El blog de las Energías Renovables

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Ingenieros de la empresa británica Green Ocean Energy han creado un dispositivo flotante que aprovecha la energía de las olas. Lo novedoso de este aparato es que se puede acoplar a turbinas eólicas que generarían también electricidad desde el mar.

Green Ocean Energy espera probar su dispositivo con capacidad de 500 kilowats, el próximo año para empezar a comercializarlo en el 2011.

El Ocean Treader es un dispositivo basado en un concepto muy simple, eficiente en su funcionamiento y diseñado para soportar el agresivo entorno del Atlántico Norte. Dicho dispositivo consta de un flotador central, y un par de boyas en sus extremos. Con dicha disposición de los tres puntos de apoyo en línea se consigue que el movimiento relativo entre estos tres órganos flotantes sea captado por unos cilindros hidráulicos montados entre las estructuras de los flotadores laterales y la boya central.

Al recoger el vástago de los cilindros hidráulicos, empuja el líquido hidráulico de su interior, produciendo el giro de unos motores hidráulicos que a su vez mueven a unos generadores eléctricos. La electricidad se exporta a través de un cable unido al cable de anclaje del dispositivo.

La estructura se compone de acero de carga y las boyas de PRFV (plástico reforzado con vidrio). La máquina también es modular lo que permite una gran flexibilidad en el proceso de fabricación.

Debido a que el dispositivo estará instalado en lugares donde el acceso no siempre será posible, la fiabilidad tiene que ser una de las principales características. Esto es en primer lugar un producto de buen diseño y un equipo con 20 años de experiencia en máquinas y estructuras offshore, lo cual es fundamental para este aspecto. En segundo lugar todos los equipos hidráulicos y eléctricos son estándar y en tercer lugar, los sistemas son ensamblados por personal capacitado y experimentado.

Otra posible aplicación de este tipo de dispositivos, es la que comentábamos al inicio de este post, la posibilidad de ensamblar estos curiosos aparatos a parques eólicos marinos que ya están en funcionamiento. La única variación necesaria es sustituir la boya central por la propia estructura de la torre eólica. De esa manera el movimiento relativo de las boyas laterales sigue produciéndose, además la infraestructura de cableado para el aprovechamiento de la energía generada ya forma parte del parque eólico en sí, es por ello que lo que se consigue es un rendimiento extra de los parques ya instalados.

En los siguientes enlaces podéis ver imágenes y un pequeño vídeo de estos curiosos generadores marinos.
http://www.greenoceanenergy.com/index.php/about
http://www.greenoceanenergy.com/index.php/wave-treader

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Buscando por la red he encontrado unos ingeniosos sistemas que la compañía australiana BioPower Sistemas ha diseñado. Se trata de unos dispositivos que podrían ser el equivalente submarino de un parque eólico. Sus generadores capturan la energía de las olas y la convierten en electricidad. Según palabras de sus representantes: “En estos momentos estamos desarrollando las tecnologías de conversión de energía del océano destinadas a la escala comercial instalaciones”.

El primer dispositivo es el bioWAVE ™, se basa en el movimiento ondulante de plantas marinas en la presencia de las olas del mar. La interacción hidrodinámica de las boyas del dispositivo con el de flujo oscilante de las corrientes permite una máxima absorción de energía. En condiciones de extremo oleaje, el bioWAVE ™ cesa automáticamente el su funcionamiento y asume una posición segura acostado contra el lecho marino. Esto elimina la exposición a fuerzas extremas, permitiendo diseños más ligeros y ahorros sustanciales. Se están desarrollando sistemas de 250kW, 500kW y 1000kW.

El segundo dispositivo es el bioSTREAM™, sistema de conversión de energía de mareas basado en la propulsión de alta eficiencia Thunniform similar al sistema de natación de especies, como el tiburón, el atún y caballa.

El bioSTREAM ™ imita la forma y características de movimiento de estas especies, pero es un dispositivo móvil. En esta configuración, la energía de flujo marítimo se utiliza para impulsar el dispositivo de movimiento en contra de la resistencia a la torsión de un generador eléctrico.

Debido al único punto de rotación, este dispositivo puede alinearse con el flujo en cualquier dirección, y puede suponer una racionalización de configuración para evitar el exceso de carga en condiciones extremas. Se están desarrollando sistemas de 250kW, 500 kW, y 1000kW capacidades para que permita las condiciones en diferentes lugares.

