Energia mar

Tecnologías Emergentes:

Energía del Mar

ZAMUDIO, 10 Marzo 2005.ZAMUDIO, 10 Marzo 2005.

Pág. 2© ROBOTIKER-TECNALIA 2005.

Energía del mar

Energía de las mareas (Mareomotriz)

Energía de las corrientes marinas

Energía térmica oceánica (OTEC)

Energía de las olas (Maremotriz)


Energía Mareomotriz (I)

Origen en la energía gravitatoria terrestre y lunarAprovechamiento de la energía liberada por el agua del mar en sus movimientos de ascenso y descenso de las mareas.La energía estimada que se disipa por las mareas es del orden de 22.000 TWh.Utilizada por nuestros ancestros en toda la costa Norte.

Molino de mareas Portu Errota de Arteaga (Bizkaia) 1683


Energía Mareomotriz (II)

Central de La Rance (Francia)24 grupos bulbo.Potencia: 240 MW.Nivel máx. de marea: 13,5 m.Producción media: 540 GWh.


Energía Mareomotriz (III)

Ventajas:Energía renovable muy predecible.

Inconvenientes:Las mayores potenciales están situados en estuarios.Efecto negativo sobre flora y fauna.Sólo es aprovechable comercialmente con mareas > 6 m.Número reducido de localizaciones:

Bahías de Fundy y Frobisher (Canadá) 13,6 m.Estuario de Serven (Gran Bretaña) 13,6 m.Estuario de La Rance (Francia) 13,5 m.Bahias de Moint-Saint-Michel (Francia) 12,7 m.Santa Cruz (Argentina) 11 m.España no dispone localizaciones de estas características, salvo en ciertos puertos comerciales.


Energía de las Corrientes Marinas (I)

Turbinas marinas (Seaflow)El funcionamiento es similar a un aerogenerador eólico pero en este caso la el flujo de la corriente marina hace girar un rotor bipala. El buje del rotor gira 360º alrededor del poste en el que esta sujeto para orientarse a hacia la dirección de la corriente.

1ª Fase: Diámetro rotor 11 m, 300 kW.Instalada en Lynmouth (Devon - Inglaterra) en 2003/2004.

2ª Fase: Diámetro rotor 16 m, 2 x 500 kW.

Fuente: Marine Current Tutbines Ltd.

http://www.marineturbines.com

http://www.marineturbines.com/


Consiste en un alabe plano horizontalque varía su ángulo de inclinación paraobtener un movimiento ascendente y descendente.Instalación en Shetland (Escocia), en Sep. 2002, de una unidad demostrativa de 150 kW a 2 m/s.El potencial aprovechable que existe en la Islas Shetland es 140 MW a 2 m/s.Junio 2005: instalación unidad de 500 kW a 2 m/s.

Energía de las Corrientes Marinas (II)

Stingray http://www.engb.com

http://www.engb.com/


Energía de las Corrientes Marinas (III)

Origen en:Energía gravitatoria terrestre y lunar.Salinidad de las aguas.

Potencial aprovechable > 30 GW.

Mayor densidad energética que la eólica:Viento 15 m/s 2 kW/m2

Corriente 2 m/s 4 kW/m2

Corriente 3 m/s 14 kW/m2

Principal inconveniente:Impacto en la navegación: zonas ubicadas principalmente en estrechos o desembocaduras de ríos con gran transito marino.


Energía Térmica Oceánica (I)

Objeto: Generación de energía a partir de las diferencias de temperaturas del agua.Para el aprovechamiento es necesaria una diferencia de 20 ºC.Diferencia de temperaturas entre la superficie y las profundidades del mar.Se aplica el Ciclo Rankine

Circuito abierto.Circuito cerrado.

Instalación en 2001 de una plataforma flotante en la costa de Tamilnadu (India). La potencia de la planta es 1 MW y recoge agua a 1000 m. de profundidad.


Energía Térmica Oceánica (II)

Ventajas:Salto térmico permanente.Aprovechamiento de la energía solar que recibe la superficie marina.Aprovechamiento tecnológico de la industria petrolífera.

