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Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
1
RED DE EXPERTOS EN ENERGÍA
TALLER
“ENERGÍAS OCEÁNICAS: APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DEL OLEAJE”
MODERADOR: MARCOS LAFOZ PASTOR
COLABORACIÓN: LUIS GARCÍA-TABARÉS RODRÍGUEZ Y MARCOS BLANCO AGUADO
ACTIVIDAD 3:
ETAPAS DE UN PROYECTO DE
ENERGÍAS OCEÁNICAS. EJEMPLO DE
UN PROYECTO REAL.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
2
Objetivos
El objetivo de esta actividad del taller de energías oceánicas es explicar a través de
un ejemplo cuáles son los pasos más importantes y básicos en el desarrollo de un
proyecto de energías oceánicas, en concreto de energía del oleaje.
Se trata del proyecto UNDIGEN, coordinado por la empresa WedgeGlobal y en el
que el CIEMAT ha tenido una labor muy importante como tecnólogo, desarrollando
la mayoría de la parte eléctrica y de control, así como en la puesta en marcha del
sistema completo.
Siga la presentación y responda al cuestionario al final de la misma.
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
1. Definición y planificación del proyecto
2. Solicitud de los servicios pertinentes para la puesta en marcha y pruebas.
3. Diseño del dispositivo captador de energía del oleaje
4. Fabricación de los elementos y equipos del captador
5. Pruebas en laboratorio o ambiente controlado
6. Pruebas en canal de un captador a escala
7. Transporte y botadura (deployment) en el puerto cercano a la zona de instalación
8. Pruebas preliminares en puerto de todos los sistemas
9. Envío del sistema a alta mar y fondeo
10. Puesta en operación del captador de energía de las olas
3
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Adicionalmente se pueden tratar las labores de inspección remota
y mantenimiento in-situ, que dependerán del tipo de dispositivo.
Siguiendo un caso real, las etapas de desarrollo de un proyecto de
instalación de un sistema para obtener energía del oleaje son:
Hagamos un recorrido por cada una de ellas …
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
1. Definición y planificación del proyecto.
4
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
Una buena planificación es
fundamental en proyectos con tan
elevado riesgo. Hay que intentar
minimizarlos previendo posibles
retrasos y problemas mediante un
buen análisis de contingencias y
plan de soluciones alternativas.
Por ejemplo: mal funcionamiento de
equipos, necesidades de rediseño
que incurran en retrasos e
incrementos presupuestarios,
problemas climatológicos para la
puesta en marcha, falta de
suministro en equipos esenciales,
etc.
Los caminos críticos deben ser identificado y
seguidos de cerca.
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
2. Solicitud de permisos a las autoridades portuarias para utilización de las zonas de
puerto, uso de diques y utilización de remolcadores y grúas para la botadura y
arrastre.
5
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
Hay que tener en cuenta las ventanas
climatológicas para la puesta en marcha, así como
las infraestructuras en el puerto y los apoyos para
el arrastre.
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
2. Solicitud de permisos a las autoridades portuarias para utilización de las zonas de
puerto, así como a las zonas de pruebas.
6
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
No se puede utilizar cualquier zona del mar para instalación de parques undimotrices (energía de
las olas). Es necesario reservar una zona específica. Actualmente existen los determinados wave
hub que son zonas reservadas, con infraestructura para la conexión de sistemas de generación con
posibilidad de conexión a la red eléctrica. Aunque el proyecto UNDIGEN se instaló en PLOCAN (Islas
Canarias), dos ejemplos de estos sitios de demostración son EMEC y BIMEP:
http://www.eve.es/bimep
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
http://www.emec.org.uk/
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
3. Diseño del dispositivo captador: definición del dispositivo, estudio de la
localización, modelos del dispositivo, análisis mediante simulación y FEM.
7
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
Permite obtener los
parámetros hidrodinámicos
asociados a un cierto diseño
de captador.
Por ejemplo, ANSYS AQWA
permite un estudio
hidrodinámico detallado de
un dispositivo.
Obtención de la masa añadida asociada
a dos tipos de dispositivos de tipo
absorbedor puntual. Servirá para poder
analizar luego la potencia extraída.EJEMPLO:
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
4. Fabricación de todas las partes y elementos que constituyen el captador:
mecánicas, eléctricas, electrónicas y control.
