ENERGÍA UNDIMOTRIZ
Dos de las tres máquinas
P-750, en el puerto de Peniche, Portugal.
La energía undimotriz, o
energía olamotriz,: es la energía que permite la obtención de electricidad a
partir de energía mecánica generada por el movimiento de las olas. Es uno de
los tipos de energías renovables con más recientes estudios, y presenta enormes
ventajas frente a otras energías renovables debido a que en ella se presenta
una mayor facilidad para predecir condiciones geológicas óptimas que permitan
la mayor eficiencia en sus procesos. Es más fácil llegar a predecir condiciones
óptimas de oleaje, que condiciones óptimas en vientos para obtener energía eólica,
ya que su variabilidad es menor.
Este tipo de tecnología de
energía fue inicialmente trabajada e implementada en la década de 1980, y ha
ido teniendo gran acogida, debido a sus características renovables, y su enorme
viabilidad de implementación en un futuro próximo. Su implementación se hace aún
más viable entre las latitudes 40° y 60° por las características del oleaje.
Se define a la energía undimotriz a aquella que es obtenida a través de la captación de la energía cinética contenida en el movimiento de las aguas de los océanos y mares. Las olas son el resultado del efecto del viento sobre la superficie del agua. Este viento se origina a partir de la principal entrada de energía del planeta: la energía del sol. La energía contenida en el movimiento oscilatorio de las aguas de los océanos es enorme. En ciertos lugares donde la actividad de las olas es abundante, la energía cinética almacenada en este movimiento supera los 70MW/km2.
En teoría, podría especularse con la construcción de enormes estaciones captadoras y generadoras de energía eléctrica basadas en el movimiento de las olas pero existen varios factores que condicionan negativamente su implementación. El principal problema consiste en que el tamaño y la frecuencia de las olas no son constantes ni predecibles como ocurre, por ejemplo, con las mareas. Esto genera un claro problema de ajuste entre la oferta y la demanda de la energía generada. Por esta razón la energía obtenida de las olas todavía se encuentra en fase de experimentación y por el momento se ha restringido a sistemas y prototipos de pequeña escala.
Identificar las zonas donde se generan olas de mayor tamaño resulta de extrema relevancia a la hora de planificar y desplegar equipamiento de captación de energía undimotriz. Teniendo en cuenta que la formación de las olas tiene estrecha relación con los vientos de superficie, es correcto inferir que las zonas con mayor factibilidad para emplazamientos undimotrices se encuentran comprendidas entre los 40º y 60º grados de latitud en ambos hemisferios.
VIABILIDAD ECONÓMICA
Actualmente esta energía ha
sido implementada en muchos de los paises desarrollados, logrando grandes
beneficios para las economías de estos paises, debido al alto porcentaje de
energía que suple con relación al total de energía que demandan al año.
En Estados Unidos. Se estima
que en Estados Unidos alrededor de 55TWh por año son suplidos por energías
provenientes del movimiento de las olas. Dicho valor es un 14% del valor total
energético que demanda el pais al año.
En Europa. Se sabe que en
Europa alrededor de 280TWh son provenientes de energías generadas por
movimiento de las olas en el año.
REQUERIMIENTOS
Aun cuando el trabajo y
estudio realizado alrededor de este tipo de energía renovable es bastante bajo
con relación a otras energías renovales, aparte de los costos de inversión
necesarios para la implementación de los equipos y herramientas que permitan el
correcto funcionamiento para obtener energía eléctrica a partir del movimiento
de las olas, es necesario tener una serie de condiciones geológicas para su
optimo uso:
PROFUNDIDAD
Según estudios realizados a
lo largo de la historia con respecto a esta energía renovable, se sabe que la
cantidad de energía que se puede obtener a partir de ella, es proporcional al
periodo de oscilación de las olas, al igual que al cuadrado de la amplitud de
estas. Por tal razón se sabe que este tipo de características se hallan en
territorios marítimos con profundidades entre 40 y 100 metros. Entre dichas
profundidades las características de las olas resultan ser óptimas para la
energía undimotriz.
Los equipos de mayor uso en
la actualidad para la implementación de este tipo de energía son:
FLOTADORES
Estos se encuentran sujetos
al fondo mediante un anclaje o un peso sumergido.
Dispositivos móviles
articulados
Estos dispositivos siguen el
movimiento de las olas que actúan sobre un generador hidráulico. Es un aparato
flotante de partes articuladas que obtiene energía del movimiento relativo
entre estas partes. Como la serpiente marina Pela-mis.
