Energía undimotriz

format_list_bulleted Contenido keyboard_arrow_down

ImprimirCitar

La Energía undimotriz o energía de las olas es la captura de la 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 aprovecha la energía de las olas es un convertidor de energía de las olas (WEC).

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 del aire entre el lado de barlovento y el lado de sotavento de la cresta de una ola, así como la fricción en la superficie del agua por el viento, haciendo que el agua entre en el esfuerzo cortante provoca el crecimiento de las olas.

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, el cabbeling y las diferencias de temperatura y salinidad.

La generación de energía de las olas no es una tecnología comercial ampliamente empleada en comparación con otras fuentes de energía renovable establecidas, como la energía eólica, la energía hidroeléctrica y la energía solar. Sin embargo, ha habido intentos de utilizar esta fuente de energía desde al menos 1890 debido principalmente a su alta densidad de potencia. A modo de comparación, la densidad de potencia de los paneles fotovoltaicos es de 1 kW/m en la insolación solar máxima y la densidad de potencia del viento es de 1 kW/m a 12 m/s; la densidad de potencia media anual de las olas en, por ejemplo, la costa de San Francisco es de 25 kW/m.

En 2000, el primer dispositivo comercial de energía de las olas del mundo, el Islay LIMPET, se instaló en la costa de Islay en Escocia y se conectó a la Red Nacional. En 2008, se inauguró el primer parque de olas experimental multigenerador en Portugal en el Aguçadoura Wave Park.

Las pruebas se utilizan para validar el rendimiento y la fiabilidad de los sistemas de energía de las olas en mar abierto. En 2021, CalWave Power Technologies, Inc. encargó su dispositivo de unidad piloto frente a la costa de San Diego.

Conceptos físicos

La interacción entre las olas del océano y los convertidores de energía es un fenómeno no lineal complejo de alto orden. Bajo condiciones específicas, este proceso se puede simplificar y describir mediante teorías y modelos más simples.

Teoría del flujo potencial

La teoría del flujo potencial tiene una relevancia fundamental para el estudio de las ondas. Se basa en la suposición de fluido irrotacional, y dado que el rotacional de un gradiente se desvanece, permite expresar la velocidad del agua en términos de potencial de velocidad,

{displaystyle {vec {nabla }}times {vec {u}}={vec {0}}Leftrightarrow {vec {u}}={vec {nabla }}phi,}

con ${ estilo de visualización { vec {u}} (t, x, y, z)}$ es la velocidad del fluido y ${ estilo de visualización phi (t, x, y, z)}$ el potencial de velocidad. Además, considerar fluido incompresible (densidad constante) es un enfoque realista para líquidos y da,

{displaystyle rho =cstLeftrightarrow {vec {nabla}}cdot {vec {u}}=0,}

con ${ estilo de visualización rho}$ la densidad de masa del fluido. Por lo tanto, el potencial de velocidad debe satisfacer la ecuación de Laplace,

{ estilo de visualización nabla ^ {2} phi = 0}

Si consideramos un flujo ideal, es decir, además de ser irrotacional es sin fricción, y considerando que la única fuerza externa que actúa sobre el fluido es la gravedad terrestre ${displaystyle f_{ext}=(0,0,-rho g)}$ , la ecuación de Navier-Stokes se puede desarrollar de la siguiente manera,

{displaystyle {parcial {vec {u}} over parcial t}+{vec {u}}cdot {vec {nabla}}{vec {u}}=-{1 over rho }cdot {vec {nabla }}p+nu Delta {vec {u}}+{1 over rho }{vec {f}}_{ext}Longleftrightarrow }

{displaystyle {parcial {vec {nabla }}phi over partial t}+{1 over 2}{vec {nabla }}{bigl (}{vec {nabla }} phi {bigr)}^{2}=-{1 over rho }cdot {vec {nabla }}p+{1 over rho }{vec {nabla }}{bigl (}rhogz{bigr)},}

con ${ estilo de visualización nu}$ es la viscosidad del fluido, ${ estilo de visualización g}$ es la aceleración gravitacional y ${ estilo de visualización p}$ la presión. A pesar de que todos los fluidos son viscosos, en ciertas situaciones el efecto de la viscosidad es lo suficientemente pequeño como para despreciarlo y, por lo tanto, se puede aplicar la teoría del flujo potencial. Este es el caso de las olas del océano y los dispositivos convertidores de energía de las olas para olas de pequeña amplitud y movimiento del cuerpo, donde ${ estilo de visualización nu}$ se toma igual a cero. Sin embargo, al interactuar con olas extremas, el movimiento del cuerpo puede volverse no lineal y la teoría del potencial ya no se sostiene.

