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Algunas experiencias mexicanas
en el desarrollo de sistemas
basados en la energía del oleaje
Rodolfo Silva Casarín
Organización de la presentación
• Introducción
• Desarrollos internacionales
• Experiencia mexicana
• Conclusiones
Introducción Crisis energética asociada al uso de recursos fósiles
El océano eventualmente puede proveer de energía a la humanidad
Actualmente se tiene una experiencia muy pequeña con plantas piloto
Existen cuatro formas básicas de aprovechamiento de la energía del océano:
Oleaje
Mareas
Corrientes
Diferencias de temperatura
El ejemplo más ilustrativo de estos esfuerzos es la mareomotriz en La Rance, Francia, inaugurada en 1966
Muchos de los desarrollos hoy día son impulsados no solo por universidades y laboratorios nacionales, muchos de los esfuerzos se están realizando desde la iniciativa privada
Oscilaciones Marinas
Corrientes oceánicas • Corrientes oceánicas
• Corrientes locales
• Corrientes por marea
• Corrientes por batimetría
• Corrientes producidas por oleaje
Energía de las mareas Las mareas son variaciones cíclicas del
nivel del mar de los océanos.
Sobre los desarrollos
internacionales
Carrera de marea global
Carrera de marea (m) = 2(O1+K1+M2+S2)
Diferencia entre las máximas bajamares y pleamares
Hay dos formas de aprovechar la energía de las mareas:
• Energía potencial: Utilizando el aumento y la caída cíclica del nivel del mar con diques
• Energía cinética: Haciendo uso de las corrientes locales de marea, de forma análoga a la
energía eólica, a través de las turbinas de corriente marina.
La ubicación más conveniente son los estuarios o bahías con una gran amplitud de la marea
natural, la cual luego es artificialmente encerrada con una barrera.
La energía eléctrica se genera permitiendo que el agua fluya por debajo de la cabeza de las
turbinas desde un lado de la barrera al otro.
Bahía de Fundy, Nueva Escocia
(20 MW)
Murmansk, Rusia
(0.4 MW)
Sihwa, República de Corea
Entró en operación en 2011(250 MW)
Ejemplos de represamiento:
La Rance, Francia
• Fue la mayor planta de energía
mareomotriz por 45 años
• Ha estado funcionando desde 1966
• Genera 240 MW.
• Gracias a un cruce de carreteras de la
ría, la rentabilidad financiera está
garantizada.
En general, aprovechan la energía de las corrientes de la misma manera que las turbinas eólicas.
La densidad del agua, 832 veces la densidad del aire, permite que un solo generador pueda proporcionar
energía significativa a bajas velocidades de flujo de marea (en comparación con la velocidad del viento).
Dado que la potencia varía con la densidad del medio y el cubo de la velocidad, las velocidades de agua de
cerca de un décimo de la velocidad del viento, proporcionan la misma potencia para el mismo tamaño del
sistema de turbina.
Actualmente, está limitada su aplicación a lugares donde los movimientos de las mareas es de al menos de
1 m/s en las bajamares mínimas.
Al igual que con la energía eólica, la selección de la ubicación es crítica, necesitan zonas con corrientes
rápidas, donde se concentran los flujos naturales entre obstáculos, por ejemplo, en las entradas a las
bahías y ríos, alrededor de puntos rocosos, morros, o entre islas u otras masas de tierra.
Turbinas axiales Turbinas de flujo cruzado con eje vertical y horizontal Efecto Venturi
Corrientes de marea
En un día, 60 000 000 km2 de los mares tropicales absorben una radiación solar equivalente al calor de alrededor de 250 000
000 de barriles de petróleo o 20 000 veces la demanda eléctrica de EEUU.
Diferencia de temperatura entre la superficie y a un profundidad de 1000 m
18°C a 20°C 20°C a 22°C 22°C a 24°C Mayor a 24°C
OTEC es un método para extraer energía a partir de la diferencia de temperatura entre las aguas superficiales y profundas
por medio de un motor térmico.
En comparación con las tecnologías como los WECs, la energía disponible es uno o dos órdenes de magnitud más alta.
La eficiencia térmica máxima es muy baja, 6 o 7%.
La extracción de energía es difícil y por lo tanto cara (bombeo de material).
Si pudiera ser económicamente competitiva podría generar gigawatts de energía eléctrica.
La electrólisis puede producir hidrógeno para mejorar la salida de energía del proceso de OTEC.