8
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
Las disciplinas de fabricación del captador son muy similares a las de la industria naval. Por ello, es
un sector que permite diversificar capacidades mediante la fabricación y desarrollo de este tipo de
dispositivos.
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
4. Fabricación de todas las partes y elementos que constituyen el captador:
mecánicas, eléctricas, electrónicas y control.
9
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
La integración de armarios de potencia y
control en el interior del dispositivo
Ajustes previos de equipos en fábrica.
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
5. Pruebas en Laboratorio de todos los equipos: electromecánicos, eléctricos,
electrónicos , de control y de comunicación.
10
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
WEDGE LSRM
GENERATOR SIDE
CONVERTER
MOTOR SIDE
CONVERTER
GRID SIDE
CONVERTER
BATTERY STACK
CHOPPER
A.C. MAINS
CONTROL
SYSTEM
AUXILIARY
CONVERTER
Pruebas de generación en Lab.
En laboratorio se prueba la parte eléctrica y de control recirculando potencia
Laboratorios CIEMAT (Madrid)
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
6. Adicionalmente se pueden hacer pruebas en tanque de ensayos de prototipos a
escala (1:25 y 1:10 suele ser habitual) para validar el modelado.
11
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
Ejemplos de ensayos de
dispositivos en tanqueTanque multidireccional de
ensayos del CEDEX (Spain)
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
7. Envío del dispositivo a su localización, montaje y “deployment” o botadura.
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Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
8. Pruebas preliminares del sistema completo en puerto.
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Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
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|[m/s]
ADQUISICIÓN DE DATOS REMOTA
(Análisis de Generación de energía eléctrica)
ADQUISICIÓN DE DATOS “IN-SITU”
(Ajuste de parámetros de control)
ENTORNO DE
MONITORIZACIÓN Y
CONTROL
ANÁLISIS DE DATOS Y CÁLCULO DE
PERFILES DE GENERACIÓN
ALMACENAMIENTO DE
DATOS
RAW
DATA
WAVE
DATA
VIDEO
DATA
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
9. Envío del dispositivo a su localización definitiva y fondeo.
14
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
Remolcado del dispositivo, fondeo (moorings),
puesta en marcha del dispositivo en alta mar y
operación del mismo, registrando potencia
generada
Tipo de fondeo
que se ha
llevado a cabo
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
10. Puesta en marcha definitiva del dispositivo. Consiste en la conexión a red del
dispositivo y arranque de los sistemas. No obstante la operación del dispositivo se
realiza y se monitoriza de forma remota vía radio desde tierra.
15
Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje
Resultados de un registro de potencia generada.
Sólo cuando la velocidad es suficiente se genera
energía
3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
Taller Virtual: Energías Oceánicas.
Aprovechamiento energético del oleaje
16
Cuestionario Actividad 3:
Responda ahora a las siguientes cuestiones sobre la actividad 3.
3.1. Intente hacer una estimación temporal en % para cada una de las 10 etapas descritas.
3.2. En la etapa de ensayos se trata de probar de forma conjunta los sistemas eléctricos, de control
y comunicación en un ambiente controlado, antes de ser instalados en el interior del
dispositivo captador. Intente describir cómo ¿Utilizaría un actuador externo?¿cómo haría
funcionar el actuador? ¿qué medios adicionales harían falta?
3.3. Indique si hay alguna tarea que se le ocurre que se podría añadir a este listado de etapas.

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Taller energías oceánicas - Actividad 3

  • 1. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 1 RED DE EXPERTOS EN ENERGÍA TALLER “ENERGÍAS OCEÁNICAS: APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DEL OLEAJE” MODERADOR: MARCOS LAFOZ PASTOR COLABORACIÓN: LUIS GARCÍA-TABARÉS RODRÍGUEZ Y MARCOS BLANCO AGUADO ACTIVIDAD 3: ETAPAS DE UN PROYECTO DE ENERGÍAS OCEÁNICAS. EJEMPLO DE UN PROYECTO REAL.