NEUMÁTICOS
Un volumen de agua contenido
dentro de un tubo curvado (OWC HORIZONTAL - COLUMNA DE AGUA OSCILANTE
HORIZONTAL inventada por Jorge Egúsquiza Loayza de Lima- Perú) sobre un bote o
plataforma, cuando la ola hace oscilar al bote o plataforma, el volumen de agua
contenido dentro del tubo oscila y empuja el aire hacia la turbina wells
ubicada en un extremo del tubo, en el otro extremo sucede lo inverso, se
produce un vacío y el aire al ocuparlo acciona la otra turbina. Basada en el
principio de conservación del nivel.
DEPÓSITOS
Un pozo con la parte
superior hermética y la berruga comunicada con el mar. En la parte superior hay
una pequeña abertura por la que sale el aire expulsado por las olas. Se
aprovecha la energia cinética moviendo una turbina, para generar la
electricidad.
CLASIFICACIÓN
DE DISPOSITIVOS
DISPOSITIVOS
DE COLUMNA DE AGUA OSCILANTE
Estos funcionan con una
turbine de aire que se encuentra ensamblada a un generador . Esta estructura
normalmente se encuentra ubicada en la costa. Su parte inferior se encuentra
sumergida que se abra hacia el oleaje, en su parte superior contiene una cámara
de aire. El aire se desplaza por la columna de agua generando un movimiento en
la turbina ubicada en la parte alta del dispositivo. Se utiliza energía
neumática para generar energía mecánica.
DISPOSITIVOS
OSCILANTES
Estos funcionan con un motor
hidráulico, turbina hidráulica y un generador eléctrico lineal.
FLOTADORA
Estas boyas contienen un
sistema hidráulico el cual acciona un generador gracias al constante movimiento
del oleaje ya que éste hace que se genere un movimiento relativo entre el
mástil y el flotador. La salida eléctrica se lleva hasta una subestación
ROTACIÓN
Este sistema está formado
por un módulo que se encuentra anclado al fondo marino y mediante las
oscilaciones se accionan unos pistones que logran una transformación
hidroeléctrica. Están constituidos principalmente por una estructura articulada
que en las conexiones de los nodos dispone de un sistema hidráulico el cual
actúa sobre un generador eléctrico. Esta tecnología es comercial ya que por
medio de 30 de estos aparatos se podría brindar energía a 20.000 hogares
TRASLACION
LINEAL
Estos sistemas están
constituidos por dos partes: Una se encuentra fija sobre el fondo marino, y la
otra se mueve de manera vertical por la variación de presiones hidrostáticas
bajo el agua por las olas.
Aprovechando la energía
potencial de las olas, los aparatos reciben esta energía mover unas turbinas
hidráulicas. El deposito se encuentra ubicado un nivel encima del mar al cual a
través de una rampa ingresan las olas, a continuación pasan por
ESTRUCTURA
FLOTANTE: WAVE DRAGON
Este sistema es similar al
de la estructura fija, la diferencia es que se trata de una estructura
flotante.
EL
CASO DE ESPAÑA
En España aún no se
aprovecha este tipo de energía comercialmente. Sólo en Cantabria y en el País
Vasco, en fase piloto, existen dos centrales: en Santoña y en Motrico. Así
mismo existe un proyecto para instalar una planta undimotriz en Granadilla
(Tenerife).1
SANTOÑA
(CANTABRIA)
Su funcionamiento se basa en
aprovechamiento de la energía de la oscilación vertical de las olas a través de
unas boyas eléctricas que se elevan y descienden sobre una estructura similar a
un pistón, en la que se instala una bomba hidráulica. Como consecuencia del
movimiento el agua entra y sale de la bomba e impulsa un generador que produce
la electricidad. La corriente se transmite a tierra mediante un cable
submarino.
Iberdrola, la promotora, ha
instalado 10 boyas, sumergidas 40 metros (de profundidad), a distancias entre
1,5 y 3,0 kilómetros la costa, en una superficie de unos 2 000 km2. La potencia
total de las boyas es de 1,5 MW, que suben y bajan al vaivén de las olas,
enrollan y desenrollan un cable, que mueve un generador de energía. Según sus
promotores, las ventajas principales de este sistema son
a) seguridad (por su
ubicación sumergida)
b) mayor durabilidad
c) impacto ambiental
mínimo.2
Central undimotriz de
Motrico
CENTRAL
UNDIMOTRIZ DE MOTRICO.
La central undimotriz de
Motrico se ubica en la población guipuzcoana de Motrico en el País Vasco. Se
inauguró el 8 de julio de 2011, consta de 16 turbinas con una potencia total de
296 kW capaces de producir 970 MWh al año. Es primera planta comercial de
energía undimotriz a nivel mundial.