Conversión térmica de la energía marina (OTEC)
• El oleaje representa una forma de energía renovable producida por el viento.
• La captura de la energía es técnicamente viable.
• La energía del oleaje es continua pero muy variable, aunque se puede predecir con varios días de antelación.
Promedio anual del nivele de energía del oleaje (kW/m)
Sistemas flotantes
Fijos
Híbridos
En la costa (onshore).
Cerca de la costa (nearshore) (10-40m)
Mar adentro (offshore) (>50m)
Clasificación
Energía del Oleaje
Focalizadores: Estructuras de tamaño reducido en relación a el oleaje incidente.
Generalmente se colocan varios dispositivos agrupados siguiendo una línea.
Concentran el oleaje en un punto.
Atenuadores: Tienen forma alargada y se colocan paralelos a la dirección de avance
de la ola. Captan la energía de manera progresiva. Las fuerzas a ambos lados de la
estructura se compensan, de manera que requieren un sistema de amarre menos
resistente que en el caso de los totalizadores.
Totalizadores o terminadores: de forma alargada, se colocan perpendiculares a la
dirección de avance de las olas.
Existen dos grandes grupos:
Sistemas pasivos o estáticos: son aquellos en los que la estructura está inmóvil
durante todo el proceso de conversión, de modo que la energía se genera sólo con el
propio movimiento de las partículas de agua (i.e. sistemas en estrechamiento).
Sistemas activos u oscilantes: aprovechan el movimiento relativo entre las partes
fijas y las móviles del dispositivo
• El oleaje actúa directamente sobre el cuerpo móvil
• El oleaje actúa sobre una interfaz agua-aire
Columnas oscilantes de agua OWC (Oscilating Water Column)
Pueden ser utilizadas como parte de las obras de abrigo
Cuerpo flotante con referencia móvil (i.e. Pelamis)
Rebosamiento
Impacto Planta de Toftestallen, Noruega
Esquema del funcionamiento de WaveRoller
Wave Dragon
Cuerpo flotante de referencia fija
Efecto Arquímedes
Archimedes wave swing (AWS)
Dispositivo PowerBuoy de Atlantic City
Algunas experiencias
mexicanas
Junio 1983,
Mexico DF
(ESIA-IPN)
ICMYL – II (UNAM)
Reseña
Modelo a Escala
Prototipo en Puerto
Morelos Q.Roo
Ruiz F., M. A. Alatorre & M.
Merino, Czitron, S.(1995).
"Dispositivo Rectificador y
Amplificador de Oleaje Patent
No 179369, Instituto Mexicano
de Propiedad Industrial, Date
Aug 30 1995.
Mejoras del REAL – Energía Potencial
Fixed, overtopping, wave amplification
A: Amplificador de oleaje
B: Amortiguador
C: Almacenaje
A
A
B
C
C B
Desarrollo del Blow-Jet
carcasa
concentrador Conducto
interior
Patent in processes
Xa - 2007 - 002519
Hidrogenerador IMPULSA
SIBEO
Julio Rodríguez
Arreglo de cámaras de aire interconectadas y submarinas, las cuales crean un flujo
de aire unidireccional que hace rotar una turbina central.
Puede tener diferente número de cámaras de aire, dependiendo de la capacidad
total instalada requerida y de las condiciones del clima local.
No tiene partes móviles en contacto con el agua.
Está formado por componentes relativamente pequeños, lo que facilita su manejo
durante su manufactura e instalación
Se localiza bajo el agua, lo que ayuda a su supervivencia durante las tormentas y
elimina el impacto visual
Utiliza una única turbina central, haciéndolo mucho menos complejo y aumentando
la eficiencia
Se puede usar para bombear agua, desalación de agua, producir H2 y O2, o generar
electricidad
No es susceptible a las variaciones individuales de altura, periodo, y dirección, de la
ola, lo que elimina la necesidad de un sintonizado rápido para cada ola entrante,
UFCAP -Unidirectional Flow Collective Air Pumps
Proyecto Sexto Sol
La energía marina (oleaje, …) empieza a ser una realidad tecnológica,
Hay tecnologías que se encuentran ya en fase de demostración tras superar
la de desarrollo.
Convencimiento de que va a tener un recorrido similar (más rápido) que otras
energías, como la eólica.
Necesidad de apoyos a I+D y marco regulatorio específico.
México tiene una gran oportunidad
Las universidades y el gobierno deben apoyar el desarrollo en empresas
nacionales
Conclusiones
GRACIAS