Por último BioPower Systems ha desarrollado un novedoso sistema de montaje singular llamado bioBASE ™. Este sistema se basa en las raíces de las grandes plantas marinas. En esos sistemas, las cargas verticales y laterales que se transmiten a los fondos marinos por el eje principal son re-distribuidos en pequeños elementos o raíces que se fijan a la parte inferior de los estratos. Este mecanismo sirve para distribuir las fuerzas y aliviar el exceso de cargas.

El bioBASE ™ utiliza la tecnología de múltiples “raíces” del sistema, y no requiere de grandes barcos especializados o equipos de perforación, debido al reducido ancho de cada perno.

Una vez que el bioBASE ™ se ha instalado, la instalación de dispositivos (ya sea la bioWAVE ™ o el bioSTREAM ™) es realizada con la ayuda de un único buque de superficie.

Para que podáis ver gráficamente dichos dispositivos, podéis visitar la página de BioPower Systems donde hay unos pequeños videos que muestran su funcionamiento. También podéis visitar el siguiente enlace donde se puede apreciar algunas de las pruebas realizadas por sus diseñadores.

http://news.nationalgeographic.com/news/2008/05/080501-wave-video-ap.html

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Recientemente se ha llevado a cabo la botadura de la primera boya para el aprovechamiento de la energía de las olas en una plata piloto situada a unos cuatro kilómetros mar adentro de la costa de Santoña en la provincia de Cantabria. La instalación de dicha planta podría llegar a atender el consumo eléctrico anual de unos 2.500 hogares, de la zona de Santoña. Las características de dicha planta hacen que sea la primera de este tipo en toda Europa. El proyecto está siendo llevado a cabo por Iberdrola Renovables la cual está llevando a cabo otro proyecto similar en las costas escocesas.

La boya, suministrada por la empresa estadounidense OPT (Ocean Power Technologies), está formada por un flotador de unos siete metros de diámetro, un fuste o compartimento cilíndrico estanco donde se aloja el sistema de transformación de la energía de 20 metros de longitud y un estabilizador de 10 metros. Además, dispone de un sistema de amarre que formado por tres boyas semisumergidas que están ancladas al fondo marino a una profundidad de unos 50 metros. Esta primera boya experimental consiste en un dispositivo de captación de la energía con una capacidad de generación de 40 kW.

El sistema de transformación de la energía, denominado Power Take Off (PTO), está compuesto por una serie de módulos internos, a través de los cuales se capta y transforma la energía de las olas para almacenarla y, posteriormente, evacuarla en condiciones óptimas para ser inyectada en la red pública.

La boya instalada utiliza tecnología Autónoma PowerBuoyTM (APB) la cual convierte la energía de las olas del océano en energía eléctrica utilizable para su inyección en la red eléctrica. La APB ha demostrado trabajar de forma eficaz y fiable en el mar y puede adaptarse para satisfacer las necesidades de generación de energía en una amplia variedad de situaciones. Entre las características de este sistema podemos destacar:

• Alimentación por la fuente inagotable de olas de los océanos
• Autónomía completa
• Respetuosa con el medio ambiente
• Fácil instalación para todas las profundidades del agua
• Capaz de utilizar diversos tipos de anclaje o amarre
• Diseñado para trabajar en las duras condiciones el océano

Aún es muy pronto para esperar grandes volúmenes de generación gracias a este tipo de tecnologías, pero esperamos que poco a poco se vaya abriendo camino en el terreno de las fuentes renovables y poder así aumentar las posibilidades de generación en zonas ricas en potencial de oleaje. Esperamos ansiosos nuevas noticias de esta nueva planta en las cotas del Cantábrico.

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En artículos anteriores mencionamos las posibilidades y tecnologías existentes para poder aprovechar todas las características físicas y dinámicas que el mar nos ofrece. También comenzamos a clasificar los dispositivos necesarios de dichas tecnologías aprovechen la energía marina. Vamos a señalar ahora cuáles son las ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

Antes, recordamos cuál era la clasificación de dichos dispositivos en función de su ubicación:

• Dispositivos de primera generación. Situados en la costa (onshore).
• Dispositivos de segunda generación: Cercanos a la costa (nearsore),
  • Apoyados en el fondo.
  • Flotantes.
• Dispositivos de tercera generación: Situados fuera de la costa, en mar abierto (offshore),
  • Sumergidos.
  • Flotantes.