Después de la integración a lo largo de las dimensiones espaciales, se puede obtener la ecuación de Bernoulli,

{displaystyle {parcial phi sobre parcial t}+{1 sobre 2}{bigl (}{vec {nabla}}phi {bigr)}^{2}+{1 sobre rho }p+gz=C.}

Teoría del flujo potencial lineal

Al considerar ondas y movimientos de pequeña amplitud, los términos cuadráticos ${displaystyle {bigl (}{vec {nabla }}phi {bigr)}^{2}}$ pueden despreciarse, dando la ecuación lineal de Bernoulli,

{displaystyle {parcial phi sobre parcial t}+{1 sobre rho }p+gz=C.}

Restricciones de límite

Restricción dinámica de superficie libre:

En la superficie libre, es decir ${ estilo de visualización z aproximadamente 0}$ , la presión ${ estilo de visualización p}$ es aproximadamente igual a ${displaystyle p_{cajero automático}}$ y consideramos la constante de ${displaystyle Capprox {p_{atm} over rho }}$ modo que la ecuación de flujo potencial lineal en la superficie libre se convierte en,

${displaystyle {parcial phi sobre parcial t}+geta =0,}$ por ${ estilo de visualización z = 0}$

con ${displaystyle eta {bigl (}x,y,t{bigr)}}$ la elevación de la superficie libre de agua desde la posición de equilibrio.

Restricción cinemática de superficie libre:

Esta restricción se basa en la idea de que en la superficie libre, la velocidad del fluido es igual a la velocidad de la superficie misma. Esta condición, usando la regla de la cadena, toma la forma,

${displaystyle {parcial phi over parcial z}={deta over dt}={parcial eta over parcial t}+{parcial eta over parcial x}{parcial x sobre t parcial}+{\eta parcial sobre y parcial}{y parcial sobre t parcial}approx {\eta parcial sobre t parcial}}$ , para ${ estilo de visualización z = 0}$ .

Tomando la derivada parcial en el tiempo de la restricción dinámica de superficie libre anterior, y sustituyendo con la anterior, se obtiene,

${displaystyle {parcial ^{2}phi sobre parcial t^{2}}+g{parcial phi sobre parcial z}=0,}$ por ${ estilo de visualización z = 0.}$

Restricción de límite rígido:

Esta restricción de límite simplemente establece que el fluido no debe penetrar en el cuerpo, como el fondo del mar. Se expresa de la siguiente manera,

${displaystyle {parcial phi sobre parcial z}=0,}$ por ${ estilo de visualización z = -h}$

con ${ estilo de visualización h}$ la profundidad del agua.

Solución a la teoría del flujo potencial lineal

Dada la ecuación de Laplace, se propone una solución de la siguiente forma,

{displaystyle phi =A(z)sin(kx-omega t),}

donde ${ estilo de visualización A (z)}$ y ${ estilo de visualización omega}$ se determinan con las restricciones de contorno. Uno puede encontrar,

${displaystyle A(z)={gH over 2omega }{cosh(k(z+h)) over cosh(kh)}}$ , y ${displaystyle omega =gk.tanh(kh)}$ ,

donde ${ estilo de visualización H}$ es la altura de la ola, ${displaystyle k={2pi overlambda}}$ es el número de onda, ${ estilo de visualización lambda}$ es la longitud de onda y ${ estilo de visualización omega}$ es la frecuencia angular.

La elevación de la superficie ${ estilo de visualización eta}$ se puede derivar simplemente de la siguiente manera,

{displaystyle eta =-{1 over g}{parcial phi over partial t}={H over 2}cos(kx-omega t),}

describe una onda plana que progresa a lo largo de la dirección del eje x.