  • 2. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 2 Objetivos El objetivo de esta actividad del taller de energías oceánicas es explicar a través de un ejemplo cuáles son los pasos más importantes y básicos en el desarrollo de un proyecto de energías oceánicas, en concreto de energía del oleaje. Se trata del proyecto UNDIGEN, coordinado por la empresa WedgeGlobal y en el que el CIEMAT ha tenido una labor muy importante como tecnólogo, desarrollando la mayoría de la parte eléctrica y de control, así como en la puesta en marcha del sistema completo. Siga la presentación y responda al cuestionario al final de la misma. 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 3. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 1. Definición y planificación del proyecto 2. Solicitud de los servicios pertinentes para la puesta en marcha y pruebas. 3. Diseño del dispositivo captador de energía del oleaje 4. Fabricación de los elementos y equipos del captador 5. Pruebas en laboratorio o ambiente controlado 6. Pruebas en canal de un captador a escala 7. Transporte y botadura (deployment) en el puerto cercano a la zona de instalación 8. Pruebas preliminares en puerto de todos los sistemas 9. Envío del sistema a alta mar y fondeo 10. Puesta en operación del captador de energía de las olas 3 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas. Adicionalmente se pueden tratar las labores de inspección remota y mantenimiento in-situ, que dependerán del tipo de dispositivo. Siguiendo un caso real, las etapas de desarrollo de un proyecto de instalación de un sistema para obtener energía del oleaje son: Hagamos un recorrido por cada una de ellas …
  • 4. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 1. Definición y planificación del proyecto. 4 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje Una buena planificación es fundamental en proyectos con tan elevado riesgo. Hay que intentar minimizarlos previendo posibles retrasos y problemas mediante un buen análisis de contingencias y plan de soluciones alternativas. Por ejemplo: mal funcionamiento de equipos, necesidades de rediseño que incurran en retrasos e incrementos presupuestarios, problemas climatológicos para la puesta en marcha, falta de suministro en equipos esenciales, etc. Los caminos críticos deben ser identificado y seguidos de cerca. 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 5. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 2. Solicitud de permisos a las autoridades portuarias para utilización de las zonas de puerto, uso de diques y utilización de remolcadores y grúas para la botadura y arrastre. 5 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje Hay que tener en cuenta las ventanas climatológicas para la puesta en marcha, así como las infraestructuras en el puerto y los apoyos para el arrastre. 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 6. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 2. Solicitud de permisos a las autoridades portuarias para utilización de las zonas de puerto, así como a las zonas de pruebas. 6 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje No se puede utilizar cualquier zona del mar para instalación de parques undimotrices (energía de las olas). Es necesario reservar una zona específica. Actualmente existen los determinados wave hub que son zonas reservadas, con infraestructura para la conexión de sistemas de generación con posibilidad de conexión a la red eléctrica. Aunque el proyecto UNDIGEN se instaló en PLOCAN (Islas Canarias), dos ejemplos de estos sitios de demostración son EMEC y BIMEP: http://www.eve.es/bimep 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas. http://www.emec.org.uk/
  • 7. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 3. Diseño del dispositivo captador: definición del dispositivo, estudio de la localización, modelos del dispositivo, análisis mediante simulación y FEM. 7 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje Permite obtener los parámetros hidrodinámicos asociados a un cierto diseño de captador. Por ejemplo, ANSYS AQWA permite un estudio hidrodinámico detallado de un dispositivo. Obtención de la masa añadida asociada a dos tipos de dispositivos de tipo absorbedor puntual. Servirá para poder analizar luego la potencia extraída.EJEMPLO: 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 8. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 4. Fabricación de todas las partes y elementos que constituyen el captador: mecánicas, eléctricas, electrónicas y control. 8 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje Las disciplinas de fabricación del captador son muy similares a las de la industria naval. Por ello, es un sector que permite diversificar capacidades mediante la fabricación y desarrollo de este tipo de dispositivos. 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 9. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 4. Fabricación de todas las partes y elementos que constituyen el captador: mecánicas, eléctricas, electrónicas y control. 