wave energy
ENERGÍAS RENOVABLES
CENTRO DE
INVESTIGACION
DE ENERGIA
Arq. Carlos Campo Garrido C.
intro ducción
•Conceptos que datan de hace 200 años.
•1970 emergen los primeros esquemas en islas
aisladas donde el oleaje es bueno, es viable.
•2 Tw equivalente a 17500 Twh (Thorpe, 1999)
•Prototipos montados en la costa y fuera de la
costa están ya en operación.
•Tecnologías de mar abierto en desarrollo.
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HISTORIA RECIENTE
UK Escocia Fondos reducidos Unión Europea
(OWC) Noruega y Japón EWETN
Exporta
tecnología
Requiere más
fuentes de
energía (pero
el oleaje es
muy modesto)
5 dipositivos
6 a 16p kWh
DTI (1998)
5p kWh
1989
75 kW
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TAPCHAN
Posibilidad de almacenar
Difícil de construir
y mantener
OWC
Más común en costa
Más energía
contenida
Dispositivos de mar abierto
CASOS INTRODUCTORIOS
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TAPCHAN
Año 1985
Kaplan 350 kW
No partes móviles
Bajo mantenimiento
•Flujo eléctrico constante
•No es para todos ladosDispositivo de canal angulado: TAPCAHN
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POSIBLES MEJORAS
Esquema que prediga el oleaje.
Hacer el canal más corto.
CONDICIONANTES
•Buen oleaje
•Aguas profundas cerca de la costa
•Bajo rango en mareas (menos de 1
metro)
•Bajo costo de construcción
Vista aérea de TAPCAHN Noruego
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OWC
Año 2000
Consiste en una cámara en
forma de cuña
1. Procedimiento de construcción
2. Proyecto ángulos rectos = turbulencias
Turbinas de 250 kW.
Dispositivo LIMPET OWC
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PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA ENERGÍA DE LAS OLAS
Viento① ②+ Presión ③ Otra vez
El viento es producido por el Sol 100 Wm y esto su vez se
transforma en:
Energía
Olas100 kW m longitud de cresta
①↺↓
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Tamaño de las olas depende de tres factores:
① Velocidad
② ↶Fetch
③
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CARACTERIZACION DE LAS OLAS
= longitud de onda
H = altura, a mayor amplitud + poder / m cresta
T = periodo
P = g ²H² T
〔kW/m〕 32
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AGUAS PROFUNDAS
= g T = 1.5 x periodo
〔m/s〕2
las olas largas rápidas
cortas lentas
= gT²
2
AGUAS INTERMEDIAS
d= / 2
d= / 4
Influenciadas por la
profundidad y el periodo
AGUAS POCO
PROFUNDAS
Velocidad de las olas
V = √gd
No depende del periodo
sino de la profundidad
0 1 2
1 d 21 3 4
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PODER DE OLEAJE
P = Hs² Te 〔kW/m de cresta de ola〕
2
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VARIACION EN LA POTENCIA DE OLEAJE
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POTENCIA DE OLEAJE EN DIFERENTES LOCALIDADES
Promedio anual del poder del oleaje en kW por metro lineal de cresta, en varios
lugares alrededor del mundo.
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REFRACCION
DIRECCION DE LAS OLAS
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DEBAJO DE LA SUPERFICIE
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TECNOLOGIA
•Debe de haber una estructura central
•Tienen que estar anclados
•El tamaño si importa y es crítico para el desempeño
•Se establece considerando al volúmen de agua de las
órbitas
•El volúmen de barrido es varias decenas de m³
•Los dispositivos pequeños tienen sus limitaciones
•Aunque pueden capturar la mayor parte de la energía de las
olas pequeñas, no así de las grandes.
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CLASIFICACION
1. Peso flotante 2. Peso y arrastre flotante 3. Dispositivo de arrastre
4. Columna oscilante de agua 5. Surge device
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UBICACION
1. Fijos al lecho marino
2. Flotantes mar adentro, aguas
profundas
3. Atados en profundidad media
GEOMETRIA Y ORIENTACION
1. Terminales
2. Atenuantes
3. Absorbedores de punto /
Pequeñas dimensiones en
relación a .
≋
≋
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DISPOSITIVOS FIJOS
• Tienen la ventaja de que son accesibles para su mantenimiento
• Desventaja que operan en profundidades bajas
∴ oleaje de bajo poder
• Ya no hay sitios para su desarrollo
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OWC
Turbina Wells
Puede rotar a altas velocidades, por lo que el generador
puede ir conectado directo a la flecha o eje de la turbina
(1500-3000rpm)
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PENDULO
Japón 5 kW 1980
Sri-Lanka
4 cámaras 250 kW
Costo de 7 p / kwh
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VENTAJAS
• Ubicados en aguas poco profundas
• Oleaje de bajo poder
• Cerca de la red
• Fácil de mantener
• El lecho marino atenua las olas de tormenta
DESVENTAJAS
• Ubicación geográfica especifica
• En áreas donde la marea no afecte
• No hay producción en masa
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DISPOSITIVOS MAR ADENTRO
• Duck
• Clam
• Whale
• Swan DK3
• Wave dragon
• Backward Bent Duct Buoy BBDB
Pueden cosechar más energía que los fijos
No hay restricciones físicas
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THE WHALE
50 m. 1000 ton. 110 kw.
Hs = 1 m Te = 5-8s
4kWm 15% eficiencia
6p por kWh
BBDB
TERMINALES
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FLOATING WAVE POWER VESSEL
50 – 80 m de profundidad anclado
A 500 m de la costa
1.5 MW
7p por kWh
Se puede comparar con el TAPCHAN
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CLAM
• Profundidades de 40 – 100 m.
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PELAMIS
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DUCK
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INTERPROJECT SERVICE CONVERTOR
1980 1:10 100 kW
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INVESTIGACION Y DESARROLLO MUNDIAL
• Japón - BBDB y Penfular
• Noruega – TAPCHAN – Resonancia múltiple OWC
• UK – LIMPET OWC
• Irlanda – OSPREY
• Indonesia
• Portugal
• Holanda
• Korea
• Estados Unidos
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OSPREY – UK
Olas y viento
Capacidad de 3500 kW
PS Frog
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EJEMPLOS PARA MEXICO
India
75 kW Abril a Noviembre
25 kW Diciembre a Marzo
5-10 kW por metro
China OWC 3 kW 20 kW
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DINAMARCA
Mayo 1999 1: 5
Boya atada
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SUECIA
Suecia = FWPUHY
1340 000 m² anuales
Bomba de manguera.
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IRLANDA
Bomba McCabe
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AUSTRALIA
2p por kWh = AU $0.05
500 kW
ENERGETECH
ECONOMIA
• Operación y mantenimiento
• El capital para poner en funcionamiento – es el doble
• Factor de carga es muy bajo
• Suficientemente fuertes
• Diseños de larga duración, pocas piezas mecánicas
• Eficiencias alrededor del 30%
• Típicamente la inversión por kW instalado es de ₤1000
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IMPACTO AMBIENTAL
• Contaminación química casi nula
• Impacto visual bajo
• Ruido bajo
• Peligro para las embarcaciones
• No representan ningún peligro con la migración de peces
• Influencia en el hábitat de la costa baja
• 11 g de CO2, 0.03 g de SO2 y 0.05 de NOx por kWh
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INTEGRACION
Comunidades remotas
Red Comunidad = mucho cuidado
INTEGRACION
• Ciudades
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FUTURO
• Desalinización
• Protección costera
• Bombeo de agua
• Recolección de minerales
• Generación de hidrógeno
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