Fuente: OES Brochure, 30 de marzo de 2021
Un resumen de los desarrollos tecnológicos más destacados en energía undimotriz a partir de la traducción al español del informe 2021 de Ocean Energy Systems (OES).
Avances en el aprovechamiento de la energía undimotriz
- Varios desarrolladores de energía undimotriz continúan logrando grandes avances.
- Las implementaciones exitosas han tenido lugar en muchos sitios diferentes del mundo desde Australia, pasando por Asia y Europa hasta América del Norte.
- Varios dispositivos a gran escala se encuentran actualmente en la fase de fabricación o se están preparando para su instalación.
- El sector viene mostrando una evolución continua y se están diseñando los primeros parques.
- Se han logrado muchos avances con un impacto significativo en los costos y la producción de energía; varios de estos nuevos desarrollos ya se han plasmados en nuevos prototipos.
- La energía undimotriz sigue presentando una amplia variedad de tecnologías, esto se debe a las diferentes formas en que la energía puede ser aprovechada y también depende de la ubicación del equipo en el agua (sumergido o flotante).
- Los proyectos de energía undimotriz se enfrentan a una etapa decisiva; muchos de ellos se encuentran en fase experimental, otros en la etapa pre comercial con unas pocas unidades en funcionamiento; para alcanzar la madurez aún hoy se requieren extensos programas de ensayos para validar su rendimiento y confiabilidad.
- La energía undimotriz todavía requiere sólidos programas de investigación e innovación para acelerar el camino hacia la madurez total. Un marco de políticas de apoyo desde gobiernos e instituciones es fundamental para acelerar el progreso.
Mercados
- Debido al impresionante recurso mundial que resulta de la energía undimotriz se espera que se instalen gran cantidad de parques con convertidores para aprovechar la energía marina para su conexión al servicio eléctrico público o privado.
- La tecnología puede servir para satisfacer de energía eléctrica y las necesidades de agua potable a las comunidades costeras e insulares.
- La energía undimotriz ayudar a satisfacer las necesidades energéticas de industrias relacionadas a las actividades marinas como pesca, acuicultura, investigación oceanográfica o incluso actividades como la minería.
- La energía undimotriz se puede integrar en sistemas híbridos que incluyen la energía eólica o fotovoltaica marina y otros tipos de energía.
1. Parque undimotriz en China destinado a ensayar convertidores de 1 MW de potencia
Proyecto de un parque para el aprovechamiento de la energía undimotriz en Wanshan, China, de 1 MW. Desde 2017, el Instituto de Conversión de Energía de Guangzhou (GIEC) de la Academia de Ciencias (CAS) está llevando a cabo el desarrollo de un equipo para la captación de la energía undimotriz; además el gobierno chino brindó el apoyo para la formación de un consorcio constituido por las empresas China Southern Power Grid y China Merchants Heavy Industry para llevar a acabo este proyecto.
En 2020 finalizó la construcción de la primera unidad de 500 kW “Zhoushan” que se ensayó con éxito en mar abierto. La segunda unidad de 500 kW “Changshan” se terminó de construir en 2020 y se instalará para realizar ensayos en el mar abierto en 2021.
Este proyecto se basa en la tecnología “Sharp Eagle”, que se basa en un convertidor constituido por una barcaza semi sumergible con una articulación doble; su desarrollo se inició en el año 2011.
La isla de Wanshan se va a convertir el sitio más importante para el desarrollo de tecnologías y ensayos de equipos para la captación de la energía undimotriz de China.
2. El primer establecimiento de acuicultura a mar abierto provisto de energía obtenida a partir del recurso undimotriz
El Instituto de Conversión de Energía de Guangzhou (GIEC) construyó con éxito una jaula para acuicultura en alta mar llamada “Penghu”, la energía para su funcionamiento la obtiene a partir del recurso undimotriz mediante tecnología Sharp Eagle. Se procura también darle difusión con este proyecto a la divulgación del potencial marino y la promoción las actividades turísticas de la región.
Este prototipo fue desarrollado bajo el apoyo del Ministerio de Recursos Naturales y gobierno local de la provincia de Guangdong. En diciembre de 2020, Penghu completó 18 meses de ensayos en el ámbito marino en Zhuhai.
