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The present paper describes the experiences gained from the design methodology and operation of a 3D physical modelexperiment aimed to investigate the dynamic behaviour of a spar buoy floating offshore wind turbine. The physical model consists in a Froude-scaled NREL 5MW reference wind turbine (RWT) supported on the OC3-Hywind floating platform. Experimental tests have been performed at Danish Hydraulic Institute (DHI) offshore wave basin within the European Union-Hydralab+ Initiative, in April 2019. The floating wind turbine model has been subjected to a combination of regular and irregular wave attacks and different wind loads. Measurements of displacements, rotations, accelerations, forces response of the floating model and at the mooring lines have been carried out. First, free decay tests have been analysed to obtain the natural frequency and the modal damping ratios of each degree of freedom governing the offshore. Then, the results concerning regular waves, with orthogonal incidence to the structure, are presented. The results show that most of longitudinal dynamic response occurs at the wave frequency and most of lateral dynamic response occurs at rigid-body frequencies. This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 654110, HYDRALAB+.

This work has been supported by the OCEANERA-NET project, SE@PORTS (Sustainable Energy at Sea Ports); reference OCEANERA/0003/2016, under the frame of Sociedad para el Desarrollo Regional de Cantabria S.A. (SODERCAN).

A floating platform for high-power wind turbines, comprising a concrete substructure, said concrete substructure forming the base of the platform, which remains semi-submerged in the operating position, and consisting of a square lower slab on which a series of beams and five hollow reinforced concrete cylinders are constructed, distributed at the corners and the centre of said lower slab; a metal superstructure supported on the concrete substructure and forming the base for connection with the wind turbine tower, said tower being coupled at the centre thereof; and metal covers covering each of the cylinders, on which the metal superstructure is supported and to which vertical pillars are secured, linked together by means of beams which join at the central pillar by means of an element whereon the base of the wind turbine tower is secured. RESUMEN: Plataforma flotante para aerogeneradores de gran potencia, que comprende una subestructura de hormigón, que constituye la base de la plataforma, que en posición operativa queda semisumergida, y está formada por una losa inferior cuadrada sobre la que se construyen una serie de vigas y cinco cilindros huecos de hormigón armado, distribuidos en los vértices y en el centro de dicha losa inferior; sobre la que apoya una superestructura metálica que constituye la base de conexión con la torre del aerogenerador, que acopla en el centro de la misma; la cual apoya en unas tapas metálicas que cubren cada uno de los cilindros, sobre las que se fijan unos pilares verticales, que quedan relacionados entre sí mediante vigas, que se unen en el pilar central con una pieza, en la que se fija la base de la torre del aerogenerador. Solicitud Internacional: PCT/ES2018/070839 (28.12.2018) Nº Pub. Solicitud Internacional: WO2020/136288A1 (02.07.2020) Corrección: WO2020/136288A8 (02.07.2020) Solicitud Europea: 18944917.6 (28.12.2018) Nº Pub. Solicitud Europea: EP3904674A1 (03.11.2021) Solicitud EEUU: 17/418828 (28.12.2018) Nº Pub. Solicitud EEUU: US2022/0065226A1 (03.03.2022) Nº Pub. Solicitud Canadá: CA3125245A1 (02.07.2020)

El trabajo presentado se ha desarrollado en el marco del proyecto TRL +. TRL+ es un proyecto de investigación financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) mediante el programa RETOS (RTC-2015-3836-3)

Los autores agradecen el soporte y la financiación del proyecto DOVICAIM. Proyecto del Programa estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad 2014 (RTC-2014-3077-4)

