La energía de las olas es la captura de energía de las olas del viento para realizar un trabajo útil , por ejemplo, generación de electricidad , desalinización de agua o bombeo de agua. Una máquina que explota la energía de las olas es un convertidor de energía de las olas (WEC).
La energía de las olas es distinta de la energía de las mareas , que captura la energía de la corriente causada por la atracción gravitacional del Sol y la Luna. Las olas y las mareas también son distintas de las corrientes oceánicas que son causadas por otras fuerzas, como el rompimiento de las olas , el viento , el efecto Coriolis , las coles y las diferencias de temperatura y salinidad .
La generación de energía undimotriz no es una tecnología comercial ampliamente empleada en comparación con otras fuentes de energía renovable establecidas, como la energía eólica , hidroeléctrica y solar . Sin embargo, ha habido intentos de utilizar esta fuente de energía desde al menos 1890 [1] principalmente debido a su alta densidad de potencia. A modo de comparación, la densidad de potencia de los paneles fotovoltaicos es de 1 kW / m 2 en la insolación solar máxima, y la densidad de potencia del viento es de 1 kW / m 2 a 12 m / s. Considerando que, la densidad de potencia anual media de las olas en, por ejemplo, la costa de San Francisco es de 25 kW / m 2 . [2]
En 2000, el primer dispositivo de energía undimotriz comercial del mundo, el Islay LIMPET se instaló en la costa de Islay en Escocia y se conectó a la red nacional . [3] En 2008, el primer multi-generador experimental agrícola de onda se abrió en Portugal en la Onda Parque Aguçadoura . [4]
Conceptos físicos
Las olas son generadas por el viento que pasa sobre la superficie del mar. Siempre que las olas se propaguen más lentamente que la velocidad del viento justo por encima de las olas, hay una transferencia de energía del viento a las olas. Tanto las diferencias de presión de aire entre el lado de barlovento como el de sotavento de la cresta de una ola , así como la fricción en la superficie del agua por el viento, hacen que el agua entre en el esfuerzo cortante provoca el crecimiento de las olas. [6]
La altura de las olas está determinada por la velocidad del viento, la duración del tiempo que ha estado soplando el viento, alcance (la distancia sobre la cual el viento excita las olas) y por la profundidad y topografía del fondo marino (que puede enfocar o dispersar la energía de las olas). ). Una velocidad del viento dada tiene un límite práctico coincidente sobre el cual el tiempo o la distancia no producirán olas más grandes. Cuando se alcanza este límite, se dice que el mar está "completamente desarrollado".
En general, las olas más grandes son más poderosas, pero la potencia de las olas también está determinada por la velocidad, la longitud de onda y la densidad del agua .
El movimiento oscilatorio es mayor en la superficie y disminuye exponencialmente con la profundidad. Sin embargo, para las ondas estacionarias ( clapotis ) cerca de una costa reflectante, la energía de las olas también está presente como oscilaciones de presión a gran profundidad, produciendo microsísmos . [6] Estas fluctuaciones de presión a mayor profundidad son demasiado pequeñas para ser interesantes desde el punto de vista de la energía de las olas.
Las olas se propagan en la superficie del océano y la energía de las olas también se transporta horizontalmente con la velocidad del grupo . La velocidad media de transporte de la energía de las olas a través de un plano vertical de ancho unitario, paralelo a la cresta de una ola, se denomina flujo de energía de las olas (o energía de las olas, que no debe confundirse con la potencia real generada por un dispositivo de energía de las olas).
Fórmula de energía de las olas
En aguas profundas donde la profundidad del agua es mayor que la mitad de la longitud de onda , el flujo de energía de las olas es [a]
con P el flujo de energía de onda por unidad de longitud de onda cresta, H m0 la altura de ola significativa , T ae la energía de onda período , ρ el agua densidad y g la aceleración por la gravedad . La fórmula anterior establece que la energía de las olas es proporcional al período de energía de las olas y al cuadrado de la altura de las olas. Cuando la altura significativa de las olas se expresa en metros y el período de las olas en segundos, el resultado es la potencia de las olas en kilovatios (kW) por metro de longitud de frente de onda . [7] [8] [9] [10]
Ejemplo: Considere un oleaje moderado del océano, en aguas profundas, a unos pocos kilómetros de la costa, con una altura de ola de 3 my un período de energía de las olas de 8 s. Usando la fórmula para resolver la potencia, obtenemos
lo que significa que hay 36 kilovatios de potencia potencial por metro de cresta de ola.