3. Energía undimotriz conectada en la red de distribución eléctrica de la isla Kind, Nueva Zelanda
El 10 de enero de 2021, Wave Swell Energy (WSE) instaló con éxito su generador de energía undimotriz UniWave200 en la isla King de Tasmania. Esta planta de 200 kW de potencia mediante el aprovechamiento del recurso undimotriz proporcionará energía eléctrica a la red local que será operada por Hydro Tasmania, el proyecto recibió una financiación de USD 4 millones de la Agencia Australiana de Energía Renovable.
El equipo se basa en el concepto de una columna de agua oscilante (OWC), en este sistema el agua de las ondas ingresa a una cámara hueca que está debajo de la línea de flotación. El movimiento de las ondas en la cámara desplaza el aire en forma cíclica hacia arriba y hacia abajo impulsando una turbina que genera la energía eléctrica.
4. Ensayos de Ocean Energy Buoy en Hawái, EEUU
Ocean Energy construyó un convertidor de 500 kW de potencia que fue remolcado desde Oregón a través del océano Pacífico hasta el lugar de ensayos para la energía undimotriz de la Marina de los EE. UU. (WETS) en Hawái. El dispositivo está listo y esperando su instalación en mar abierto para realizar ensayos.
El proyecto ha sido cofinanciado por la Autoridad de Energía Sostenible de Irlanda (SEAI) y el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). Las etapas anteriores de este proyecto se fueron realizadas con financiamiento de SEAI, el Marine Institute, Enterprise Ireland y el programa para la promoción de las EE RR marinas de la Unión Europea. La etapa anterior incluyó una prolongada etapa de ensayos realizada en el sitio de ensayos de Galway Bay Quarter Scale de Irlanda durante el cual el dispositivo acumuló más de 24.000 horas de funcionamiento en aguas abiertas.
5. Sistema de boyas para la señalización de la navegación (NIOT Wave) que funcionan mediante la energía undimotriz en el puerto Kamarajar, Chennai. India
La boya para la navegación desarrollada por NIOT que funciona mediante energía undimotriz está siendo utilizada en el canal de navegación del Puerto de Kamarajar, Chennai, India, Además de actuar como guía de navegación en el puerto puede realizar mediciones oceanográficas. Este dispositivo funciona a partir de un sistema con columna de agua oscilante (OWC) equipada con una turbina y un generador eléctrico.
La boya fue instalada en noviembre de 2017 y desde entonces se ha desempeñado con éxito en todas las condiciones climáticas durante largos períodos en el puerto de Kamarajar.
La tecnología se ha transferido a la industria y cuatro boyas más están proyectadas para ser construidas a parir del financiamiento de la administración de las islas Andaman y Nicobar.
6. Planta piloto OWC Yongsoo instalada en la isla de Jeju en Corea del Sur
La planta piloto de Yongsoo OWC (500 kW) es una planta que funciona con el sistema de Columna de Agua Oscilante. Se instaló a 1,2 km de la costa en la isla de Jeju, Corea del Sur en 2016. La planta tiene 37 m de largo y 31 m de ancho, equipado con dos turbinas de flujo axial y dos generadores de 250 kW conectados a la red por un cable submarino de 22,9 kV AC.
La turbina es del tipo anillo que fue patentada por KRISO; sus dimensiones son: 1.8 m de diámetro, con 26 palas de rotor fijas. El sistema ha recibido la aprobación final de la Corporación de Seguridad Eléctrica de Corea para su conexión a la red eléctrica nacional. El sistema se encuentra actualmente en fase de prueba.
La tecnología Digital Twin que se está aplicando en esta planta permitirá lograr una operación y mantenimiento más inteligente. La producción anual de energía de esta planta se verá favorecida al aprovechar la potencia máxima de las ondas. El costo de operación se verá reducido a partir de la evaluación del momento óptimo para el mantenimiento de los equipos; este sistema de monitoreo se basa en el modelo digital de fallas de componentes.
7. Exitoso funcionamiento de la Planta OWC en Mutriku desde 2011
La planta de energía undimotriz Mutriku está integrada en un rompeolas en el puerto de Mutriku, un pueblo costero en el País Vasco, España y desde julio de 2011 está conectado a la red eléctrica. Hasta septiembre de 2020 la planta suministró a la red eléctrica más de 2,1GWh.