Dispositivo flotante de acuicultura para el cultivo de diversas especies de peces en mar abierto, que comprende: - dos cilindros huecos de igual radio interior y diferente radio exterior, de tal forma que la pared interior de ambos cilindros huecos está contenida en el mismo plano; - una placa de reducción y amortiguación de arfada unida a lo largo de todo el perímetro exterior de la base del cilindro hueco inferior: - una red de contención de especies de peces, que se conecta en un extremo a la parte inferior del cilindro hueco inferior y en el extremo restante a un lastre; - un lastre con forma de toroide, cuyo radio primario es igual al radio de la red de contención de especies de peces; - una pluralidad de tensores situados en la parte inferior del cilindro hueco inferior configurados para unir el lastre y dicho cilindro hueco inferior. Solicitud: 201600275 (06.04.2016) Nº Pub. de Solicitud: ES2578429A1 (26.07.2016) Nº de Patente: ES2578429B2 (18.04.2017)

Dispositivo de reproducción y simulación de acciones y cargas aerodinámicas e inerciales configurado para acoplarse al modelo de ensayo de una estructura portante, tal que dicha estructura portante comprende un apoyo y una estructura base, y así estudiar la respuesta dinámica de la estructura base o de la estructura portante ante las acciones de viento y las fuerzas de origen inercial, que comprende: - al menos dos unidades de propulsión que comprenden a su ve una hélice de propulsión y un motor; - un bastidor central, que comprende al menos un brazo y un soporte central; - y un sistema de control adicional configurado para gobernar individualmente la velocidad de cada motor y de su hélice de propulsión. Solicitud: 201700010 (28.12.2016) Nº Pub. de Solicitud: ES2632187A1 (11.09.2017) Nº de Patente: ES2632187B1 (19.06.2018)

Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos (Plan 2020)

RESUMEN: En los últimos años, la energía eólica marina ha experimentado un crecimiento notable llegando actualmente a poseer una capacidad total instalada de 23 361 MW en todo el mundo (2018). Prácticamente, la totalidad de esta capacidad se encuentra instalada en estructuras de tipo fijo, ancladas al fondo marino, especialmente adecuadas para profundidades intermedias y reducidas. No obstante, la instalación de este tipo de estructuras se encuentra limitada a localizaciones muy concretas en Europa (mar del Norte y Báltico), China y Japón. El primer parque eólico flotante comercial, Hywind Scotland, fue inaugurado en 2017. El desarrollo de este nuevo tipo de tecnología supone un gran avance en el desarrollo de la energía eólica marina así como la posibilidad de apertura de nuevos mercados en emplazamientos con escasa plataforma continental pero con gran disponibilidad de recurso de viento. Esta tesis tiene como objetivo contribuir al desarrollo de la energía eólica flotante profundizando en el conocimiento de la dinámica del sistema de fondeo estableciendo recomendaciones, criterios y reglas de buena práctica para su concepción y diseño a través del modelado numérico-experimental. Con la investigación desarrollada ha sido posible comprender el papel que desempeña el sistema de fondeo en una plataforma eólica flotante, los principales forzamientos ante los que se encuentra expuesto y su respuesta y, finalmente, los principales mecanismos que pueden inducir el fallo del sistema de fondeo (cargas extremas y fatiga). Se espera que los resultados contenidos en esta tesis doctoral sirvan de referencia a desarrolladores, gestores y fabricantes involucrados en el diseño de sistemas de fondeo de plataformas eólicas flotantes. ABSTRACT: Offshore wind energy has grown enormously in recent years propelled by the need to promote alternative energies. The installed offshore capacity worldwide was 23,361 MW in 2018. Currently, turbines are mounted on fixed structures, anchored to the seabed, especially suitable for intermediate and shallow depths. However, the installation of these types of structures is limited to very specific locations in Europe (the North Sea and the Baltic Sea), China and Japan. Hywind Scotland, inaugurated in 2017, was the first commercial farm with floating wind turbines. The development of this new type of technology represents a great advance for offshore wind energy, as well as the possibility of opening new markets in countries with available wind resources but with a no continental shelf. This thesis aims to contribute to the development of floating offshore wind energy, deepen into the knowledge of the mooring system dynamics and to provide recommendations, criteria and good practice rules for its conception and design through numerical-experimental modelling. This research allows us to understand the role of the mooring system in a floating offshore wind turbine, the main forces to which it is exposed and its response, and, finally, the main failure mechanisms of the mooring system (extreme loads and fatigue). The results contained in this dissertation are expected to serve as a reference for developers, managers and manufacturers involved in the design of mooring systems for floating offshore wind turbines. Me gustaría agradecer el apoyo financiero recibido por parte del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades a través de su programa de Formación de Personal Investigador (BES-2014-070381) y de movilidad predoctoral para la realización de Estancias Breves (EEBB-I-17-12083) así como al proyecto VAPEO (“Influencia de la VAriabilidad climática del océano sobre la Producción de Energía de las Olas”, ENE2013-48716-R) asignado a dicho programa.

Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos

Nowadays, wind energy is one of the most competitive and reliable renewable sources for power generation. The use of floating platforms, proved by few pilot systems, could open up vast potential markets and help offshore wind reaching a relevant role in the renewable energy mix worldwide. Operation, inspection and maintenance represent critical activities for a cost-effective implementation of offshore wind energy. This is mainly due to the difficulty of working at sea, far from the coast and in harsh weather conditions. This dissertation aims at reducing the risks and uncertainties associated to the long-term operation and maintenance (O&M) of floating wind farms. Four specific problems were studied: the relationship between operational stops and energy yield, the temporal and spatial variability of accessibility, the risk of walk-to-work transfer and the impact of failures on electricity generation. Several innovative methodologies were developed in order to quantify long-term energy production, accessibility and safety of personnel transfer at sea. This work highlights the importance of using long-term metocean data when designing O&M strategies for offshore wind. In addition, it offers suggestions for improving current access procedures and “walk-to-work” personnel transfer. Finally, it provides recommendations to optimize existing strategies and adjust them for future floating farms. RESUMEN: Hoy en día, la energía eólica es una de las fuentes renovables más competitivas y fiables para la generación de electricidad. El uso de plataformas flotantes, ya demostrado por sistemas piloto, podría abrir amplios mercados y ayudar a la energía eólica marina a alcanzar un papel relevante en la combinación de energías renovables en todo el mundo. Operación, inspección y mantenimiento representan actividades críticas para una implementación costo-efectiva de la energía eólica marina. Esto se debe principalmente a la dificultad de trabajar en el mar, lejos de la costa y en duras condiciones climáticas. Esta tesis pretende reducir los riesgos e incertidumbres asociadas a la operación y mantenimiento a largo plazo de los parques eólicos flotantes. Se estudiaron cuatro problemas específicos: la relación entre las paradas operacionales y la producción de energía, la variabilidad temporal y espacial de la accesibilidad, el riesgo de la transferencia de personal a plataformas flotantes y el impacto de los fallos en la generación de electricidad. Se desarrollaron varias metodologías innovadoras para cuantificar la producción de energía a largo plazo, la accesibilidad y la seguridad de la transferencia de personal en el mar. Este trabajo destaca la importancia de usar datos de metocean a largo plazo al diseñar estrategias de OyM para parques eólicos offshore. Además, ofrece sugerencias para mejorar los procedimientos de acceso actuales y la transferencia de personal "walk-to-work". Por último, ofrece recomendaciones para optimizar las estrategias existentes y ajustarlas para futuros sistemas flotantes. This thesis is the result of two years of intense activity at IH Cantabria. Such work was possible thanks to the “OceaNET” project, which received funding from the European Union’s 7th Framework Programme (G.A. Nr. 607656) under Marie Curie Actions for Initial Training Networks.

