Energía mareomotriz Maestro: Ing. Guillermo Arreguin Carral Martín Marmolejo Sotelo 07061312...

Energía mareomotriz Maestro: Ing. Guillermo Arreguin Carral

Martín Marmolejo Sotelo 07061312Adrián Caro Gutiérrez 07061281

Francisco Daniel Mendoza Trevizo 07061315Alan Guillermo Arreguin Hernández 07061275

Elmer Alonso Olivas Gallardo 07061325Jorge Eduardo Olvera Manzano 07061328

Erick Amin Duarte 07061295Pedro Barba Rodríguez 07061277

Introducción

• Con 4 Km. Profundidad• Mares y océanos cubren las tres cuartas

partes de la superficie de nuestro planeta.• En la superficie los vientos provocan las

olas de hasta 12 metros de altura, 20 metros debajo de la superficie.

• Diferencias de temperatura (que pueden variar de -2º C a 25º C) engendran corrientes.

• Energía liberada por el agua de mar en sus movimientos de ascenso y descenso de las mareas (flujo y reflujo) es transformada en energía eléctrica en la centrales mareomotrices.

• El sistema consiste en aprisionar el agua en el momento de la alta marea y liberarla, obligándola a pasar por las turbinas durante la bajamar. Sus movimientos hacen que también se muevan las turbinas de unos generadores de corrientes situados junto a los conductos por los que circula el agua.

En la antigüedad se usaban molinos de marea egipcios. Su

desarrollo histórico fue parecido al de los molinos hidráulicos:

en el siglo XIII ya funcionaban algunas ruedas maremotrices.

En Inglaterra y en el siglo XVIII aparecen varias instalaciones

para moler grano y especias tanto en Francia como en EE.UU.

Orígenes de la energía mareomotriz

• El ingeniero Cattaneo de Veltri ideó un dispositivo, que instaló al pie del promontorio rocoso en el cual se asienta la cuidad de Mónaco y con el fin de proveer de agua marina al Museo Oceanográfico de dicha ciudad.

• Consiste en un pozo comunicado al mar, a lo largo se mueve un pesado flotador guiado por unas barras de hierro, que mediante palancas articuladas, el flotador transmitía su empuje a los vástagos de los émbolos de dos bombas hidráulicas aspirantes impelentes que elevaban el agua hasta el Museo Oceanográfico.

• A partir de los años 1920 se realizaron los primeros estudios en profundidad en Francia, URSS, Canadá y EE.UU., alcanzándose los primeros resultados prácticos en la construcción de centrales maremotrices en Francia (1966) y la URSS (1968). Como sucedió con otras fuentes energéticas renovables aprovechadas desde la antigüedad, el interés decreció ostensiblemente al producirse la electricidad a bajo coste en las centrales térmicas, pero a raíz de las sucesivas crisis energéticas se ha vuelto a prestar una gran atención a esta fuente de energía.

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGIA DE LAS MAREAS

• Las mareas son oscilaciones periódicas del nivel del mar. Es difícil darse cuenta de este fenómeno lejos de las costas, pero cerca de éstas se materializan, se hacen patentes por los vastos espacios que periódicamente el mar deja al descubierto y cubre de nuevo.

• Este movimiento de ascenso y descenso de las aguas del mar se produce por las acciones atractivas del Sol y de la Luna.

• Flujo.- subida de las aguas.• Reflujo.- descenso de las aguas.• Pleamar.- máxima elevación de flujo.• Bajamar.- momento máximo de reflujo.

• La amplitud de la marea en el mar muerto es de solo 20 a 40 cm.

• En el océano atlántico se registran mayores mareas que en el océano pacifico.

• Bernard Forest de Bélidor, profesor en la escuela de Artillería de La Fère (Francia), fue el primero que estudió el problema del aprovechamiento de la energía cinética de las mareas, y previó un sistema que permitía un funcionamiento continuo de dicha energía, empleando para ello dos cuencas o receptáculos conjugados.

Esquema de una central mareomotriz.

Principio de funcionamiento.

• El tipo de turbina mas utilizada en este tipo de central mareomotriz es la de bulbo por su capacidad para aprovechar pequeños saltos pero de gran caudal.