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 $P = frac{rho g^2}{64pi} H_{m0}^2 T_e approx left(0.5 frac{text{kW}}{text{m}^3 cdot text {s}} right) H_{m0}^2; T_e,$

siendo P el flujo de energía de las olas por unidad de longitud de cresta de la ola, H _m0 la altura significativa de las olas, T _e el período de energía de las olas, ρ la densidad del agua y g la aceleración de la gravedad. La fórmula anterior establece que la potencia 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 la ola se da en metros y el período de la ola en segundos, el resultado es la potencia de la ola en kilovatios (kW) por metro de longitud de frente de onda.

Ejemplo: Considere un oleaje oceánico moderado, en aguas profundas, a unos pocos kilómetros de la costa, con una altura de ola de 3 m y un período de energía de ola de 8 s. Usando la fórmula para resolver la potencia, obtenemos $P approx 0.5 frac{text{kW}}{text{m}^3 cdot text{s}} (3 cdot text{m})^2 (8 cdot text{s}) aprox. 36 frac{text{kW}}{text{m}},$

lo que significa que hay 36 kilovatios de potencia potencial por metro de cresta de ola.

En las grandes tormentas, 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 por cada metro de frente de onda.

Un dispositivo de energía de las olas efectivo 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 de mar, la densidad de energía promedio (media) por unidad de área de las ondas de gravedad en la superficie del agua es proporcional a la altura de la ola al cuadrado, de acuerdo con la teoría de ondas lineales: $E={frac{1}{16}}rho gH_{{m0}}^{2},$

donde E es la densidad de energía media de las olas por unidad de área horizontal (J/m), 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, y ambas contribuyen a la mitad de la densidad de energía de onda 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.

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 tasa media de transporte de la energía de las olas a través de un plano vertical de unidad de ancho, 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 energía real generada por un dispositivo de energía de las olas). y es igual a: ${displaystyle P=E,c_{g},}$ con c _g la velocidad del grupo (m/s).

Debido a la relación de dispersión de las ondas de agua bajo la acción de la gravedad, la velocidad del grupo depende de la longitud de onda λ, o equivalentemente, del período de onda T. Además, la relación de dispersión es una función de la profundidad del agua h. Como resultado, la velocidad de grupo se comporta de manera diferente en los límites de aguas profundas y someras, y en profundidades intermedias:

El agua profunda corresponde a 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 olas de período más largo se propagan más rápido y transportan su energía más rápido. La velocidad de grupo en 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 ocurre con bastante frecuencia cerca de la costa, la velocidad de grupo es igual a la velocidad de fase.

La altura de las olas está determinada por la velocidad del viento, la duración del tiempo que el viento ha estado soplando, el alcance (la distancia sobre la cual el viento excita las olas) y la profundidad y la topografía del lecho marino (que puede concentrar o dispersar la energía de las olas).). Una velocidad de 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 "totalmente desarrollado". En general, las olas más grandes son más potentes, pero la potencia de las olas también está determinada por la velocidad de las olas, la longitud de onda y la densidad del agua.

El movimiento oscilatorio es más alto 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 microsismos. Estas fluctuaciones de presión a mayor profundidad son demasiado pequeñas para ser interesantes desde el punto de vista de la energía de las olas.

Historia

La primera patente conocida para utilizar la energía de las olas del océano data de 1799 y fue presentada en París por Girard y su hijo. 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. Parece que este fue el primer dispositivo de energía de las olas del tipo de columna de agua oscilante. Desde 1855 hasta 1973 ya se registraron 340 patentes solo en el Reino Unido.

La búsqueda científica moderna de la energía de las olas fue iniciada por los experimentos de Yoshio Masuda en la década de 1940. 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 estos estaba el concepto de extraer energía del movimiento angular en las juntas de una balsa articulada, que fue propuesto en la década de 1950 por Masuda.

La crisis del petróleo de 1973 motivó un interés renovado en la energía de las olas. Varios investigadores universitarios volvieron a examinar el potencial para generar energía a partir de las olas del océano, entre los que se encontraban Stephen Salter de la Universidad de Edimburgo y Johannes Falnes del Instituto Noruego. de Tecnología (que 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 el pato que asiente con la cabeza, aunque oficialmente se lo denominó pato de Edimburgo. En pruebas controladas a pequeña escala, el cuerpo curvo en forma de leva del pato puede detener el 90 % del movimiento de las olas y puede convertir el 90 % de eso en electricidad, lo que brinda una eficiencia del 81 %.