Esta planta consta de 16 unidades del sistema columna de agua oscilantes (OWC), cada una está equipada con una turbina Wells y un generador eléctrico de 18,5 kW, lo que arroja una potencia total de 296 kW. Esta instalación ahora está disponible como un sitio para ensayos que proporciona a los desarrolladores de una oportunidad única de probar nuevos conceptos en turbinas, generadores, estrategias de control y equipos auxiliares.
Esta planta hace que la ciudad de Mutriku sea una referencia mundial en el tema del aprovechamiento de la energía undimotriz, que atrae turistas regionales e internacionales; además de ser un ejemplo del desarrollo tecnológico y de la industria de España. Más de 7.500 personas han visitado esta instalación.
8. Aprovechamiento de rompeolas de los puertos para la captación de la energía undimotriz en Grecia
El desarrollador de energía undimotriz SINN Power GmbH ha estado ensayando en un rompeolas del puerto de Iraklio, Grecia. Allí se están ensayando diversos prototipos para la captación de la energía undimotriz. El SINN PowerTrain 3.4 está equipado con ocho generadores de desarrollo propio con electrónica de potencia integrada.
La empresa anunció planes para actualizar los prototipos y además en el puerto de Iraklio instaló la plataforma Ocean Hybrid (OHP), donde se cuenta con la posibilidad de combinar convertidores de energía solar, eólica y undimotriz.
9. Exitosa segunda fase del ensayo del equipo Tordenskiold
El equipo Tordenskiold fue remolcado de regreso a Frederikshavn después de la segunda fase de ensayos en alta mar (febrero, noviembre de 2020) cerca de las islas Hirsholm. Durante 14 meses, se estuvo recopilando datos de la capacidad y eficiencia de la planta.
La empresa danesa de ingeniería y consultoría, NIRAS A/S, ha analizado y comparado los datos en alta mar con los datos anteriores de ensayos en piletas. El paso siguiente es probar la durabilidad del sistema de amarre y las articulaciones del equipo Tordenskiold en un ambiente más exigente como es el Mar del Norte en Hanstholm donde las ondas son de mayor altura e intensidad además se va a seguir ensayando el sistema de toma de fuerza y el generador.
10. Importante avance de la tecnología danesa en la plataforma oceánica de las islas Canarias (PLOCAN)
La empresa danesa Wavepiston alcanzó un nuevo hito en su desarrollo tecnológico ya que ha iniciado los ensayos de un nuevo equipo a gran escala en la Plataforma Oceánica de Canarias (PLOCAN) en la isla Gran Canaria.
El sistema consta de una serie de captadores de energía undimotriz tendidos entre dos boyas ancladas; en total son 24 captadores de energía con una longitud 200 m y un ancho de 8 m.
Los captadores se mueven cuando las ondas fluyen a lo largo del sistema, bombeando agua de mar presurizada por una tubería hacia una turbina o un sistema de ósmosis inversa, su objetivo es obtener energía eléctrica o agua potable. El equipo que se instaló en la isla de Gran Canaria en el Puerto de Las Palmas; consta de dos captadores de energía.
11. Exitoso ensayo del dispositivo a media escala HiWave-5 de CorPower Ocean en Escocia.
La empresa sueca CorPower Ocean ha estado desarrollando un dispositivo compacto para la captación de la energía de las ondas. El HiWave-5 es el proyecto emblema de la empresa CorPower, la intención es demostrar la capacidad de supervivencia, el rendimiento y la factibilidad económica de un conjunto de cuatro dispositivos en tamaño real conectada a la red. La primera fase de este proyecto C4 es la instalación de un dispositivo convertidor de energía undimotriz en tamaño real y la siguiente fase será la realización de un ensayo piloto C5 con tres dispositivos adicionales. La empresa se trasladó a Portugal para continuar los ensayos.
Durante 2020 se inició la fabricación de los módulos de energía undimotriz C4. Esta tecnología utiliza una boya liviana de material compuesto, una línea de amarre de tensión que cuenta con un resorte que permite que el dispositivo funcione de manera eficiente en una amplia gama de frecuencias de las ondas y en el caso de tormenta el resorte deja de funcionar para evitar esfuerzos extremos y destructivos.