En tormentas importantes, las olas más grandes en alta mar tienen unos 15 metros de altura y tienen un período de unos 15 segundos. De acuerdo con la fórmula anterior, tales ondas transportan alrededor de 1,7 MW de potencia a través de cada metro de frente de onda.
Un dispositivo de energía de las olas eficaz captura la mayor cantidad posible del flujo de energía de las olas. Como resultado, las olas serán de menor altura en la región detrás del dispositivo de energía de las olas.
Energía undimotriz y flujo de energía undimotriz
En un estado del mar , la densidad de energía promedio (media) por unidad de área de las ondas de gravedad en la superficie del agua es proporcional al cuadrado de la altura de las olas, de acuerdo con la teoría de ondas lineales: [6] [11]
- [b] [12]
donde E es la densidad media de energía de las olas por unidad de área horizontal (J / m 2 ), la suma de la densidad de energía cinética y potencial por unidad de área horizontal. La densidad de energía potencial es igual a la energía cinética, [6] ambas contribuyen a la mitad de la densidad de energía de las olas E , como se puede esperar del teorema de equipartición . En las olas del océano, los efectos de la tensión superficial son insignificantes para longitudes de onda superiores a unos pocos decímetros .
A medida que las ondas se propagan, su energía se transporta. La velocidad de transporte de energía es la velocidad del grupo . Como resultado, el flujo de energía de las olas , a través de un plano vertical de ancho unitario perpendicular a la dirección de propagación de las olas, es igual a: [13] [6]
con c g la velocidad del grupo (m / s). Debido a la relación de dispersión para las ondas de agua bajo la acción de la gravedad, la velocidad de grupo depende de la longitud de onda λ , o de manera equivalente, en la onda de periodo T . Además, la relación de dispersión es función de la profundidad del agua h . Como resultado, la velocidad del grupo se comporta de manera diferente en los límites de aguas profundas y someras, y en profundidades intermedias: [6] [11]
Propiedades de las ondas de gravedad en la superficie de aguas profundas, aguas someras y a profundidades intermedias, según la teoría de ondas lineales | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
cantidad | símbolo | unidades | aguas profundas ( h > ½ λ ) | aguas poco profundas ( h <0.05 λ ) | profundidad intermedia (todas λ y h ) | |
velocidad de fase | Sra | |||||
velocidad de grupo [c] | Sra | |||||
proporción | - | |||||
longitud de onda | metro | para el período T dado , la solución de: | ||||
general | ||||||
densidad de energía de las olas | J / m 2 | |||||
flujo de energía de las olas | W / m | |||||
frecuencia angular | rad / s | |||||
número de onda | rad / m |
Características y oportunidades de las aguas profundas
Las aguas profundas se corresponden con una profundidad de agua mayor que la mitad de la longitud de onda, que es la situación común en el mar y el océano. En aguas profundas, las ondas de períodos más largos se propagan más rápido y transportan su energía más rápidamente. La velocidad del grupo de aguas profundas es la mitad de la velocidad de fase . En aguas poco profundas , para longitudes de onda superiores a unas veinte veces la profundidad del agua, como se encuentra con bastante frecuencia cerca de la costa, la velocidad del grupo es igual a la velocidad de fase. [14]
Historia
La primera patente conocida para utilizar la energía de las olas del océano se remonta a 1799 y fue presentada en París por Girard y su hijo. [15] Una de las primeras aplicaciones de la energía de las olas fue un dispositivo construido alrededor de 1910 por Bochaux-Praceique para iluminar y alimentar su casa en Royan , cerca de Burdeos en Francia. [16] Parece que este fue el primer dispositivo de energía de las olas del tipo de columna de agua oscilante. [17] Desde 1855 hasta 1973 ya se registraron 340 patentes solo en el Reino Unido. [15]
La búsqueda científica moderna de la energía de las olas fue iniciada por los experimentos de Yoshio Masuda en la década de 1940. [18] Probó varios conceptos de dispositivos de energía de las olas en el mar, con varios cientos de unidades utilizadas para alimentar las luces de navegación. Entre ellos estaba el concepto de extraer energía del movimiento angular en las articulaciones de una balsa articulada, que fue propuesto en la década de 1950 por Masuda. [19]
La crisis del petróleo de 1973 motivó un renovado interés por la energía de las olas . Varios investigadores universitarios reexaminaron el potencial para generar energía a partir de las olas del océano, entre los que se encuentran Stephen Salter de la Universidad de Edimburgo y Johannes Falnes del Instituto Noruego de Tecnología (luego se fusionó con la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología ), Michael E. McCormick de la Academia Naval de EE. UU. , David Evans de la Universidad de Bristol , Michael French de la Universidad de Lancaster , Nick Newman y CC Mei del MIT .
