Energia mar

Tecnologías
Emergentes:
Energía del Mar
ZAMUDIO, 10 Marzo 2005.ZAMUDIO, 10 Marzo 2005.

Pág. 2© ROBOTIKER-TECNALIA 2005.
Energía del mar
Energía de las mareas (Mareomotriz)
Energía de las corrientes marinas
Energía térmica oceánica (OTEC)
Energía de las olas (Maremotriz)

Energía Mareomotriz (I)
Origen en la energía gravitatoria
terrestre y lunar
Aprovechamiento de la energía
liberada por el agua del mar en sus
movimientos de ascenso y descenso
de las mareas.
La energía estimada que se disipa
por las mareas es del orden de
22.000 TWh.
Utilizada por nuestros ancestros en
toda la costa Norte.
Molino de mareas Portu Errota de Arteaga (Bizkaia) 1683

Energía Mareomotriz (II)
Central de La Rance (Francia)
24 grupos bulbo.
Potencia: 240 MW.
Nivel máx. de marea: 13,5 m.
Producción media: 540 GWh.

Energía Mareomotriz (III)
Ventajas:
Energía renovable muy predecible.
Inconvenientes:
Las mayores potenciales están situados en estuarios.
Efecto negativo sobre flora y fauna.
Sólo es aprovechable comercialmente con mareas > 6 m.
Número reducido de localizaciones:
Bahías de Fundy y Frobisher (Canadá) 13,6 m.
Estuario de Serven (Gran Bretaña) 13,6 m.
Estuario de La Rance (Francia) 13,5 m.
Bahias de Moint-Saint-Michel (Francia) 12,7 m.
Santa Cruz (Argentina) 11 m.
España no dispone localizaciones de estas características, salvo en ciertos
puertos comerciales.

Energía de las Corrientes Marinas (I)
Turbinas marinas (Seaflow)
El funcionamiento es similar a un aerogenerador eólico pero en este caso
la el flujo de la corriente marina hace girar un rotor bipala. El buje del rotor
gira 360º alrededor del poste en el que esta sujeto para orientarse a hacia
la dirección de la corriente.
1ª Fase: Diámetro rotor 11 m, 300 kW.
Instalada en Lynmouth (Devon - Inglaterra) en 2003/2004.
2ª Fase: Diámetro rotor 16 m, 2 x 500 kW.
Fuente: Marine Current Tutbines Ltd.
http://www.marineturbines.com

Consiste en un alabe plano horizontal
que varía su ángulo de inclinación para
obtener un movimiento ascendente y descendente.
Instalación en Shetland (Escocia), en Sep. 2002, de
una unidad demostrativa de 150 kW a 2 m/s.
El potencial aprovechable que existe en la Islas
Shetland es 140 MW a 2 m/s.
Junio 2005: instalación unidad de 500 kW a 2 m/s.
Energía de las Corrientes Marinas (II)
Stingray http://www.engb.com

Energía de las Corrientes Marinas (III)
Origen en:
Energía gravitatoria terrestre y lunar.
Salinidad de las aguas.
Potencial aprovechable > 30 GW.
Mayor densidad energética que la eólica:
Viento 15 m/s 2 kW/m2
Corriente 2 m/s 4 kW/m2
Corriente 3 m/s 14 kW/m2
Principal inconveniente:
Impacto en la navegación: zonas ubicadas
principalmente en estrechos o desembocaduras
de ríos con gran transito marino.

Energía Térmica Oceánica (I)
Objeto: Generación de energía a
partir de las diferencias de
temperaturas del agua.
Para el aprovechamiento es
necesaria una diferencia de 20 ºC.
Diferencia de temperaturas entre la
superficie y las profundidades del
mar.
Se aplica el Ciclo Rankine
Circuito abierto.
Circuito cerrado.
Instalación en 2001 de una plataforma flotante en la costa
de Tamilnadu (India). La potencia de la planta es 1 MW y
recoge agua a 1000 m. de profundidad.