Inconvenientes:Coste alto de producción de energía eléctrica.La construcción de plantas OTEC cerca de la costa puede dañar los ecosistemas marinos.Necesidad de grandes profundidades (aprox. 1000 m.)con diferencias de temperatura de 20 ºC como mínimo.Sólo se da en zonas tropicales.


Energía Maremotriz (I)

OlasEs una forma concentrada de energía solar – eólica.El viento al soplar sobre la superficie de las aguas oceánicas transmite parte de su energía formando olas.Potencial aprovechable: 200 – 500 GW.


Energía Maremotriz (II)

Energía en fase de desarrollo a nivel mundial.Más fácil de predecir que la energía eólica.El potencial maremotriz España, y en concreto de la costa Cantábricacosta Cantábrica está entre los mayores del mundo.

Clasificación INRI (1):

1 United Kingdom2 Spain/Portugal 3 Chile4 Ireland 5 Oceania 6 France 7 USA

Media anual de Energía por metro en kilovatios

(1) Independent Natural Resource Institute Fuente: Seapower International AB


Energía Maremotriz – Situación actual

Cerca de 600 patentes600 patentes registradas desde 1973.Ninguna tecnología se ha impuesto al resto debido a irregularidades en amplitud, fase y dirección de las olas.Más de 20 empresas están desarrollando equipos.Clasificación:

En la costa: OWC (Oscillating Water Column), Tapchan y Pendulor.

Cerca de la costa: OWC.Fuera de la costa:

Cuerpos sólidos movidos por olas: Pelamis, AWS.Sistemas que sobresalen del nivel del mar:Wave Dragon, Wave PlaneOWC.


Energía Maremotriz – Tecnologías 1

Oscillating Water Column (OWC) http://www.energetech.com.auhttp://www.wavegen.com/El movimiento alternativo de la superficie del

mar produce un flujo de aire a través de una turbina cuya característica principal es que gira en un único sentido independiente del sentido del flujo de aire.

Sistema que el EVE va a instalar en el puerto de Mutriku

http://www.energetech.com.au/

http://www.wavegen.com/



Archimedes Wave Swinghttp://www.waveswing.com/

Se basa en una estructura presurizada donde la parte superior es móvil respecto a la parte interior debido al efecto de las olas. Estemovimiento produce una energía eléctrica a través de un generador lineal. Planta piloto en la costa Portuguesa.

http://www.waveswing.com/



Pelamis http://www.oceanpd.com/

Se basa en un estructura articulada que dispone en sus nodos de unión de un sistema hidráulico que actúa sobre un generador eléctrico. El movimiento relativo de una articulación respecto a su nodo actúa sobre una bomba hidráulica que alimenta un deposito a presión. Este fluido actúa un generador electro hidráulico.

La tecnología más madura según EPRI (documento)

http://www.oceanpd.com/

http://www.e2i.org/e2i/docs/004_WEC_Device_Assess_Report_Rev1_MP_6-16-04.pdf



WaveplaneCuando las olas superan la estructura el agua entra en un reservorio que al desaguar hace girar una turbina hidráulica.

Wave DragonEl dispositivo está flotando con una altura relativa al nivel del mar. Las olas van llenando un reservorio que en su desagüe dispone de una o varias turbinas de baja presión a las que se acopla un generador de imanes permanentes.

http://www.waveplane.com/http://www.wavedragon.net/

http://www.wavedragon.net/

http://www.waveplane.com/



Ocean Power Technologies OPT

Tecnología que va a usar Iberdrola en Santoña.

Se basa en comprimir aceite a través del movimiento pendular y vertical producido por las olas en la boya. El aceite acciona un motor hidráulico que mueve un generador eléctrico.

http://www.oceanpowertechnologies.com

http://www.oceanpowertechnologies.com/

http://www.renergypacific.com/Technology/Powerbuoy/default.aspx



Salter duck www.seavolt.com

Idea registrada pero que no se ha llevado a la práctica.Consiste en una boya con forma de leva que oscila con el oleaje.

AquaBouy www.aquaenergygroup.com

Aprovecha el movimiento ascendente y descendente de una boya para bombear agua a una turbina pelton situada en cabeza.

http://www.seavolt.com/

http://www.aquaenergygroup.com/


Energía Maremotriz – Sistemas Españoles (I)

Ceflot:

Se basa en crear un horizonte artificialde tal forma que los elementos de la periferia se van moviendo según el movimiento de las olas.