En la década de 1980, cuando el precio del petróleo bajó, la financiación de la energía de las olas se redujo drásticamente. Sin embargo, se probaron en el mar algunos prototipos de primera generación. Más recientemente, tras el tema del cambio climático, existe de nuevo un interés creciente en todo el mundo por las energías renovables, incluida la energía de las olas.

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 ofrece 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 Orkney, y está sujeto a toda la fuerza del Océano Atlántico con mares de hasta 19 metros registrados en el sitio. Los desarrolladores de energía de las olas que actualmente están probando en el centro incluyen Aquamarine Power, Pelamis Wave Power y ScottishPower Renewables.

Convertidores de energía de las olas (WEC)

Los convertidores 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 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 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 rebose.

Boya absorbente de punta

Este dispositivo flota en la superficie del agua, sostenido por cables conectados al lecho marino. El absorbedor puntual se define como un dispositivo con un ancho mucho más pequeño que la longitud de onda entrante λ. Un buen absorbente puntual tiene las mismas características que un buen generador de olas. La energía de las olas se absorbe al irradiar una onda con interferencia destructiva para las olas entrantes. Las boyas utilizan la subida y bajada de las olas para generar electricidad de varias maneras, incluso directamente mediante generadores lineales o mediante generadores accionados por convertidores mecánicos lineales a rotativos o bombas hidráulicas.Los campos electromagnéticos generados por los cables de transmisión eléctrica y la acústica de estos dispositivos pueden ser una preocupación para los organismos marinos. La presencia de las boyas puede afectar a los peces, mamíferos marinos y aves como posibles sitios de riesgo menor de colisión y de descanso. También existe la posibilidad de enredos 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.

Atenuador de superficie

Estos dispositivos actúan de manera 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 juntas.

Convertidor de sobretensión de onda oscilante

Estos dispositivos suelen tener un extremo fijado a una estructura o al lecho marino, mientras que el otro extremo puede moverse libremente. La energía se obtiene del movimiento relativo del cuerpo en comparación con el punto fijo. Los convertidores de sobretensión de onda oscilante a menudo vienen en forma de flotadores, aletas o membranas. Las preocupaciones ambientales incluyen un riesgo menor de colisión, formación de arrecifes artificiales cerca del punto fijo, efectos de la fuerza electromotriz de los cables submarinos y eliminación de energía que afecta el transporte de sedimentos. Algunos de estos diseños incorporan reflectores parabólicos como medio para aumentar la energía de las olas en el punto de captación. Estos sistemas de captura utilizan el movimiento de subida y bajada de las olas para capturar energía. Una vez que la energía de las olas se captura en una fuente de olas, la energía debe transportarse hasta el punto de uso o hasta una conexión a la red eléctrica mediante cables de transmisión de energía.

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, se hincha el aire comprimido en las cámaras forzando el aire a través de una turbina de aire para generar electricidad. Se produce un ruido significativo a medida que el aire es empujado a través de las turbinas, lo que puede afectar a las aves y otros organismos marinos que se encuentren en las inmediaciones del dispositivo. También existe la preocupación de que los organismos marinos queden atrapados o enredados dentro de las cámaras de aire.

Dispositivo de desbordamiento

Los dispositivos de desbordamiento son estructuras largas que utilizan la velocidad de las olas para llenar un depósito hasta un nivel de agua mayor que el del océano circundante. La energía potencial en la altura del yacimiento se captura luego con turbinas de cabeza baja. 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 turbinas y la eliminación de energía de las olas que afectan el hábitat de campo cercano.

Diferencial de presión sumergido

Los convertidores sumergidos basados en diferencial de presión son una tecnología comparativamente más nuevautilizando 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 generalmente se usa para producir flujo, que impulsa una turbina y un generador eléctrico. Los convertidores de diferencial de presión sumergidos suelen utilizar 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 flexibles y de baja masa, lo que puede producir un acoplamiento más directo con la energía de la ola. Su naturaleza compatible también permite grandes cambios en la geometría de la superficie de trabajo,

Un convertidor sumergido puede colocarse en el lecho marino o en 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 por debajo de la superficie libre. Esto significa que al optimizar la profundidad de inmersión de 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 las comodidades marinas y la navegación, ya que no están en la superficie.