Energía Térmica Oceánica (II)
Ventajas:
Salto térmico permanente.
Aprovechamiento de la energía solar que recibe la
superficie marina.
Aprovechamiento tecnológico de la industria petrolífera.
Inconvenientes:
Coste alto de producción de energía eléctrica.
La construcción de plantas OTEC cerca de la costa
puede dañar los ecosistemas marinos.
Necesidad de grandes profundidades (aprox. 1000 m.)
con diferencias de temperatura de 20 ºC como mínimo.
Sólo se da en zonas tropicales.

Energía Maremotriz (I)
Olas
Es una forma concentrada de energía solar – eólica.
El viento al soplar sobre la superficie de las aguas
oceánicas transmite parte de su energía formando olas.
Potencial aprovechable: 200 – 500 GW.

Energía Maremotriz (II)
Energía en fase de desarrollo a nivel mundial.
Más fácil de predecir que la energía eólica.
El potencial maremotriz España, y en concreto de la
costa Cantábricacosta Cantábrica está entre los mayores del
mundo.
Clasificación INRI (1):
1 United Kingdom
2 Spain/Portugal
3 Chile
4 Ireland
5 Oceania
6 France
7 USA
Media anual de Energía por
metro en kilovatios
(1) Independent Natural
Resource Institute Fuente: Seapower International AB

Energía Maremotriz – Situación actual
Cerca de 600 patentes600 patentes registradas desde 1973.
Ninguna tecnología se ha impuesto al resto debido a
irregularidades en amplitud, fase y dirección de las
olas.
Más de 20 empresas están desarrollando equipos.
Clasificación:
En la costa: OWC (Oscillating Water Column), Tapchan
y Pendulor.
Cerca de la costa: OWC.
Fuera de la costa:
Cuerpos sólidos movidos por olas: Pelamis, AWS.
Sistemas que sobresalen del nivel del mar:
Wave Dragon, Wave Plane
OWC.

Energía Maremotriz – Tecnologías 1
Oscillating Water Column (OWC) http://www.energetech.com.au
http://www.wavegen.com/
El movimiento alternativo de la superficie del
mar produce un flujo de aire a través de una
turbina cuya característica principal es que
gira en un único sentido independiente del
sentido del flujo de aire.
Sistema que el EVE va a instalar en el puerto
de Mutriku

Archimedes Wave Swing
http://www.waveswing.com/
Se basa en una estructura presurizada donde
la parte superior es móvil respecto a la parte
interior debido al efecto de las olas. Este
movimiento produce una energía eléctrica a
través de un generador lineal. Planta piloto
en la costa Portuguesa.

Pelamis http://www.oceanpd.com/
Se basa en un estructura articulada que dispone en sus
nodos de unión de un sistema hidráulico que actúa sobre
un generador eléctrico. El movimiento relativo de una
articulación respecto a su nodo actúa sobre una bomba
hidráulica que alimenta un deposito a presión. Este fluido
actúa un generador electro hidráulico.
La tecnología más madura según EPRI (documento)

Waveplane
Cuando las olas superan la
estructura el agua entra en un
reservorio que al desaguar hace
girar una turbina hidráulica.
Wave Dragon
El dispositivo está flotando con una altura
relativa al nivel del mar. Las olas van llenando
un reservorio que en su desagüe dispone de
una o varias turbinas de baja presión a las que
se acopla un generador de imanes
permanentes.
http://www.waveplane.com/http://www.wavedragon.net/

Ocean Power Technologies OPT
Tecnología que va a usar Iberdrola en Santoña.
Se basa en comprimir aceite a través del movimiento
pendular y vertical producido por las olas en la boya.
El aceite acciona un motor hidráulico que mueve un
generador eléctrico.
http://www.oceanpowertechnologies.com

Salter duck www.seavolt.com
Idea registrada pero que no se ha
llevado a la práctica.
Consiste en una boya con forma
de leva que oscila con el oleaje.
AquaBouy www.aquaenergygroup.com
Aprovecha el movimiento ascendente y
descendente de una boya para bombear agua
a una turbina pelton situada en cabeza.