9 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje La integración de armarios de potencia y control en el interior del dispositivo Ajustes previos de equipos en fábrica. 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 10. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 5. Pruebas en Laboratorio de todos los equipos: electromecánicos, eléctricos, electrónicos , de control y de comunicación. 10 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje WEDGE LSRM GENERATOR SIDE CONVERTER MOTOR SIDE CONVERTER GRID SIDE CONVERTER BATTERY STACK CHOPPER A.C. MAINS CONTROL SYSTEM AUXILIARY CONVERTER Pruebas de generación en Lab. En laboratorio se prueba la parte eléctrica y de control recirculando potencia Laboratorios CIEMAT (Madrid) 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 11. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 6. Adicionalmente se pueden hacer pruebas en tanque de ensayos de prototipos a escala (1:25 y 1:10 suele ser habitual) para validar el modelado. 11 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje Ejemplos de ensayos de dispositivos en tanqueTanque multidireccional de ensayos del CEDEX (Spain) 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 12. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 7. Envío del dispositivo a su localización, montaje y “deployment” o botadura. 12 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 13. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 8. Pruebas preliminares del sistema completo en puerto. 13 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 1 2 x 10 4 OPEN SEA TESTS - 15-Apr-2015 17:26:24 t [s] P[W] 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 1 2 x 10 4 E[J] 0 500 1000 1500 2000 2500 0 5000 OPEN SEA TESTS - 16-Apr-2015 15:52:00 t [s] P[W] 0 500 1000 1500 2000 2500 0 10000 E[J] 0 100 200 300 400 500 600 700 0 5000 OPEN SEA TESTS - 16-Apr-2015 16:36:42 t [s] P[W] 0 100 200 300 400 500 600 700 0 5000 E[J] 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 2000 4000 OPEN SEA TESTS - 22-Apr-2015 13:47:06 t [s] P[W] 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 5000 10000 E[J] 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0 5000 10000 X: 1850 Y: 8461 OPEN SEA TESTS - 22-Apr-2015 17:41:04 t [s] P[W] 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0 5 10 x 10 4 E[J] 0 100 200 300 400 500 600 0 2000 4000 OPEN SEA TESTS - 22-Apr-2015 13:35:07 t [s] P[W] 0 100 200 300 400 500 600 0 5000 10000 E[J] 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 1000 2000 3000 OPEN SEA TESTS - 22-Apr-2015 13:45:14 t [s] P[W] 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 500 1000 1500 E[J] 0 500 1000 1500 2000 2500 0 5000 10000 X: 2043 Y: 8514 OPEN SEA TESTS - 23-Apr-2015 11:49:31 t [s] P[W] 0 500 1000 1500 2000 2500 0 2 4 x 10 4 E[J] 0 500 1000 1500 2000 2500 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 OPEN SEA TESTS - 28-Apr-2015 14:11:59 t [s] P[W] 0 500 1000 1500 2000 2500 0 1 2 3 4 5 6 x 10 4 E[J] 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 0 5000 10000 22-Apr-2015 17:41:04 t [s] P[W] 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 0 0.5 |vmean |[m/s] ADQUISICIÓN DE DATOS REMOTA (Análisis de Generación de energía eléctrica) ADQUISICIÓN DE DATOS “IN-SITU” (Ajuste de parámetros de control) ENTORNO DE MONITORIZACIÓN Y CONTROL ANÁLISIS DE DATOS Y CÁLCULO DE PERFILES DE GENERACIÓN ALMACENAMIENTO DE DATOS RAW DATA WAVE DATA VIDEO DATA 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 14. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 9. Envío del dispositivo a su localización definitiva y fondeo. 14 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje Remolcado del dispositivo, fondeo (moorings), puesta en marcha del dispositivo en alta mar y operación del mismo, registrando potencia generada Tipo de fondeo que se ha llevado a cabo 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 15. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 10. Puesta en marcha definitiva del dispositivo. Consiste en la conexión a red del dispositivo y arranque de los sistemas. No obstante la operación del dispositivo se realiza y se monitoriza de forma remota vía radio desde tierra. 15 Basado en proyecto UNDIGEN de aprovechamiento de energía del oleaje Resultados de un registro de potencia generada. Sólo cuando la velocidad es suficiente se genera energía 3. Etapas de un proyecto de energías oceánicas.
  • 16. Taller Virtual: Energías Oceánicas. Aprovechamiento energético del oleaje 16 Cuestionario Actividad 3: Responda ahora a las siguientes cuestiones sobre la actividad 3. 3.1. Intente hacer una estimación temporal en % para cada una de las 10 etapas descritas. 3.2. En la etapa de ensayos se trata de probar de forma conjunta los sistemas eléctricos, de control y comunicación en un ambiente controlado, antes de ser instalados en el interior del dispositivo captador. Intente describir cómo ¿Utilizaría un actuador externo?¿cómo haría funcionar el actuador? ¿qué medios adicionales harían falta? 3.3. Indique si hay alguna tarea que se le ocurre que se podría añadir a este listado de etapas.