12. Primer paso hacia la comercialización del equipo WaveRoller de 350 kW de potencia
Durante el otoño de 2019, la empresa finlandesa AW-Energy Ltd instaló el primer WaveRoller de 350 kW en Peniche, Portugal y lo conectó a la red eléctrica nacional portuguesa. Durante el tiempo que la plataforma flotante estuvo funcionando los técnicos fueron continuamente monitoreando su desempeño mediante un control remoto además se realizaron ensayos de ajuste del sistema para mejorar su funcionamiento. El rendimiento fue de acuerdo con las expectativas.
El dispositivo WaveRoller opera anclado al lecho marino en áreas cercanas a la costa a profundidades entre 8 y 20 metros. Dependiendo de las condiciones de las mareas, el dispositivo se encuentra parcialmente o totalmente sumergido. AW Energy ha creado en la última década varios tipos de dispositivos y los ha ensayado en el mar en la playa de Almagreira, Portugal. Este hecho fue un hito importante para la compañía.
13. Dispositivo undimotriz para proveer de energía a los equipos destinados a la extracción de petróleo y gas submarino
Mocean Energy está fabricando su prototipo Blue X para ser probado en EMEC en Orkney; el proyecto está financiado por el programa Wave Energy Scotland’s Novel Wave Energy Converter (NWEC).
El dispositivo es una balsa articulada constituida por dos cascos conectados por una sola articulación que se instala en forma paralela a la dirección del tren de ondas. El movimiento de las ondas provoca un movimiento relativo de la bisagra, el cual mediante un dispositivo adecuado produce electricidad. El prototipo Blue X será utilizado para demostrar su efectividad en equipos a escala real. La innovación de Mocean Energy está en el diseño que aprovecha inteligencia artificial para el diseño del casco a los efectos de aumentar significativamente el rendimiento.
14. Plataforma marítima Wavegem diseñada para utilizar un sistema hibrido de energía
La plataforma híbrida WAVEGEM diseñada por GEPS Techno, combina energía undimotriz y solar. Ha sido probada en SEM-REV, Francia, desde agosto de 2019, alcanzando los 18 meses de ensayos en alta mar. Convierte la energía undimotriz usando el movimiento de flotadores para crear un circuito cerrado de agua que pasa a través de una turbina de baja velocidad.
Este tipo de plataforma está destinada a los sectores de petróleo y gas, acuicultura, energías renovables y minería marina. Sirve también como fuente de energía para islas remota.
15. Varios socios industriales unen sus fuerzas para desarrollar el proyecto académico ISWEC en el mar Adriático
El ISWEC es un convertidor de absorción puntual de la energía undimotriz basado en la tecnología giroscópica, se determinó que resulta conveniente su aplicación en climas templados como el mar Mediterráneo.
Un primer prototipo de 100 kW de potencia fue amarrado a 800 m de la costa de Pantelleria en 2016 y más recientemente otro proyecto piloto se ha puesto en funcionamiento en el mar Adriático frente a la costa de Rávena.
Este proyecto originalmente desarrollado por el Politécnico de Turín y construido en asociación con la empresa de energía italiana, ENI. En octubre de 2019, varias empresas italianas unieron fuerzas para lanzar una iniciativa conjunta para convertir al ISWEC en una central eléctrica a escala industrial.
16. Ensayos de la empresa holandesa Slow Mill Sustainable Projects en la isla Texel
La empresa holandesa Slow Mill Sustainable Projects diseñó un novedoso dispositivo para el aprovechamiento de la energía undimotriz para el clima marino moderado del Mar del Norte y en 2020 ensayó un prototipo a 4 km de la costa de la isla de Texel.
Planes de próximos desarrollos
Los desarrolladores están preparando nuevos proyectos
Carnegie Clean Energy
Carnegie Clean Energy ha estado trabajando activamente en la aplicación de sistemas informáticos para mejorar significativamente el rendimiento de los equipos y reducir el costo de la tecnología CETO; también ha desarrollado y validado un sistema automático que permite que la tecnología CETO (y otros más) puedan evaluar con un sistema inteligente y preciso las características del tren de ondas antes de que lleguen al equipo y de esta forma mejorar su captación. Carnegie está realizando diversos planes de mejora en sus equipos en la instalación propia de investigación de energía undimotriz en North Fremantle, Australia Occidental.
