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wave energy
ENERGÍAS RENOVABLES
CENTRO DE
INVESTIGACION
DE ENERGIA
Arq. Carlos Campo Garrido C.
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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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
Tamaño de las olas depende de tres factores:
① Velocidad
② ↶Fetch
③
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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
VARIACION EN LA POTENCIA DE OLEAJE
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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
REFRACCION
DIRECCION DE LAS OLAS
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Wave EnergyEnergía Renovable
DEBAJO DE LA SUPERFICIE
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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
PENDULO
Japón 5 kW 1980
Sri-Lanka
4 cámaras 250 kW
Costo de 7 p / kwh
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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
CLAM
• Profundidades de 40 – 100 m.
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Wave EnergyEnergía Renovable
PELAMIS
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Wave EnergyEnergía Renovable
DUCK
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Wave EnergyEnergía Renovable
INTERPROJECT SERVICE CONVERTOR
1980 1:10 100 kW
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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
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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Wave EnergyEnergía Renovable
DINAMARCA
Mayo 1999 1: 5
Boya atada
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Wave EnergyEnergía Renovable
SUECIA
Suecia = FWPUHY
1340 000 m² anuales
Bomba de manguera.
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Wave EnergyEnergía Renovable
IRLANDA
Bomba McCabe
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AUSTRALIA
2p por kWh = AU $0.05
500 kW
ENERGETECH
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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
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INTEGRACION
• Ciudades
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FUTURO
• Desalinización
• Protección costera
• Bombeo de agua
• Recolección de minerales
• Generación de hidrógeno
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