Energía Maremotriz – Sistemas
Españoles (I)
Ceflot:
Se basa en crear un horizonte artificial
de tal forma que los elementos de la
periferia se van moviendo según el
movimiento de las olas.
Boya Arlas Invest
Consiste en un boya que sigue los
movimientos de las olas. Este
movimiento enrolla y desenrolla el cable
de fijación sobre un mecanismo electro
mecánico.
http://www.ceflot.com/

Energía Maremotriz – Sistemas
Españoles (II)
Pipo Systems
Idea patentada recientemente
(2004) por la empresa Pipo
Systems S.L.
Para producir energía aprovecha
dos fenómenos de forma
conjunta:
Movimiento vertical de las boya
Columna de agua oscilante
El movimiento relativo entre la boya
y tres cuerpos flotantes situados
alrededor de la boya se transmite a
la columna de agua oscilante

Energía Maremotriz: conclusiones
Existen muchas tecnologías, la mayoría son ideas que no han
pasado ni a prototipo.
Los productos que presentan las empresas en casi todos los
casos son dispositivos a escala.
Todas las empresas disponen de pequeñas plantas piloto. No
existen productos comerciales.
Todas siguen investigando en la optimización de los
dispositivos.
Todas las empresas europeas son de Dinamarca, Suecia y Gran
Bretaña.
Gran Bretaña está dando un gran empuje a este tipo de
energía, son líderes mundiales en esta tecnología.
A nivel nacional existen tres ideas, Ceflot, la boya Arlas Invest
y Pipo System.
Gran potencial de explotación
Existe oportunidad de negocio a medio plazo.

Retos Tecnológicos
Tecnología de conversión energética
Energía discontinua.
Irregularidades en amplitud, fase y dirección de las olas.
Necesidad de cargas estructurales muy altas para
supervivencia en condiciones extremas.
Conexión a la red eléctrica:
Periodo del oleaje lento (0,1 Hz) frente a la red eléctrica
a conectar (50 Hz).
Estabilidad de conexión a la red.
Falta de infraestructuras eléctricas próximas a la costa
Control y supervisión de planta de generación.
Impacto medioambiental.
El gran reto:El gran reto:
desarrollar sistemas robustos y fiablesdesarrollar sistemas robustos y fiables
para durar en condiciono adversaspara durar en condiciono adversas.

Tecnologías involucradas
Conocimiento y Comportamiento
del medio:
Oceanografía.
Dinámica de fluidos.
Instalación y Explotación
Técnicas de predicción de
olas
Análisis de ubicaciones
Técnicas navales de
instalación y fijación de
objetos en alta mar.
Cableado submarino
Construcción de un dispositivo
Modelización y diseño de
estructuras.
Desarrollo de modelos
matemáticos.
Construcción naval, métodos,
materiales, recubrimientos,
ensayos…..
Tecnología hidráulica y/o
neumática.
Máquinas hidráulicas.
Máquinas eléctricas.
Tecnología eléctrica y
electrónica.
Grupos de desarrolloGrupos de desarrollo MultidisciplinarMultidisciplinar yy
multisectorialmultisectorial (naval, energético,(naval, energético,
eléctrónicoeléctrónico...)...)

Acciones estratégicas
Reino Unido, líderes mundiales en energía
maremotriz:
el gobierno ha invertido 15 M£ en I+D en los últimos
5 años.
se ha aprobado un un programa de 42 M£ a tres años
el desarrollo de instalaciones de demostración.
Se están construyendo tres laboratorios de pruebas.
EPRI (USA):
Ha analizado 8 tecnologías y cinco ubicaciones.
Ha desarrollado una serie de recomendaciones para su
desarrollo en USA.
España:
Iberdrola: central de Santoña.
EVE: central de Mutriku.
TECNALIA: proyecto OCEANTECOCEANTEC.
1ª Fase: NaREC
Prototipos
2ª Fase: EMEC
Prototipos a escala mayor
3ª Fase: Wave Hub
Equipo pre-comercial
Blyth (Northumberland –
Inglaterra)
Orkney (Escocia)
Hayle (Cornwall – Inglaterra

Proyecto OCEANTEC
OBJETIVO
Desarrollar una actividad
tecnológica para generar un
sector industrial en energía
maremotriz.
Crear una Infraestructura de
Demostración.
Crear un Centro de Energías
Marinas.
ALCANCE
Proyecto a medio plazo (5
años).
Inicio Enero 2005.
Inversión de más de 5M€
PROYECTO OCEANTEC
Grupo de desarrollo Multidisciplinar

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