Bombora Wavepower
El desarrollador australiano de energía undimotriz Bombora Wavepower recibió la licencia para la instalación y la realización de ensayos de su equipo para la captación de la energía undimotriz de 1,5 MW de potencia frente a las costas de Pembrokeshire, Gales. En 2018, Bombora consiguió una subvención de 10,3 millones de libras esterlinas de la Oficina Europea de Financiación de Gales para la realización de este proyecto. Bombora ha diseñado y fabricado el equipo de 1,5 MW en tamaño real en Pembrokeshire. En julio de 2020, el equipo en tamaño real de 75 metros de largo fue transportado al taller de montaje. La instalación en el mar está programada para el año 2021.
Wello Oy
El desarrollador finlandés de energía undimotriz Wello Oy está planeando probar su equipo Penguin2 en BiMEP; en otoño de 2020. El dispositivo comenzó su traslado desde Escocia al Puerto de Bilbao, cerca de BiMEP, pero las malas condiciones climáticas obligaron a suspender el viaje, se esperará hasta la llegada de la primavera donde las clima será más propicio para la travesía. Una vez que el equipo llegue a BIMEP comenzará una etapa de dos años de ensayos.
AWS Ocean Energy
AWS Ocean Energy ha desarrollado un dispositivo de energía undimotriz por inmersión llamado “Arquímedes WaveSwing”. La empresa recibió un subsidio de 3,4 millones de libras del programa Wave Energy Scotland para desarrollar el prototipo para ser instalado y probado en el EMEC en Orkney. AWS ha estado trabajando en estrecha colaboración con EMEC en 2020 en la preparación de los ensayos a realizar durante 2021. Esta tecnología fue probada en alta mar en Portugal en 2004 y a partir de esto, el dispositivo ha sido mejorado.
Oscilla Power
La empresa Oscilla Power ha estado desarrollando el convertidor de energía undimotriz Triton. Actualmente la empresa está completando la construcción de su primer equipo a escala comercial, el Triton-C. En 2021 espera ensayar un convertidor de energía undimotriz de 100 kW en Hawái. El equipo se está construyendo en Seattle en el astillero Snow & Company. El desarrollo del Triton-C ha sido financiado principalmente por la oficina de Tecnologías de Energía Hidráulica del Departamento de Energía de E EE. UU. (DOE WPTO), que hasta la fecha ha aportado USD 5 millones para su diseño, desarrollo y construcción.
SBM Offshore
SBM Offshore tiene previsto realizar los ensayos en alta mar de su convertidor de energía undimotriz WEC S3® en el principado de Mónaco. El proceso de fabricación del prototipo está en curso. Consiste en un “tubo de goma flotante”, de 60 m de largo y 1,2 m de diámetro. El WEC S3® convierte la energía cinética de las ondas directamente en electricidad utilizando polímeros electroactivos (EAP).
Columbia Power Technologies, Inc. (C · Power)
Esta empresa está ensayando un prototipo llamado SeaRAY para generar energía a partir de las fuentes renovables en alta mar; la energía generada podrá ser almacenada y de esta forma permitir las comunicaciones y el funcionamiento de otros equipos; el objetivo es el desarrollo de tecnologías autónomas para la obtención de energía en situación de aislamiento como por ejemplo las actividades en alta mar de vehículos no tripulados, sensores o equipos operativos.
Los ensayos en el mar se realizarán a la brevedad en el sitio de la Marina de Guerra de EE. UU. para ensayos de la energía undimotriz en Hawái. La empresa también continúa desarrollando su dispositivo a gran escala (MW) llamado StingRAY,
EXOWAVE
Con financiación del programa danés EUDP, la empresa Exowave construirá un innovador equipo para la captación de energía undimotriz para la generación de energía eléctrica y la obtención de agua potable a partir de agua de mar. El convertidor de energía undimotriz Exowave también conocido como convertidor de sobretensión de onda oscilante, extrae la energía cinética de las olas del océano a través de un sistema de aletas que se mueven hacia delante y hacia atrás por medio de bisagras que están sujetas en el fondo marino. La demostración en alta mar está prevista que tenga lugar a finales del verano de 2021 en el sitio para ensayos de DanWEC en la costa noroeste de Dinamarca en el Mar del Norte.