El invento de Stephen Salter de 1974 se conoció como el pato de Salter o pato que cabecea , aunque oficialmente se lo conoció como el pato de Edimburgo. En pruebas controladas a pequeña escala, el cuerpo curvo en forma de leva del Duck puede detener el 90% del movimiento de las olas y puede convertir el 90% de eso en electricidad dando un 81% de eficiencia. [20]
En la década de 1980, a medida que bajaba el precio del petróleo, la financiación de la energía undimotriz se redujo drásticamente. No obstante, se probaron en el mar algunos prototipos de primera generación. Más recientemente, tras el tema del cambio climático, hay nuevamente un creciente interés en todo el mundo por las energías renovables, incluida la energía de las olas. [21]
La primera instalación de prueba de energía marina del mundo se estableció en 2003 para impulsar el desarrollo de una industria de energía undimotriz y mareomotriz en el Reino Unido. Con sede en Orkney, Escocia, el Centro Europeo de Energía Marina (EMEC) ha apoyado el despliegue de más dispositivos de energía undimotriz y mareomotriz que en cualquier otro lugar del mundo. EMEC proporciona una variedad de sitios de prueba en condiciones reales del mar. Su sitio de prueba de olas conectado a la red está situado en Billia Croo, en el borde occidental del continente de las Orcadas, y está sujeto a toda la fuerza del Océano Atlántico con mares de hasta 19 metros registrados en el sitio. Los desarrolladores de energía undimotriz que están probando actualmente en el centro incluyen Aquamarine Power , Pelamis Wave Power y ScottishPower Renewables .
Tecnología moderna
Los dispositivos de energía de las olas generalmente se clasifican por el método utilizado para capturar o aprovechar la energía de las olas, por ubicación y por el sistema de toma de fuerza . Las ubicaciones son en la costa, cerca de la costa y en alta mar. Los tipos de toma de fuerza incluyen: ariete hidráulico , bomba de manguera elastomérica , bomba a tierra, turbina hidroeléctrica , turbina de aire [22] y generador eléctrico lineal . Al evaluar la energía de las olas como un tipo de tecnología, es importante distinguir entre los cuatro enfoques más comunes: boyas absorbentes puntuales, atenuadores de superficie, columnas de agua oscilantes y dispositivos de desbordamiento.