Las ventajas e inconvenientes de dichos dispositivos van a estar en función de su ubicación, de la potencia generada, y de las infraestructuras necesarias para la generación de dicha energía.

Los dispositivos onshore son los que presentan mayor ventaja en cuanto a su instalación, ya que al estar situados en la costa es muy fácil llevar a cabo su instalación, al igual que su mantenimiento. De la misma manera, la infraestructura de canalización de dicha energía hasta la red es menor ya que la distancia a la red existente es mínima. Por el contrario dichos dispositivos provocan un gran impacto visual y medioambiental, además su ubicación debe ser muy estudiada para obtener niveles energéticos considerables.

Los dispositivos nearshore son capaces de aprovechar en mayor medida las características del mar, y por lo tanto obtener un mayor aprovechamiento energético. Son dispositivos de mayor volumen que no necesitan de grandes obras de fondeo para ubicarlos, pero la distancia entre el punto de generación y el punto de consumo o de conexión a red es mayor, lo cual encarece el coste final de la planta generadora.

Por último, los dispositivos offshore, son los más prometedores de todos, ya que explotan al máximo las características existentes en mar abierto. Uno de los grandes inconvenientes es que las distancias al punto de conexión a red son mucho mayores, de la misma manera en caso de avería los gastos de desplazamiento o de mantenimiento son más elevados, lo cual hace que los elementos y componentes utilizados deban ser de mayor calidad para evitar dichas averías y desplazamientos. Por el contrario, la generación de energía obtenida es mucho mayor que en cualquier otro de los dispositivos. Para una explotación rentable de la energía producida por el mar en dichos dispositivos, hacen que sean necesarias plantas con potencias instaladas de decenas de megavatios utilizando sistemas multidispositivo, llegando a ocupar superficies extensas. Este factor también hay que tenerlo en cuenta en aquellas localizaciones en las que el tráfico marino pueda verse afectado.

En posteriores artículos seguiremos comentando más aspectos relacionados con la energía del mar.

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En un artículo anterior nombramos los cinco principios en los cuales se fundamentaban las distintas tecnologías de generación de energía gracias al mar. Simplemente por recordarlas eran:

• Las mareas.
• Las olas.
• Las corrientes marinas.
• El gradiente térmico.
• El gradiente salino.

Para poder aprovechar todas estas características del mar son necesarios dispositivos especiales, al igual que las placas fotovoltaicas o térmicas lo son para la energía solar, o los aerogeneradores para la energía del viento. A la hora de hacer una clasificación de dichos dispositivos marinos existen varios criterios. En éste artículo nos vamos a centrar en su clasificación en función de la localización de dichos dispositivos, y en artículos posteriores nos centraremos en otras clasificaciones.

La clasificación según su localización se fundamente en el criterio adoptado en el proyecto europeo WaveNet el cual hace dicha clasificación en función de su posición relativa a la costa.

Dicha clasificación es la siguiente:

• Dispositivos apoyados en la costa, aprovechando la morfología de acantilados rocosos, utilizando rompeolas o el fondo de aguas poco profundas junto a la costa. También se les denomina onshore y Dispositivos de primera generación.
• Dispositivos fijos cercanos a la costa, situados en aguas de poca profundidad, entre 10 y 40 metros, y a una distancia de unos cien metros de la costa.
• Dispositivos flotantes cercanos a la costa, similares en ubicación a los anteriores, pero en vez de estar sustentados sobre el fondo, permanecen a flote. A estos dispositivos y a los anteriores de se les denomina nearshore y Dispositivos de segunda generación.
• Dispositivos sumergidos fuera de costa, su localización es en aguas profundas de entre 50 y 100 metros.
• Dispositivos flotantes fuera de costa, la ubicación es la misma que los anteriores, pero en éste caso el dispositivo permanece a flote sobre la superficie del mar. A estos y a los anteriores de les denomina offshore y Dispositivos de tercera generación.

De todos estos dispositivos, quizás los que más prometen sean los denominados offshore, ya que las características de su ubicación hacen posible que el aprovechamiento de energía sea mayor que en el resto.

En artículos posteriores continuaremos enumerando las ventajas y desventajas de cada uno de ellos y de las tecnologías en las que están basados.

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