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Energía de Ondas

energía de ondas

La energía de ondas se refiere a la producción de energía eléctrica a partir de las olas.

Es decir, de las sucesivas olas que nacen del efecto del viento en la superficie del mar y que a veces se propagan en distancias muy largas.

Existen diferentes dispositivos para explotar esta energía.

Muchos sistemas están actualmente bajo estudio, algunos ya están en el mercado pero ninguno ha alcanzado la etapa de madurez industrial.

Operación Técnica

Existe un vasto inventario de soluciones de olas, algunas de las cuales están sumergidas, otras instaladas en la superficie, en la costa o en alta mar.

Los sistemas de captura de energía varían de un prototipo a otro:

*Energía mecánica en la superficie (ondulaciones) o debajo del agua (traducciones o movimientos orbitales).

*Variaciones de presión en el paso de las olas (variaciones de altura del agua).

*Captura física de un cuerpo de agua (a través de un depósito).

Los procesos existentes o en estudio se pueden clasificar en 6 sistemas principales (de los cuales hemos formulado libremente el título).

La cadena flotante articulada (o “serpiente de mar”) 

Sistema consistente en una serie de flotadores largos que se alinean en la dirección del viento perpendicular a las olas y cuya cabeza está anclada al fondo del mar mediante un cable.

Las olas crean una oscilación de la cadena.

Esta oscilación se explota en las juntas para comprimir un fluido hidráulico que a su vez impulsa una turbina. Este es el método más conocido que usa energía de onda.

energía de ondas

Ejemplo: estructura Pelamis, inicialmente probada en Portugal, con una potencia de 750 kW.

Está compuesto por 5 flotadores articulados, pesa 1.350 toneladas y tiene una longitud total de 180 metros y un diámetro de 4 metros.

La pared oscilante sumergida

Sistema giratorio impulsado por el movimiento orbital del agua en el paso de las olas.

Estas oscilaciones permiten accionar bombas para comprimir y turbinar un fluido hidráulico.

 energía de ondas

Ejemplo: prototipos de ostras, desarrollados por Aquamarine Power y probados en Escocia (Oyster 1 con una potencia de casi 300 kW probado desde 2009, Oyster 2 planificado con una potencia de 2,4 MW).

La columna con oscilación vertical

Estructura flotante colocada en la superficie del mar y que transforma todos los movimientos horizontales o verticales en contrapesos (elementos que utilizan la fuerza centrífuga para crear un trabajo).

La energía asociada con los pesos flotantes en movimiento se usa para impulsar una bomba y presurizar un fluido hidráulico que luego permite que la turbina gire, lo que a su vez impulsa a un alternador.

Una variante posible es usar el desplazamiento directamente para conducir el alternador.

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Ejemplo: sistema Wavebob para energía de ondas, desarrollado desde 1999 y probado desde 2006 en Irlanda.

El sensor de presión sumergido

Un sistema de fondo marino anclado que utiliza el movimiento de la onda orbital para comprimir un fluido hidráulico.

El sensor más fácil de usar es un globo.

Es posible construir una red de sensores y recolectar el fluido comprimido en el suelo donde está turbinado para producir electricidad.

 energía de ondasEjemplo: prototipos CETO para energía de ondas, desarrollados por Carnergie en Australia (unidad CETO III en fase de comercialización desde 2009 con proyectos internacionales, un prototipo de este tipo está inmerso actualmente por EDF en las aguas de la isla de Reunión).

En los siguientes sistemas, menos piezas mecánicas se están moviendo, lo que puede contribuir a una mayor fiabilidad.

La columna de agua 

Estructura flotante hecha de acero u hormigón, abierta en la base y cerrada en la parte superior.

Las olas suben y bajan el nivel del agua en la columna.

Esto tiene el efecto de comprimir y descomprimir alternativamente el aire atrapado en la parte superior de la columna.

El aire luego activa una turbina de dos vías para producir electricidad.

Este sistema se puede instalar en alta mar o en la costa.

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Ejemplos: prototipo Oceanlinx para energía de ondas, desarrollado en Australia, con una potencia de 450 kW.

La trampa de ruptura

Sistema de cruce que retiene agua de los picos de las olas, creando sobrepresión en el tanque.

El volumen de agua atrapada es turbinado.

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Ejemplo: el demostrador Wave Energy SCG, para energía de ondas (generador de cono de ranura) probado en Noruega.

Apuestas

Varios sistemas se están evaluando actualmente en varios sitios de prueba de energía de ondas, incluido el Centro Europeo de Energía Marina (EMEC), ubicado en Escocia en Billia Croo, sin que sea posible anticipar qué sector tecnológico será el más importante.

Cada sector debe tener en cuenta la solidez del sistema desplegado, su escala física en relación con la potencia y, por supuesto, el costo estimado del MWh de electricidad producida.

Las principales dificultades que enfrentan las instalaciones de oleaje se refieren a:

  • Alta confiabilidad y resistencia a condiciones de tormenta extremas (sabiendo que para algunos sistemas existen procedimientos de evitación, como la inmersión total);
  • Conexión eléctrica en alta mar para sistemas que consideran la operación offshore costa afuera;
  • Anclaje, instalación y accesibilidad en el ambiente marino;
  • Corrosión e incrustaciones (acumulación de depósitos de origen biológico de diferentes orígenes en la superficie).

Como los sistemas de oleaje no están maduros, sus costos de producción de electricidad siguen siendo difíciles de evaluar.

Dependen en gran medida del costo de fabricación, instalación y mantenimiento de los sistemas.

Así como de su eficiencia de generación, es decir, la relación entre la potencia realmente entregada en promedio para todas las condiciones del estado del mar combinada con la capacidad teórica de producción a plena potencia ( relación llamada factor de carga ).

Muchas empresas del Reino Unido están involucradas en el desarrollo de estos sistemas y parecen haber ganado cierta ventaja tecnológica a través de activos de apoyo público, pero otras compañías europeas, estadounidenses, canadienses y australianas también se encuentran entre los principales actores.

Creado en 2003, el Centro Europeo de Energía Marina (EMEC) ofrece sitios de prueba para prototipos de energía undimotriz junto con empresas especializadas.

Se están creando otros sitios en Irlanda, España y Francia.

Unidades de medida y figuras clave

  • El recurso de la ola puede explotarse en grandes superficies marinas. La capacidad de producción global se estima en entre 2,000 y 8,000 TWh / año.
  • En Europa, se estima en 150 TWh / año, con una potencia promedio en la costa atlántica de 45 kW por metro lineal de frente de onda costa afuera (25 kW por metro cerca de la costa).
  • La evaluación del potencial de la energía eléctrica del origen de las olas en Gran Bretaña es de 50 TWh por año, el equivalente a la producción de 5 reactores nucleares.

Área de aplicación

energía de onda

Mapa de potencial de energía de las olas que muestra la potencia media en kW / metro lineal de frente de onda

 

Actualmente se están estudiando más de 50 proyectos de energía de las olas en todo el mundo. El más exitoso de ellos puede aspirar al desarrollo en una escala mayor.

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