Boya de absorción puntual
Este dispositivo flota en la superficie del agua , sostenido en su lugar por cables conectados al lecho marino. El absorbedor puntual se define por tener un ancho de dispositivo mucho menor que la longitud de onda entrante λ. Un buen absorbedor puntual tiene las mismas características que un buen generador de olas. La energía de las olas se absorbe irradiando una ola con una interferencia destructiva a las olas entrantes. Las boyas utilizan la subida y bajada de las marejadas para generar electricidad de diversas formas, incluso directamente a través de generadores lineales , [23] o mediante generadores accionados por convertidores mecánicos lineales a rotativos [24] o bombas hidráulicas. [25] Los campos electromagnéticos generados por los cables de transmisión eléctrica y la acústica de estos dispositivos pueden ser motivo de preocupación para los organismos marinos. La presencia de las boyas puede afectar a los peces, los mamíferos marinos y las aves como posibles lugares de riesgo de colisión y de descanso menores. También existe la posibilidad de que se enreden en las líneas de amarre. La energía extraída de las olas también puede afectar la costa, por lo que se recomienda que los sitios permanezcan a una distancia considerable de la costa. [26]
Atenuador de superficie
Estos dispositivos actúan de forma similar a las boyas absorbentes puntuales antes mencionadas, con múltiples segmentos flotantes conectados entre sí y orientados perpendicularmente a las olas entrantes. El oleaje crea un movimiento de flexión, y ese movimiento impulsa las bombas hidráulicas para generar electricidad. Los efectos ambientales son similares a los de las boyas absorbentes puntuales, con la preocupación adicional de que los organismos puedan quedar atrapados en las articulaciones. [26]
Convertidor de sobretensión de onda oscilante
Estos dispositivos suelen tener un extremo fijo a una estructura o al lecho marino, mientras que el otro extremo se puede mover libremente. La energía se obtiene del movimiento relativo del cuerpo en comparación con el punto fijo. Los convertidores de sobretensión de onda oscilante suelen presentarse en forma de flotadores, aletas o membranas. Las preocupaciones ambientales incluyen un riesgo menor de colisión, arrecifes artificiales cerca del punto fijo, efectos de la fuerza electromotriz de los cables submarinos y la remoción de energía que afecta el transporte de sedimentos. [26] Algunos de estos diseños incorporan reflectores parabólicos como un medio para aumentar la energía de las olas en el punto de captura. Estos sistemas de captura utilizan el movimiento de subida y bajada de las olas para capturar energía. [27] Una vez que la energía de las olas se captura en una fuente de las olas, la energía debe transportarse hasta el punto de uso o hasta una conexión a la red eléctrica mediante cables de transmisión de energía . [28]
Columna de agua oscilante
Los dispositivos de columna de agua oscilante se pueden ubicar en tierra o en aguas más profundas en alta mar. Con una cámara de aire integrada en el dispositivo, el aire comprimido se hincha en las cámaras forzando el aire a través de una turbina de aire para crear electricidad . [29] Se produce un ruido significativo cuando se empuja el aire a través de las turbinas, lo que podría afectar a las aves y otros organismos marinos en las proximidades del dispositivo. También existe la preocupación de que los organismos marinos queden atrapados o enredados dentro de las cámaras de aire. [26]
Dispositivo de desbordamiento
Los dispositivos de desbordamiento son estructuras largas que utilizan la velocidad de las olas para llenar un depósito a un nivel de agua mayor que el océano circundante. La energía potencial en la altura del depósito se captura con turbinas de baja altura. Los dispositivos pueden estar en tierra o flotando en alta mar. Los dispositivos flotantes tendrán preocupaciones ambientales sobre el sistema de amarre que afecta a los organismos bentónicos , los organismos que se enredan o los efectos de la fuerza electromotriz producidos por los cables submarinos . También existe cierta preocupación con respecto a los bajos niveles de ruido de las turbinas y la eliminación de la energía de las olas que afectan al hábitat del campo cercano. [26]
Diferencial de presión sumergida
Los convertidores sumergidos basados en diferencial de presión son una tecnología comparativamente más nueva [30] que utiliza membranas flexibles (generalmente de caucho reforzado) para extraer la energía de las olas. Estos convertidores utilizan la diferencia de presión en diferentes lugares debajo de una ola para producir una diferencia de presión dentro de un sistema de fluido de toma de fuerza cerrado. Esta diferencia de presión se usa generalmente para producir flujo, que impulsa una turbina y un generador eléctrico. Los convertidores de presión diferencial sumergidos utilizan frecuentemente membranas flexibles como superficie de trabajo entre el océano y el sistema de toma de fuerza. Las membranas ofrecen la ventaja sobre las estructuras rígidas de ser compatibles y de baja masa, lo que puede producir un acoplamiento más directo con la energía de las olas. Su naturaleza compatible también permite grandes cambios en la geometría de la superficie de trabajo, que se puede utilizar para ajustar la respuesta del convertidor a condiciones específicas de oleaje y para protegerlo de cargas excesivas en condiciones extremas.
Se puede colocar un convertidor sumergido en el lecho marino o en el medio del agua. En ambos casos, el convertidor está protegido de las cargas de impacto de agua que pueden ocurrir en la superficie libre . Las cargas de las olas también disminuyen en proporción no lineal a la distancia debajo de la superficie libre. Esto significa que al optimizar la profundidad de inmersión para dicho convertidor, se puede encontrar un compromiso entre la protección contra cargas extremas y el acceso a la energía de las olas. Los WEC sumergidos también tienen el potencial de reducir el impacto en la navegación y las comodidades marinas, ya que no se encuentran en la superficie.