RESUMEN: Las energías renovables se han erigido como líderes del cambio de modelo energético cuyo objetivo es reducir la dependencia de los recursos fósiles. Además, la creciente preocupación relacionada con el cambio climático, del que el uso de las energías fósiles es protagonista, ha dado un impulso a la apuesta por estas energías alternativas. Una de las fuentes de energía que más está creciendo dentro de este contexto es la energía eólica. Las políticas comunitarias, en el caso de la Unión Europea, apuestan fuertemente por esta tecnología, elevando el protagonismo de la eólica hasta el nivel de otras fuentes de energía clásicas. Para ello plantea desbloquear el potencial energético del recurso eólico en el mar, abriendo un abanico de oportunidades para el desarrollo de tecnologías innovadoras, investigación de nuevas metodologías, optimización de recursos, mejora de capacidades, etc. En los países avanzados, que desde hace décadas apuestan por la construcción ´on de parques eólicos en tierra, se está librando una batalla por liderar la implantación y por tanto, el conocimiento, de parques eólicos en el mar. En la actualidad, la mayor parte de los grandes parques marinos se han implantado en el Mar del Norte, gracias a su poca profundidad a disponer de un recurso eólico alto y constante. Estos primeros pasos en la implantación de la tecnología eólica en el mar se han apoyado sobre el vasto conocimiento proveniente de la industria de la extracción del petróleo y el gas. En este trabajo se ha llevado a cabo una profunda revisión del estado del conocimiento relacionado con la energía eólica, especialmente centrado en la eólica marina. Este análisis ha permitido detectar potenciales mejoras dentro de la metodología general de diseño de parques eólicos marinos, desde la evaluación del recurso eólico hasta el análisis de la viabilidad económica de los parques. El principal objetivo de esta Tesis es evaluar la influencia, sobre diferentes aspectos del diseño de parques eólicos marinos, de la variabilidad climática, especialmente del viento. Para ello, en primer lugar se ha estudiado el comportamiento del recurso eólico, contando con fuentes de datos ´únicas en el mundo, tanto provenientes de medidas instrumentales como de modelos numéricos, y la influencia de la topografía costera sobre el mismo. El conocimiento adquirido hasta este punto se ha aplicado en la mejora de las metodologías de diseño de plataformas flotantes y en la evaluación de la viabilidad económica de parques eólicos marinos. ABSTRACT: Renewable energy has become leader of the energy model change in order to reduce the dependency of fossil fuels. Furthermore, the increasing concern about climate change (fossil fuels are considered one of the main reasons) is speeding up the development and implementation of renewable energy. One of the energy sources that is increasing the most is the wind energy. Governments, and more precisely, European Union, are making a big effort to increase the wind energy quote to the level of classical sources of energy. One of the main ideas to achieve this aim is to unlock the offshore wind energy potential, opening a huge field of improvement in the development of innovative technologies, research in new methodologies, optimization of the resources, improvement of the equipments and capacities, etc. Developed countries, which have built for last years onshore wind farms, are trying to lead the development of offshore wind. Currently, the great amount of power capacity is installed in the North Sea due to the shallow waters and the great energy potential. These first steps in offshore wind are based on the Oil and Gas sector know-how. In this research a deep review of the state of the art in offshore wind has been carried out. This review has allowed highlighting potential contributions to the general methodology for offshore wind farm design, from the wind resource assessment to the feasibility assessment. The main objective of this Thesis is to evaluate the influence of met-ocean conditions variability on several aspects of the offshore wind farms design and implementation. For this purpose, the wind resource behavior has been studied at first, based on unique sources of data both numerical and instrumental. It has been payed special attention to the influence of coastal topography on wind resource. The knowledge acquired has been applied to the improvement of the floating platform design and the economic feasibility assessment of offshore wind farms.

RESUMEN: La tendencia del mercado eólico offshore va cada vez más en aumento y dadas las características (profundidad, distancia a la costa, etc.) necesarias para las turbinas fijas, las empresas se han centrado en las plataformas flotantes. Se estima que las labores de mantenimiento y operatividad (O&M) para granjas offshore equivalen a un 25% del coste total de la energía. Por lo que, optimizar estas labores servirá para reducir el precio final de la energía. En este proyecto se ha llevado a cabo un análisis de la accesibilidad en el parque de pruebas BIMEP (Biscay Marine Energy Platform). BIMEP es una infraestructura marina destinada a la investigación y captación de energía en mar abierto. Como datos de partida, se han utilizado bases de datos de oleaje y viento procedentes de reanálisis, que ha sido calibrados (R. Mínguez et al., 2011) en función de los datos instrumentales (boya y satélite). Para el cálculo de la accesibilidad del buque a la plataforma se ha seguido la metodología propuesta por M. Martini et al. en 2016. Como resultado se obtiene un marcada estacionalidad entre los meses de verano e invierno. Además la accesibilidad media variará notablemente dependiendo de las características del buque y la plataforma así como de la posición de la pasarela. ABSTRACT: There is a growing interest in wind offshore energy but due to fixed wind turbines characteristics (depth, shore distance, etc.), companies are focusing on floating wind turbines. It is estimated that operations and maintenance (O&M) may represent about 25% of the total cost energy for offshore wind farms. Consequently, to reduce the cost of this services would be also a reduction in energy final cost. During this project, an accessibility analysis for the Biscay Marine Energy Platform (BIMEP) was developed. BIMEP is a research and implementation testing centre located on offshore area. As input data, it has been used wind and waves databases from reanalysis, which were calibrated (R. Mínguez et al., 2011) based on instrumental data (buoy and satellite). For the accessibility assessment of the vessel to the platform, the methodology proposed by M. Martini et al. in 2016 was followed. A marked seasonality is observed between summer and winter. Moreover, average accessibility depends strongly on the properties of the vessel and the floating platform, as well as the relative position of the gangway. Máster en Ingeniería de Costas y puertos

Although wave energy has proved to be feasible, the prototypes are on the testing phase and no technology has been successfully confirmed to be competitive yet. Therefore, a gap on the techno-economic analysis of wave energy converters has been identified. Hence, this thesis attempts to look at the techno-economic issues related to wave energy conversion. Firstly, due to the lack of long-term power production data for wave energy converter a computationally efficient methodology aiming to obtain the long-term power production series has been developed. Secondly, the influence of met-ocean conditions on the design/operation process of a converter has been analyzed. The latest failures of some actual prototypes show a lack of the understanding of the way the met-ocean conditions influence the design/operation process of a wave-energy converter. In this chapter, the design phase of a generic wave energy converter is analyzed from the location targeting perspective. Secondly, the Operation and Maintenance (O&M) parameters are analyzed on a global basis, in order to find the balance between resource and accessibility. Lastly, an analysis of the current economics of wave energy is performed. The effect of the uncertainties on met-ocean conditions on the finance of a particular wave energy project is further analysed. RESUMEN: Aunque la energía de las olas ha demostrado ser factible, la mayoría de prototipos se encuentran todavía en la fase de experimentación y ninguna tecnología ha sido confirmada con éxito. Por lo tanto, existe hoy en día un vacío de conocimiento en el análisis técnico-económico de los convertidores de energía de las olas. Por lo tanto, esta tesis trata de examinar en profundidad las cuestiones técnico-económicas relacionadas con la conversión de la energía de las olas. En primer lugar, debido a la falta de datos de producción de energía a largo plazo se ha desarrollado una metodología, computacionalmente eficiente, con el objetivo de obtener la series de potencia a largo plazo de un convertidor manera eficiente y precisa. En segundo lugar, se ha analizado la influencia de las condiciones meteoceanicas en el proceso /de diseño y operación de un convertidor. Los últimos fallos de algunos prototipos muestran una falta de la comprensión de la forma en que las condiciones meteoceanicas influyen en el proceso de diseño / funcionamiento de un convertidor de energía undimotriz. En este capítulo, la fase de diseño de un convertidor de energía de las olas genérico se analiza desde la perspectiva de la localización geográfica. En segundo lugar, los parámetros de operación y mantenimiento (O &M) se analizan a nivel global, con el fin de encontrar el equilibrio entre el recurso y la accesibilidad. Por último, se realiza un análisis financiero de algunos prototipos actuales de energía de las olas. Se estudia además el efecto de la incertidumbre de las condiciones de meteorología oceánica y las subvenciones en la financiación de un proyecto de energía de las olas.