• Estuario de Rance (Francia) en donde se registran amplitud de mareas de hasta 13.5 metros.

• La primer tentativa de aprovechamiento de las mareas seria precisamente en el estuario de Rance, Francia, abarca 2.000 hectáreas , pero reúne magnificas condiciones para el fin que se busca; el nivel entre las mareas alta y baja alcanza un máximo de 13,5 metros, una de las mayores del mundo. El volumen de agua que entrara en la instalación por segundo se calcula que en 20.000 m3. , cantidad muy superior a la que arroja al mar por segundo, se calcula que rendirá anualmente mas de 800 millones de kw/h.

Ventajas y desventajas de la

energía mareomotriz.

Ventajas

• Auto renovable. Su obtención es infinita y siempre se usa la misma materia prima sin consumirse.

• No contaminante. Solo usa la energía cinética como obtención de energía por lo que no tiene emisiones.

• Silenciosa. No produce mas sonido que el que hace el movimiento de la materia prima que es el mismo que comúnmente.

• Bajo costo de materia prima. No requiere mas materia prima que el agua que pasa por estas por lo que no tiene costo.

• No concentra población. No requiere de muchos personas para operar las centrales.

• Disponible en cualquier clima y época del año. La situación del clima y la época no cambia la marea por lo que funciona de igual manera.

Desventajas

• Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero. La central requiere una cortina lo cual hace que no se vea estético.

• Localización puntual. Para el mejor aprovechamiento de las mareas se requiere que las centrales se pongan en lugares específicos.

• Dependiente de la amplitud de la marea. Depende 100% de la marea, que tanto suba o baje.

• Traslado de energía muy costoso. Es muy costoso trasladar la energía generada a las poblaciones o ciudades.

• Efecto negativo sobre la flora y fauna. Los diques no permiten pasar el agua haciendo que esta se estanque y no llegue a alimentar la flora y fauna del medio.

• Limitada. La energía generada se limita a un máximo que es la que la marea puede generar, por lo que mas que eso no puede ser generado por este medio

Ubicación

Centrales Mareomotrices en Operación

EstaciónCapacidad

(MW)País Ubicación Com

Rance Tidal Power Station 240 Francia Rance River 1966

Annapolis Royal Generating Station

20 Canadá Annapolis River 1984

Jiangxia Tidal Power Station

3.2 ChinaWuyantou, la ciudad de Wenling, provincia de Zhejiang, China.

1972

Kislaya Guba Tidal Power Station 1.7  Russia Kislaya Guba, Russia 1968

Uldolmok Tidal Power Station 1.0

 Korea del sur Uldolmok 2009

Central Mareomotriz de Rance

Estación Generadora de Annapolis Royal

Central Mareomotriz de Jiangxia

Central Mareomotriz de Kislaya Guba

Futuro de la Energía Maremotriz• Los avances actuales de la técnica, el

acelerado crecimiento de la demanda energética mundial y el constante incremento en el precio de los combustibles son factores primordiales que achican cada vez más la brecha entre los costos de generación mareomotriz y los de las fuentes convencionales de generación de energía.

• Así lo entienden países como Canadá e Inglaterra, donde se incorpora la misma a los planes energéticos como solución a medianos plazos en el proceso de sustitución de plantas termales

• Se ha cifrado el potencial aprovechable de la energía maremotriz en todo el mundo en unos 15 000 MW

• Según los valores estándares se calcula que el costo de inversión inicial para una central maremotriz es de 2000 a 2500 dólares por cada kW de generación

• Para generar 30 MW se requiere una inversión de 60 mdd a 75 mdd

En México:

• En México el potencial de energía mareomotriz en el alto Golfo de California es muy importante.