Convertidores flotantes en el aire
La reconocida necesidad de una mayor fiabilidad en la tecnología de convertidores de energía de las olas ha dado lugar a este grupo de conceptos. Los convertidores flotantes en el aire ofrecen una mayor confiabilidad potencial de los componentes de la maquinaria, ya que están ubicados sobre el agua del mar, donde se permite una fácil inspección y mantenimiento. En el n. ° 7 de la figura se muestran ejemplos de diferentes conceptos de convertidores flotantes en el aire. 7a) sistemas de extracción de energía del tipo de amortiguación de rodillos con turbinas en compartimentos que contienen agua dulce derramada; 7b) sistemas pendulares de eje horizontal; 7c) sistemas pendulares de eje vertical.
Efectos ambientales
Las preocupaciones ambientales comunes asociadas con el desarrollo de la energía marina incluyen:
- El riesgo de que las palas de las turbinas de marea golpeen a los mamíferos marinos y los peces ;
- Los efectos de los campos electromagnéticos y el ruido subacuático emitidos por los dispositivos de energía marina en funcionamiento;
- La presencia física de proyectos de energía marina y su potencial para alterar el comportamiento de mamíferos marinos, peces y aves marinas con atracción o evitación;
- El efecto potencial en el medio ambiente marino de campo cercano y campo lejano y en procesos como el transporte de sedimentos y la calidad del agua .
La base de datos de Tethys proporciona acceso a literatura científica e información general sobre los posibles efectos ambientales de la energía de las olas. [31]
Potencial
Se ha estimado que el recurso mundial de energía de las olas costeras es superior a 2 TW. [32] Los lugares con mayor potencial para la energía de las olas incluyen la costa occidental de Europa, la costa norte del Reino Unido y las costas del Pacífico de América del Norte y del Sur, África del Sur, Australia y Nueva Zelanda. Las zonas templadas del norte y del sur tienen los mejores sitios para capturar la energía de las olas. Los vientos del oeste predominantes en estas zonas son más fuertes en invierno.
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) ha realizado estimaciones para varias naciones del mundo con respecto a la cantidad de energía que podría generarse a partir de convertidores de energía de las olas (WEC) en sus costas. Para Estados Unidos en particular, se estima que la cantidad total de energía que se podría generar a lo largo de sus costas equivale a 1170 TWh por año, lo que representaría aproximadamente 10 kWh por ciudadano estadounidense por día. Eso es casi el 5% del consumo total de energía por ciudadano medio, incluidos el transporte y la industria. [33] Si bien esto suena prometedor, la costa a lo largo de Alaska representó aprox. 50% de la energía total creada dentro de esta estimación. Teniendo esto en cuenta, sería necesario contar con la infraestructura adecuada para transferir esta energía desde las costas de Alaska a los Estados Unidos continentales a fin de capitalizar adecuadamente la satisfacción de las demandas de energía de los Estados Unidos. Sin embargo, estos números muestran el gran potencial que tienen estas tecnologías si se implementan a escala global para satisfacer la búsqueda de fuentes de energía renovable.