Convertidores flotantes en el aire

La necesidad reconocida de una mayor confiabilidad en la tecnología de convertidores de energía de las olas ha generado 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 de 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 balanceo con turbinas en compartimentos que contienen agua dulce chapoteante; 7b) sistemas pendulares de eje horizontal; 7c) Sistemas pendulares de eje vertical.

Efectos ambientales

Las preocupaciones ambientales comunes asociadas con los desarrollos de energía marina incluyen:

Los efectos de los campos electromagnéticos y el ruido submarino emitidos por el funcionamiento de dispositivos de energía marina;
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 entorno marino de campo cercano y lejano y en procesos como el transporte de sedimentos y la calidad del agua.

La base de datos Tethys brinda acceso a literatura científica e información general sobre los posibles efectos ambientales de la energía de las olas.

Potencial

El recurso mundial de energía de las olas costeras se ha estimado en más de 2 TW. Las ubicaciones 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, el sur de África, 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 predominantes del oeste 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 los 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 es equivalente 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 promedio, incluidos el transporte y la industria.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 objeto de un intenso examen 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%. Esta es una calificación de eficiencia fenomenal entre la producción de energía renovable. A modo de comparación, las eficiencias superiores al 10% en paneles solares se consideran viables para la producción de energía sostenible.Por lo tanto, un valor del 50 % de eficiencia para una fuente de energía renovable es extremadamente viable para el futuro desarrollo de fuentes de energía renovable que se implementará en todo el mundo. Además, se han realizado investigaciones que examinan los WEC más pequeños y su viabilidad, especialmente en relación con la potencia de salida. 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). 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 utilizando aproximadamente la mitad del área necesaria que los dispositivos actuales.

Desafíos

Existe un impacto potencial en el medio ambiente marino. La contaminación acústica, por ejemplo, podría tener un impacto negativo si no se controla, aunque el ruido y el impacto visible de cada diseño varían mucho. 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. En términos de desafíos socioeconómicos, las granjas de olas pueden provocar el desplazamiento de los 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. Además, la infraestructura de apoyo, como las conexiones a la red en alta mar, no está ampliamente disponible.Los despliegues en alta mar de WEC y subestaciones submarinas se someten a procedimientos complicados, lo que puede 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".

Granjas de olas

Un grupo de dispositivos de energía de las olas desplegados en la misma ubicación se denomina parque de energía de las olas, parque de energía de las olas o parque de energía de las olas. Los parques de olas representan una solución para lograr una mayor producción de electricidad. Los dispositivos de un parque van a interactuar entre sí hidrodinámica y eléctricamente, 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.

Proyectos de granjas de olas

Australia

Bombora Wave Power tiene su sede en Perth, Australia Occidental y actualmente está desarrollando el convertidor de membrana flexible mWave. Bombora se está preparando actualmente para un proyecto piloto comercial en Peniche, Portugal, y tiene una oficina en Pembrokeshire Docks.
Un parque de olas de 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. A principios de 2015, se conectó a la red un sistema de varios megavatios de $ 100 millones, y toda la electricidad se compró para alimentar la base naval HMAS Stirling. Dos boyas completamente sumergidas ancladas al lecho marino, transmiten la energía del oleaje del océano a través de la presión hidráulica en tierra; para impulsar un generador de electricidad, y también para producir agua dulce. A partir de 2015 está prevista la instalación de una tercera boya.
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 eléctrica undimotriz de 19 MW. El proyecto ha recibido una subvención de 66,46 millones de dólares australianos del Gobierno Federal de Australia.
Oceanlinx planeó un demostrador a escala comercial frente a la costa de Australia Meridional en Port MacDonnell. La compañía 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 Energías Renovables Emergentes. El dispositivo greenWAVE era una estructura de gravedad de pie en el fondo, que no requería anclaje ni preparación del lecho marino y no tenía partes móviles debajo de la superficie del agua.
Wave Swell Energy está instalando una unidad generadora de olas de prueba en el puerto de Grassy, King Island. Se trata de una unidad de 200 kW que se conectará a la microrred existente en la isla, que también utiliza energía eólica, solar, batería y diésel.