• Según un estudio de la UNAM, podría llegar a tener un área de embalse de 2590 km2, con una potencia de 26 GW y una generación de 23 000 GW/año

• En México, en el estuario del río colorado existe una diferencia en los niveles de la marea de 6.7 m, la cual supera el mínimo requerido (5 m) para instalar una central mareomotriz

Proyecto “Wabe Hub”

• Ubicación: Cornwall, Inglaterra• Inversión: 7 millones de euros• Potencia: 20 MW

• El proyecto consiste en cuatro centrales interconectadas para aprovechar la energía de las olas y convertirla en energía eléctrica

Energía Maremotérmica

• Se basa en la explotación de la diferencia de temperaturas en los océanos. La diferencia de temperatura en ciertas partes del océano como laz zonas tropicales, oscila en torno a los 20 grados entre la superficie y los 100 metros de profundidad. En zonas árticas y antárticas estas diferencias pueden llegar a ser mayores, pero se necesitan instalaciones que intercambien el agua a mayor profundidad, llegando a alcanzar los 1000 metros.

Zonas térmicamente favorables

ENERGIA AZUL

La energía azul es la energía obtenida por la diferencia en la concentración de la sal entre el agua de mar y el agua de rio con el uso de electrodiálisis inversa (o de la ósmosis) con membranas de iones específicos.

PROCESO

ALGO DE HISTORIA

La tecnología de la electrodiálisis inversa se ha probado en condiciones de laboratorio.

Al principio el costo de la membrana era muy costosa.

Una nueva membrana mas barata (POLIETIRENO) le a dado una nueva oportunidad.

ELLOS PONEN EL EJEMPLO

• En los PAISES BAJOS, más de 3300 m³ de agua dulce por segundo desembocan en el mar como promedio.

• El POTENCIAL energético es por lo tanto de 3300 MW, suponiendo 1 MW/M³ de salida de agua fresca por segundo.

• En 2005 una planta de 50 kilovatios está situada en un sitio de prueba costero en HARLINGEN, los Países Bajos.

ENERGIA UNDIMOTRIZ

Las olas del mar son un derivado

de la energía solar, el

calentamiento de la superficie

terrestre genera viento y el viento genera las olas.

• Una de las características de las olas es su capacidad de desplazarse a grandes distancias sin apenas pérdida de energía.

• La energía de las olas se concentra en las costas, que totalizan 336000 Km. de longitud.

• La energía que desarrollan las ondas es enorme y proporcional a las masas de aguas que oscilan y a la amplitud de oscilación.

• Esta energía se descompone en dos partes, las cuales, prácticamente, son iguales: una energía potencial, la cual provoca la deformación de la superficie del mar, y una energía cinética o de movimiento

• Se ha calculado que una onda de 7,50 metros de altura sobre el nivel de las aguas tranquilas y de 150 metros de longitud de onda, propagándose con una velocidad de 15 metros por segundo (4.16Km/Hr), desarrolla una potencia de 700 caballos de vapor (514849.3 Watts) por metro lineal de cresta

FORMAS DE GENERACION

COLUMNA OSCILANTE DE AGUA• Uno de los primeros fue el convertidor noruego

Kvaerner, cuyo primer prototipo se construyó en Bergen en 1985. Consiste en un tubo hueco de hormigón, de diez metros de largo, dispuesto verticalmente en el hueco de un acantilado. Las olas penetran por la parte inferior del cilindro y desplazan hacia arriba la columna de aire, lo que impulsa una turbina instalada en el extremo superior del tubo. Esta central tiene una potencia de 500 KW y abastece a una aldea de 50 casas.

PLEAMIS

• Es un conjunto de cilindros semi-sumergidos, unidos por bisagras.

• Diseñado para aguas de 50-70m de profundidad.

• Esta hecho para soportar las inclemencias del mar, con el mínimo de mantenimiento posible.

• Tres unidades independientes de generación de 250 kW c/u.

• CARACTERISTICAS:• 150 m de largo.• 3.5 m de ancho.• 700 toneladas.• Anclada al lecho marino.• Conectada a la red por un cable

marino.

• Instalado ya en Portugal, es un ingenio metálico flotante y flexible que al ser movido por las olas genera electricidad. Se estima que la cantidad de energía obtenida por 30 de estos sistemas, podría abastecer aproximadamente 20.000 hogares con un consumo medio europeo.

Dispositivos Tecnología OPT

• El sistema de la generación de la onda de PowerBuoy del OPT utiliza "una boya discreta" de alta mar para capturar y para convertir energía de la onda en una fuerza mecánica controlada que conduzca un

generador eléctrico.