Los WEC han sido sometidos a un examen riguroso a través de la investigación, especialmente en relación con su eficiencia y el transporte de la energía que generan. NREL ha demostrado que estos WEC pueden tener eficiencias cercanas al 50%. [33] Esta es una calificación de eficiencia fenomenal entre la producción de energía renovable. A modo de comparación, las eficiencias superiores al 10% en los paneles solares se consideran viables para la producción de energía sostenible. [34] Por lo tanto, un valor de eficiencia del 50% para una fuente de energía renovable es extremadamente viable para el desarrollo futuro de fuentes de energía renovable que se implementarán en todo el mundo. Además, se han realizado investigaciones para examinar los WEC más pequeños y su viabilidad, especialmente en relación con la producción de energía. Una investigación mostró un gran potencial con dispositivos pequeños, que recuerdan a las boyas, capaces de generar más de 6 MW de potencia en diversas condiciones de olas y oscilaciones y tamaño del dispositivo (hasta una boya aproximadamente cilíndrica de 21 kg). [35] Incluso más investigaciones han llevado al desarrollo de versiones más pequeñas y compactas de los WEC actuales que podrían producir la misma cantidad de energía mientras utilizan aproximadamente la mitad del área necesaria como dispositivos actuales. [36]
Desafíos
Existe un impacto potencial en el medio marino. La contaminación acústica, por ejemplo, podría tener un impacto negativo si no se monitorea, aunque el ruido y el impacto visible de cada diseño varían mucho. [9] Se están estudiando otros impactos biofísicos (flora y fauna, regímenes de sedimentos y estructura y flujos de la columna de agua) de la ampliación de la tecnología. [37] En términos de desafíos socioeconómicos, las granjas de olas pueden resultar en el desplazamiento de pescadores comerciales y recreativos de los caladeros productivos, pueden cambiar el patrón de alimentación de la arena de la playa y pueden representar peligros para la navegación segura. [38] Además, la infraestructura de apoyo, como las conexiones a la red en alta mar, no está ampliamente disponible. [39] Los despliegues costa afuera de WEC y subestaciones submarinas se someten a procedimientos complicados, que pueden generar un estrés excesivo en las empresas que trabajan en estas aplicaciones. En 2019, por ejemplo, la filial de producción sueca Seabased Industries AB fue liquidada debido a "grandes desafíos en los últimos años, tanto prácticos como financieros". [40]
Granjas de olas
Un grupo de dispositivos de energía de las olas desplegados en la misma ubicación se denomina granja de energía de las olas, granja de energía de las olas o parque de energía de las olas. Las granjas de olas representan una solución para lograr una mayor producción de electricidad. Los dispositivos de un parque van a interactuar entre sí de forma hidrodinámica y eléctrica, según el número de máquinas, la distancia entre ellas, el trazado geométrico, el clima de olas, la geometría local, las estrategias de control. El proceso de diseño de un parque de energía undimotriz es un problema de optimización múltiple con el objetivo de obtener una alta producción de energía y bajos costos y fluctuaciones de energía. [41]
Proyectos de granja de olas
Australia
- Bombora Wave Power [42] tiene su sede en Perth, Australia Occidental y actualmente está desarrollando el convertidor de membrana flexible mWave [43] . Bombora se está preparando actualmente para un proyecto piloto comercial en Peniche, Portugal , y tiene una oficina en Pembrokeshire Docks. [44]
- Una granja de olas CETO frente a la costa de Australia Occidental ha estado operando para demostrar la viabilidad comercial y, después de la aprobación ambiental preliminar, se sometió a un mayor desarrollo. [45] [46] A principios de 2015, se conectó a la red un sistema de varios megavatios y $ 100 millones, y toda la electricidad se compró para alimentar la base naval HMAS Stirling . Dos boyas totalmente sumergidas que están ancladas al lecho marino , transmiten la energía del oleaje oceánico a través de la presión hidráulica en tierra; para impulsar un generador de electricidad y también para producir agua dulce. A partir de 2015[actualizar]Está prevista la instalación de una tercera boya. [47] [48]
- Ocean Power Technologies ( OPT Australasia Pty Ltd ) está desarrollando un parque de olas conectado a la red cerca de Portland, Victoria, a través de una central de energía de olas de 19 MW. El proyecto ha recibido una subvención de 66,46 millones de dólares australianos del Gobierno Federal de Australia. [49]
- Oceanlinx planeó un demostrador a escala comercial frente a la costa de Australia del Sur en Port MacDonnell . La empresa entró en suspensión de pagos en 2014. Su dispositivo, el greenWAVE , tenía una capacidad eléctrica nominal planificada de 1MW. El proyecto fue apoyado por ARENA a través del Programa de Renovables Emergentes. El dispositivo greenWAVE era una estructura de gravedad de pie, que no requería anclaje ni preparación del lecho marino y no tenía partes móviles debajo de la superficie del agua. [50]
- Wave Swell Energy [51] está instalando una unidad generadora de olas de prueba en el puerto de Grassy , King Island . [52] [53] Es una unidad de 200 kW que se conectará a la microrred existente de la isla , que también utiliza energía eólica, solar, batería y diesel. [54]
Portugal
- El Aguçadoura Wave Granja fue el primero del mundo en la granja de onda . Estaba ubicado a 5 km (3 millas) de la costa cerca de Póvoa de Varzim , al norte de Oporto , Portugal. La granja fue diseñada para utilizar tres convertidores de energía de las olas Pelamis para convertir el movimiento de las olas de la superficie del océano en electricidad, con un total de 2,25 MW de capacidad instalada total. La granja generó electricidad por primera vez en julio de 2008 [55] y fue inaugurada oficialmente el 23 de septiembre de 2008 por el Ministro de Economía portugués. [56] [57] La granja de olas se cerró dos meses después de la apertura oficial en noviembre de 2008 como resultado del colapso financiero de Babcock & Brown debido a la crisis económica mundial. Las máquinas estaban fuera del sitio en este momento debido a problemas técnicos y, aunque se resolvieron, no han regresado al sitio y fueron desechadas posteriormente en 2011 cuando la tecnología pasó a la variante P2 suministrada a E.ON y Scottish Renewables . [58] Una segunda fase del proyecto prevista para aumentar la capacidad instalada a 21 MW utilizando otras 25 máquinas Pelamis [59] está en duda tras el colapso financiero de Babcock.