Gibraltar

Granja de olas de Gibraltar

Portugal

El Aguçadoura Wave Farm fue el primer parque de olas del mundo. Estaba ubicado a 5 km (3 millas) de la costa cerca de Póvoa de Varzim, al norte de Oporto, Portugal. El parque fue diseñado 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 y fue inaugurada oficialmente el 23 de septiembre de 2008 por el Ministro de Economía portugués.El parque 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 regresaron al sitio y posteriormente se desecharon en 2011, ya que la tecnología se había trasladado a la variante P2 suministrada a E.ON y Scottish Renewables. Una segunda fase del proyecto previsto para aumentar la capacidad instalada a 21 MW utilizando otras 25 máquinas Pelamis está en duda tras el colapso financiero de Babcock.

Suecia

El grupo de investigación de energía de las olas de la Universidad de Uppsala diseñó una tecnología de convertidor de energía de las olas con 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 de las olas con el medio marino. Junto con estos estudios, el grupo de investigación de la Universidad de Uppsala lideró el proyecto WESA (Wave Energy for a Sustainable Archipelago) financiado por la Unión Europea durante 2011-2013. Este proyecto se centró en investigar las posibilidades de operar un sistema de energía undimotriz en ambientes helados como el mar Báltico.

Reino Unido

Islay LIMPET se instaló y conectó a National Grid en 2000 y es la primera instalación comercial de energía undimotriz del mundo. Fue dado de baja en 2012 y Wavegen, la empresa que lo fabricó, cerró en 2013.
El 20 de febrero de 2007, el Ejecutivo escocés anunció la financiación de un parque de olas de 3 MW en Escocia, 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. La empresa, Pelamis, detrás del proyecto entró en administración en 2014.
Se ha construido una instalación conocida como Wave Hub frente a la costa norte de Cornualles, Inglaterra, para facilitar el desarrollo de la energía de las olas. El centro Wave actuará como un cable de extensión gigante, lo que permitirá conectar conjuntos de dispositivos generadores de energía de las olas a la red eléctrica. El hub Wave permitirá inicialmente conectar 20 MW de capacidad, con una potencial expansión a 40 MW. A partir de 2008, cuatro fabricantes de dispositivos han expresado interés en conectarse al concentrador Wave. Los científicos han calculado que la energía de las olas reunida en Wave Hub será suficiente para alimentar hasta 7500 hogares. El sitio tiene el potencial de ahorrar unas 300.000 toneladas de dióxido de carbono en las emisiones de gases de efecto invernadero en los próximos 25 años. Wave Hub fue criticadoen 2018 después de que no pudo producir electricidad conectada a la red.
Un estudio de 2017 realizado por la Universidad de Strathclyde y el Imperial College se centró en el fracaso a la hora de desarrollar dispositivos de energía undimotriz "listos para el mercado", a pesar de un impulso del gobierno del Reino Unido de más de 200 millones de libras esterlinas en los 15 años anteriores, y cómo mejorar la eficacia del apoyo futuro del gobierno.
Un dispositivo de 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 del suroeste de Inglaterra y probado en tanques en AMC/Universidad de Tasmania y Universidad de Plymouth. 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 clasificación máxima del dispositivo es de 75 kW.

Estados Unidos

Reedsport, Oregón: un parque de olas comercial en la costa oeste de los Estados Unidos ubicado a 2,5 millas de la costa cerca de Reedsport, Oregón. La primera fase de este proyecto es para diez PowerBuoys PB150, o 1,5 megavatios. La instalación de la granja de olas de Reedsport estaba programada para la primavera de 2013. En 2013, el proyecto se detuvo debido a problemas legales y técnicos.
Kaneohe Bay Oahu, Hawái: el sitio de prueba de energía de las olas (WETS) de la Marina actualmente prueba el dispositivo de energía de las olas Azura. El dispositivo de energía de las olas Azura es un convertidor de energía de las olas de 45 toneladas ubicado a una profundidad de 30 metros (98 pies) en la bahía de Kaneohe.

Contenido relacionado

Más resultados...