Boya Arlas Invest

Consiste en un boya que sigue los movimientos de las olas. Este movimiento enrolla y desenrolla el cable de fijación sobre un mecanismo electro mecánico.

http://www.ceflot.com/

http://www.ceflot.com/


Energía Maremotriz – Sistemas Españoles (II)

Pipo SystemsIdea patentada recientemente (2004) por la empresa Pipo Systems S.L. Para producir energía aprovecha dos fenómenos de forma conjunta:

Movimiento vertical de las boyaColumna de agua oscilante

El movimiento relativo entre la boya y tres cuerpos flotantes situados alrededor de la boya se transmite a la columna de agua oscilante


Energía Maremotriz: conclusiones

Existen muchas tecnologías, la mayoría son ideas que no han pasado ni a prototipo.Los productos que presentan las empresas en casi todos los casos son dispositivos a escala.Todas las empresas disponen de pequeñas plantas piloto. No existen productos comerciales.Todas siguen investigando en la optimización de los dispositivos.Todas las empresas europeas son de Dinamarca, Suecia y Gran Bretaña.Gran Bretaña está dando un gran empuje a este tipo de energía, son líderes mundiales en esta tecnología.A nivel nacional existen tres ideas, Ceflot, la boya Arlas Investy Pipo System. Gran potencial de explotaciónExiste oportunidad de negocio a medio plazo.


Retos Tecnológicos

Tecnología de conversión energética Energía discontinua.Irregularidades en amplitud, fase y dirección de las olas.Necesidad de cargas estructurales muy altas para supervivencia en condiciones extremas.

Conexión a la red eléctrica:Periodo del oleaje lento (0,1 Hz) frente a la red eléctrica a conectar (50 Hz).Estabilidad de conexión a la red.Falta de infraestructuras eléctricas próximas a la costa

Control y supervisión de planta de generación.Impacto medioambiental.

El gran reto: El gran reto: desarrollar sistemas robustos y fiables desarrollar sistemas robustos y fiables

para durar en condiciono adversaspara durar en condiciono adversas.


Tecnologías involucradas

Conocimiento y Comportamientodel medio:

Oceanografía.Dinámica de fluidos.

Instalación y ExplotaciónTécnicas de predicción de olasAnálisis de ubicacionesTécnicas navales de instalación y fijación de objetos en alta mar.Cableado submarino

Construcción de un dispositivoModelización y diseño de estructuras.Desarrollo de modelos matemáticos.Construcción naval, métodos, materiales, recubrimientos, ensayos…..Tecnología hidráulica y/o neumática.Máquinas hidráulicas.Máquinas eléctricas.Tecnología eléctrica y electrónica.

Grupos de desarrollo Grupos de desarrollo MultidisciplinarMultidisciplinar y y multisectorialmultisectorial (naval, energético, (naval, energético,

eléctrónicoeléctrónico...) ...)


Acciones estratégicas

Reino Unido, líderes mundiales en energía maremotriz:

el gobierno ha invertido 15 M£ en I+D en los últimos 5 años.se ha aprobado un un programa de 42 M£ a tres años el desarrollo de instalaciones de demostración.Se están construyendo tres laboratorios de pruebas.

EPRI (USA):Ha analizado 8 tecnologías y cinco ubicaciones. Ha desarrollado una serie de recomendaciones para su desarrollo en USA.

España:Iberdrola: central de Santoña.EVE: central de Mutriku.TECNALIA: proyecto OCEANTECOCEANTEC.

1ª Fase: NaRECPrototipos

2ª Fase: EMECPrototipos a escala mayor

3ª Fase: Wave Hub Equipo pre-comercial

Blyth (Northumberland –Inglaterra)

Orkney (Escocia)

Hayle (Cornwall – Inglaterra


Proyecto OCEANTEC

OBJETIVODesarrollar una actividad tecnológica para generar un sector industrial en energía maremotriz.Crear una Infraestructura de Demostración.Crear un Centro de Energías Marinas.

ALCANCEProyecto a medio plazo (5 años).Inicio Enero 2005.Inversión de más de 5M€

PROYECTO OCEANTEC

Grupo de desarrollo Multidisciplinar

Gracias por su atención

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