoa parke flotatzaileak eraikitzeko
gune egokitzat jotzen da, bertan, itsas olatuen baldintzak mantentze-lanetarako aproposak direlako.
Azkenik, doktore-tesian frogatzen da, itsas zabaleko mantentze-lan astunek, portuan egindako mantentze
lanekin alderatuta, turbinaren erabilgarritasuna handitzeko gaitasuna dutela. Hala eta guztiz ere, itsas zabalean
mantentze-lan astunak egiteko olatuaren taimanari lotutako muga operatiboa 1.5 m-tik gorakoa izatea
gomendatzen da.
La transición energética mundial requiere el despliegue a gran escala de parques eólicos marinos flotantes.
Para lograrlo, es fundamental mejorar la competitividad y promover la comercialización de esta tecnología
mediante la reducción de costes. Este proceso puede acelerarse respaldando las decisiones estratégicas mediante
modelos tecno-económicos que incorporen una perspectiva de ciclo de vida y detallen las operaciones
y el mantenimiento (O&M) de estos parques. Las O&M son cruciales, no solo por su esperado impacto
significativo en el coste final, sino también por las incertidumbres que generan en la toma de decisiones
estratégicas, debido principalmente a la limitada experiencia operativa actual en la eólica marina flotante.
Entre las decisiones estratégicas más influyentes se encuentra la identificación y selección deemplazamientos
para los parques, ya que condicionan la fase de O&M y la rentabilidad global de los proyectos de eólica
marina flotante. Otras decisiones estratégicas clave son la selección de puertos, la flota de buques de O&M,
las estrategias y los contratos de mantenimiento. Todas estas decisiones pueden respaldarse eficazmente
mediante evaluaciones de sensibilidad y geoespaciales realizadas a través de modelos tecno-económicos, permitiendo
así una comprensión integral de los riesgos y las implicaciones de costes asociadas a diferentes
escenarios.
Para llevar a cabo estas evaluaciones, los modelos tecno-económico deben integrar (i) una perspectiva
de ciclo de vida que abarque las fases de desarrollo, fabricación, instalación,O&My desmantelamiento; (ii)
consideraciones detalladas deO&Mque incluyan fiabilidad, mantenibilidad, accesibilidad y disponibilidad;
y (iii) eficiencia computacional para evaluar rápidamente diferentes escenarios. Aun así, la revisión de la
literatura indica que ningún modelo tecno-económico abarca estos tres requisitos esenciales.
Por todo ello, la principal contribución de esta tesis es el desarrollo de un modelo tecno-económico que
integra una perspectiva de ciclo de vida, considera en detalle los aspectos de O&M y presenta eficiencia
computacional. Además, esta tesis aporta diversas evaluaciones innovadoras mediante este modelo tecnoeconómico,
lo que permite obtener conclusiones cuantitativas y cualitativas sobre los aspectos de O&M
en áreas con potencial para el desarrollo de la eólica marina flotante, como elMar del Norte y la Península
Ibérica.
Los resultados demuestran que los gastos operativos (OpEx), el tiempo de inactividad de las turbinas
y el coste nivelado de la energía (LCoE) pueden experimentar variaciones significativas en función de la
capacidad que exista en la industria eólica flotante para prevenir los fallos en las turbinas. En este sentido,
para que en los parques eólicos flotantes el peso de los OpEx en el LCoE sea de un 20-30%, es necesario
que la estrategia de mantenimiento sea fundamentalmente preventiva.
Asimismo, los resultados destacan la importancia de considerar detalladamente los aspectos deO&Men
la identificación y selección de emplazamientos de los parques. Entre los aspectos de O&M a considerar,
destaca la disponibilidad de la turbina. En este sentido, el marMediterráneo emerge como una zona prometedora
para desplegar parques eólicos flotantes, dadas sus condiciones de oleaje menos severas que facilitan
la realización de las tareas de mantenimiento.
Por último, las evaluaciones sobre el mantenimiento pesado destacan el potencial de las soluciones de
reemplazo in situ para reducir el tiempo de inactividad de las turbinas en comparación con la estrategia de
remolque a puerto. Aun así, se recomienda que el límite operativo de altura de ola significante asociado al
reemplazo in situ sea superior a 1.5 m.
eng
© 2024 Manu Centeno Telleria
ODS 7 Energía asequible y no contaminante
ODS 9 Industria, innovación e infraestructura
Supporting Strategic Decision-Making in Floating Offshore Wind Farms through a Computationally Efficient O&M-aware Techno-Economic Model

EBILTEGIA-N, MONDRAGON UNIBERTSITATEKO GORDAILU IREKIAN, MATERIALAK UZTEKO ERABILERA LIZENTZIA ETA ESKUBIDEEN LAGAPEN EZ-ESKLUSIBOA

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