Esta planta está ubicada en
el dique exterior de abrigo del puerto de Motrico y utiliza la tecnología
denominada columna de agua oscilante (OWC, Oscilating Water Column) con la cual
la corriente de aire que se produce cuando el nivel del agua en unas celdas
cerradas asciende y desciende debido al movimiento de las olas mueven sendas
turbinas.
El proyecto pertenece al
Ente Vasco de la Energía, EVE y tuvo un coste de 6,7 millones de euros de los
cuales el gobierno vasco aportó 2,73 siendo el coste de la central de 2,3
millones y el del dique en el que se ubica de 4,4 millones de euros. La
instalación la realizó la empresa escocesa Wavegen que pertenece al grupo Voith
cuya división Voith Siemens Hydro Power Generation ha desarrollado la
tecnología mareomotriz OWC (columna de agua oscilante). Las turbinas fueron
fabricadas en la planta que esta empresa tiene en la localidad guipuzcoana de
Tolosa.
DIFICULTADES
DE IMPLEMENTACIÓN
Uno de los problemas
técnicos importantes consiste en cómo absorber la energía mecánica, que incide
en un campo aleatorio de velocidades, en energía eléctrica apta para su
conexión a la red eléctrica.
El alto costo económico de
la inversión inicial demanda que el periodo de amortización de estas centrales
sea largo.
Su utilización se
circunscribe a zonas costeras o próximas a la costa, por mayor erogación
económica que implicaría transportar la energía obtenida a lugares del
interior.
Otro inconveniente es el
impacto ambiental debido a las instalaciones, que requieren modificación del
paisaje para su construcción. Se ha de disponer de mucho espacio para albergar
las enormes turbinas, lo cual involucra un impacto ecológico sobre los
ecosistemas, habitualmente costeros.
La tecnología disponible hasta el momento define tres diferentes sistemas para convertir la energía de las olas en energía eléctrica:
1- Dispositivos Flotantes Amarrados
Este tipo de dispositivo flota en la superficie del océano amarrado al lecho marino por cuerdas o cables que pueden estar tensos o sueltos, dependiendo del sistema. El captador mecánico debe resistir el movimiento de las olas para generar energía: parte de la máquina necesita moverse mientras que otra parte debe quedar inmóvil. En este tipo de dispositivo, el amarre es fundamental y está dispuesto de tal manera que el movimiento de las olas solo mueva una parte de la máquina. La electricidad se genera entonces a partir del movimiento oscilatorio de la parte móvil que acompaña las olas.
Sistemas Undimotrices por Dispositivos Flotantes Amarrados. Figuras: 1,2,3
2- Sistemas de Columnas de Agua Oscilantes
Estos sistemas funcionan basados en una estructura hueca parcialmente sumergida en el agua y con una abertura expuesta por debajo de la linea del agua. Por encima de este nivel se genera una gran cámara de aire que varia en tamaño al estar sometida a la fluctuación de nivel del agua por efecto de las olas. Este aire atrapado en la estructura sufre violentos compresiones por efecto del llenado de agua en la cámara y es canalizado a través de ductos que mueven turbinas bidireccionales.
El efecto aerodinámico producido es de igual intensidad cuando el agua que ingreso se retira de la cámara. El reingreso de aire desde el exterior vuelve a rotar las turbinas emplazadas en los ductos y así el ciclo se cierra esperando el ingreso de una nueva ola.
Sistemas de Generación por Columna de Agua Oscilante. Figuras 1,2,3
3- Sistemas de Superficies Articuladas.
Este sistema se basa en aprovechar mecánicamente el movimiento de las olas a través de dispositivos de gran extensión que copian la rugosidad de la superficie del agua articulando movimientos de bisagras. La diferencia de nivel relativo entre distintos puntos de la maquina hacen girar bisagras y puntos de quiebre donde se encuentran sistemas hidráulicos que al ser accionados bombean fluidos que hacen girar generadores eléctricos.
La principal ventaja de este tipo de dispositivos es que no necesitan estar fijados al lecho marino y solo funcionan con la diferencia de nivel relativa del agua. Esto permite emplazamientos a distintos tipos de profundidades y distancias de la costa.
Convertidor de energía de las olas Pelamis. Figuras: 1,2,3,4
Sistema de Generación por Plano Articulado. Figura 1
CONCUSION
• El aprovechamiento de esta fuerza se lleva investigando desde hace un
tiempo relativamente corto, porlo que los dispositivostienen un amplio
margen de evolución.
• Se trata de una energía limpia,totalmente renovable,silenciosa y poco
visible.
• Presenta un bajo impacto ambiental.
• Alto potencial en la costa norte de España (Posible futuros proyectos de
100 MW)...
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