Suecia
- El grupo de investigación de energía undimotriz de la Universidad de Uppsala diseñó una tecnología de conversión de energía undimotriz de generador lineal . El primer dispositivo a gran escala se instaló y probó en 2006 en un sitio de prueba de investigación en las afueras de la ciudad de Lysekil en la costa oeste de Suecia. Junto con los estudios de producción de energía, también se están estudiando los estudios relacionados con la influencia de la maquinaria de energía undimotriz en el medio marino. [60] [61]
Reino Unido
- El Islay LIMPET se instaló y conectó a National Grid en 2000 y es la primera instalación comercial de energía undimotriz del mundo. Fue desmantelado en 2012 y Wavegen, la empresa que lo fabricó, cerró en 2013. [62]
- La financiación de un parque de olas de 3 MW en Escocia fue anunciada el 20 de febrero de 2007 por el Ejecutivo escocés , a un costo de más de 4 millones de libras , como parte de un paquete de financiación de 13 millones de libras esterlinas para energía marina en Escocia . La primera máquina se lanzó en mayo de 2010. [63] La empresa Pelamis, responsable del proyecto, entró en administración en 2014. [64]
- Se ha construido una instalación conocida como Wave hub en la costa norte de Cornwall, Inglaterra, para facilitar el desarrollo de la energía de las olas. El concentrador Wave actuará como un cable de extensión gigante, permitiendo que conjuntos de dispositivos generadores de energía undimotriz se conecten a la red eléctrica. El hub Wave inicialmente permitirá conectar 20 MW de capacidad, con una potencial expansión a 40 MW . Cuatro fabricantes de dispositivos han expresado en 2008 [ necesita actualización ] su interés en conectarse al concentrador Wave. [65] [66] Los científicos han calculado que la energía de las olas recolectada en Wave Hub será suficiente para alimentar hasta 7.500 hogares. El sitio tiene el potencial de ahorrar emisiones de gases de efecto invernadero de aproximadamente 300.000 toneladas de dióxido de carbono en los próximos 25 años. [67] Wave Hub fue criticado [¿ por quién? ] en 2018 después de que no pudo producir electricidad conectada a la red. [68]
- Un estudio de 2017 de la Universidad de Strathclyde y el Imperial College se centró en el fracaso en el desarrollo de dispositivos de energía undimotriz "listos para el mercado", a pesar de un impulso del gobierno del Reino Unido de más de £ 200 millones en los 15 años anteriores, y en cómo mejorar la efectividad del apoyo futuro del gobierno. [69]
- Un dispositivo a escala 1/3, diseñado por AMOG Consulting, se implementó con éxito en el verano europeo de 2019 en FaBTest. El apoyo financiero para el despliegue provino del esquema Marine-i bajo la Subvención de Desarrollo Regional de la Unión Europea y la Compañía de Desarrollo de Cornwall. El dispositivo fue construido por Mainstay Marine en Gales, instalado por KML de SW England y probado en tanques en AMC / University of Tasmania y University of Plymouth. [70] [71] Tiene un casco en forma de barcaza con un péndulo en el aire sintonizado para absorber el movimiento de las olas, en lugar del casco. Una toma de fuerza está situada en la parte superior del péndulo con electricidad generada y disipada localmente a través de calentadores de inmersión sumergidos en el agua de mar. La potencia máxima del dispositivo es de 75 kW.
