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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.

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.

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.

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.

 Ejemplo: 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.

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.

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

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.

Pasado y presente

La practica Pelamis es el sistema de energía de ondas de las olas es el mas avanzado, con 3 prototipos ya instaurados en los países  Portugal y Escocia.

Igualmente, todavía estos están sujetos a impedimentos técnicos. Lo que es la gran violencia del mar en condiciones de una tormenta es probable que rompa los componentes físicos más fuertes. Para sobreponerse a esto, el uso de instauraciones sumergidas es una vía interesante de indagación.

El proyecto de Acción de Energía Marina en el año 2010 fue publicado por el Departamento de Energía y Clima del Reino Unido posee como finalidad ahorrar 17 millones de toneladas de CO 2 para el año 2030 y 60 millones de toneladas para los años 2030 2050.

Se dice que el proyecto se centra en el desarrollo de turbinas de marea y la restauración de la energía ondas de las olas, con la aspiración declarada de conseguir de las energías marinas del 15 al 20% de las necesidades de energía eléctrica que tenga el país.

Al día de hoy se están analizando más de 50 proyectos de energía de las olas en toda la tierra. Los proyectos  más exitosos pueden esperar un tiempo para el desarrollo a mayor escala.

El desarrollo de la energía de las olas.

Igualmente cada año, las olas desvanecen en la fachada del Atlántico el equivalente del consumo nacional de la electricidad, lo que le da a esta energía un  gran capacidad de crecimiento.

Conforme también con el Consejo Mundial de Energía, cerca de el 10% de la solicitud anual de electricidad en el mundo podría estar ya mas que cubierta por la producción de olas.

No obstante no se ha terminado ningún plan para la fabricación comercial de electricidad a largo plazo a también escala comercial, este sector está aumentando de manera veloz.

A demás, es una de las tecnologías que son más difíciles de llevar un control , esto es debido al entorno marino a menudo hostil que coacciona a los sistemas a  tener que soportar condiciones extremas que hacen mas corta  la vida útil de los elementos.

Las tecnologías que se situaran en los océanos son bastante pesadas y grandes, todo por poco poder. Por lo tanto, estas necesitan una gran inversión, pero al día de hoy están en desarrollo.

El instituto central de Nantes ha perfeccionado una plataforma de demostración y una de experimentación como lo es el proyecto SEM REV en Le Croisic, que este puede adaptar y probar prototipos de vía de energía de las olas, pero igualmente en las turbinas eólicas.

Son flotantes de tamaño pequeño. Un paso que es muy importante en el crecimiento de los distintos sistemas de compensación de energía de las olas.

¿Cuál es el potencial de la energía de las olas?

La capacidad  de las energías de las olas es relevante, porque la producción de la producción tendría que eventualmente acercarse a la de la energía hidroeléctrica  y las represas que son más importantes.

Por lo tanto, con un gran precio de edificación de la planta, es posible fabricar energía masivamente sostenible y de confiabilidad a un precio atractivo.

Sin embargo, todavía es demasiado pronto para hablar sobre el potencial de la energía de las olas, ya que están en fase experimental con una fuerte averiguación y desarrollo sobre este tema.

Todos los métodos presentados se encuentran al día de hoy en la fase de prueba, a gran escala, para así decidir cuál de estos sistemas será  más rentable y el más eficaz en la fabricación de esta energía marina.

A un plazo bastante corto, France Energies Marines pronostica que los precios de fabricación de la energía de las olas son cercanos a los de la energía de las mareas, es decir, que estos están entre 200 y 250 € / MWh. A modo de balance, el costo al consumidor final para un cliente en particular está actualmente entre los 130 € y 140 € / MWh en los costos regulados o de mercado.

Se habla que, el desafío de la averiguación y el desarrollo iniciados es encontrar un modelo cuyo precio de fabricación de energía confiable baje en las proporciones antes mencionadas. El horizonte previsto por la asociación para una fuerte implantación al mercado sería más bien a los 3 o 4 años.

Por hoy, los contratiempos técnicos y financieros relacionados con la energía de las olas están relacionados únicamente con:

  • Las instauraciones deben poder soportar las condiciones más extremas que se pueden hallar en el mar, como lo es una tormenta de fuerza 10. Hasta la fecha, se dice que algunos sistemas pueden sumergirse en condiciones climáticas adversas y fabricar energía.
  • El precio del enlace eléctrico para un sistema situado en alta mar y destinado a fabricar electricidad explotada a distancia tiene que ser rentable.
  • También Lo mismo se aplica al precio de la instauración en el entorno marítimo, asimismo incluido el costo de accesibilidad y traslado, el precio de anclar la unidad de fabricación y el costo de la instauración en sí.
  • El precio de cuidado esta en relación con un cambio diario en un entorno bastante agresivo para equipos de este modelo también debe ser rentable.

Así que, el potencial de la energía de las olas es, ante todo, la sentencia de estos problemas técnicos y también financieros. Su resolución dice que permitirá la transición a una creación significativa y los retornos de escala generados.

¿Cómo se organiza Europa en el tema?

El mercado en torno a la explotación de olas para fabricar energía es global y, por lo tanto, la indagación y el crecimiento se llevan a cabo en todo el continente Europeo y la tierra para conseguir resultados satisfactorios.

En el continente Europeo, son principalmente las industrias británicas las que están más involucradas en el crecimiento de esta prometedora energía. La colaboración pública significativa les ha dado una cierta ventaja tecnológica sobre sus  mismos vecinos en el resto del continente.

El Centro Europeo de Energía Marina plantea la provisión de lugares de prueba para así determinar los distintos prototipos de fabricación de energía ondas de las olas diseñados por los actores de la empresa. También En Francia, hay un lugar que está en prueba en el lado croisico, mientras que otros igualmente tienen lugar en España, Irlanda o Escocia.

 

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