Estados Unidos
- Reedsport, Oregon: un parque comercial de olas en la costa oeste de los Estados Unidos ubicado a 4 km de la costa cerca de Reedsport, Oregon . La primera fase de este proyecto es para diez PB150 PowerBuoys , o 1,5 megavatios. [72] [73] El parque de olas Reedsport estaba programado para su instalación en la primavera de 2013. [74] En 2013, el proyecto se detuvo debido a problemas legales y técnicos. [75]
- Kaneohe Bay Oahu , Hawaii - Sitio de prueba de energía undimotriz de la Marina (WETS) que está probando actualmente el dispositivo de energía undimotriz Azura [76] El dispositivo de energía undimotriz Azura es un convertidor de energía undimotriz de 45 toneladas ubicado a una profundidad de 30 metros (98 pies) en Kaneohe Bay . [77]
Patentes
- Solicitud de patente de la OMPI WO2016032360 - 2016 Sistema de almacenamiento por bombeo - Solicitud de patente "Energía hidroeléctrica amortiguadora de presión"
- Patente de EE . UU . 8.806.865 - 2011 Dispositivo de aprovechamiento de energía de las olas del océano - Patente híbrida de pato de Pelamis / Salter
- Patente de Estados Unidos 3.928.967 - 1974 Aparato y método de extracción de energía de las olas - La patente original "Salter's Duck"
- Patente de Estados Unidos 4.134.023 - 1977 Aparato para su uso en la extracción de energía de las olas en el agua - Método de Salter para mejorar la eficiencia del "pato"
- Patente de EE . UU . 6,194,815 - 1999 Generador de energía eléctrica rotatoria piezoeléctrica
- Patente de EE.UU. 1.930.958 - Motor de olas de 1932- Planta de energía oceánica Parsons - Herring Cove Nueva Escocia - marzo de 1925. La primera planta comercial del mundo en convertir la energía de las olas del océano en energía eléctrica. Diseñador - Osborne Havelock Parsons - nacido en 1873 Petitcodiac, New Brunswick.
- Convertidores de energía de las olas que utilizan diferencias de presión US 20040217597 A1 - 2004 Convertidores de energía de las olas que utilizan diferencias de presión [78]
Ver también
- Energía marina
- Energía undimotriz en Nueva Zelanda
- Energía de las olas en Escocia
- Conversión de energía térmica oceánica
- Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables (OEERE)
- Consumo energético mundial
- Lista de centrales de energía undimotriz
- Lista de proyectos de energía undimotriz
Temas relacionados con el acceso a portales |
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Notas
- ^ El flujo de energía es con la velocidad del grupo, ver Herbich, John B. (2000). Manual de ingeniería costera . Profesional de McGraw-Hill. A.117, ecuación. (12). ISBN 978-0-07-134402-9. La velocidad del grupo es , consulte la tabla colapsada " Propiedades de las ondas de gravedad en la superficie de aguas profundas, aguas someras ya profundidad intermedia, según la teoría de ondas lineales " en la sección " Energía de las olas y flujo de energía de las olas " a continuación.
- ^ Aquí, el factor de ondas aleatorias es 1 ⁄ 16 , a diferencia de 1 ⁄ 8 para ondas periódicas, como se explica a continuación. Para una onda sinusoidal de pequeña amplitud con amplitud de onda la densidad de energía de las olas por unidad de área horizontal es o usando la altura de la ola para ondas sinusoidales. En términos de la varianza de la elevación de la superficie la densidad de energía es . Volviendo a las ondas aleatorias, la última formulación de la ecuación de la energía de las olas en términos detambién es válido (Holthuijsen, 2007, p. 40), debido al teorema de Parseval . Además, la altura de ola significativa se define como, lo que lleva al factor 1 ⁄ 16 en la densidad de energía de las olas por unidad de área horizontal.
- ^ Para determinar la velocidad del grupo, la frecuencia angular ω se considera en función del número de onda k , o equivalentemente, el período T en función de la longitud de onda λ .
Referencias
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enlaces externos
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- Tetis : la base de datos de Tetis del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico