Energia undimotriz
| Energies renovables |
|---|
|
Biocarburant |
La energia undimotriz o energia de les ones és la captura d'energia del moviment de les onas que produïx el vent per a realisar un treball útil, per eixemple, generar electricitat, desalinizar aigua o bombejar aigua. Una màquina que explota l'energia de les ones és un convertidor d'energia de les ones (Wave Energy Converter, WEC per les seues sigles en anglés). És una de les fonts d'energia renovable en estudi.
La potència de les ones és distinta de la potència de les mareas, que captura l'energia de la corrent causada per l'atracció gravitacional del Sol i la Lluna. Les ones i les marees també són distintes de les corrents oceàniques que són causades per atres forces, incloses les ones rompedors, el vent, l'efecte Coriolis, el cabbeling i les diferències de temperatura i salinitat.
La generació d'energia a partir de les ones no és una tecnologia comercial àmpliament amprada en comparació a atres fonts d'energia renovable establides, com l'energia eòlica, hidroelèctrica i solar. No obstant, hi ha hagut intents d'usar esta font d'energia des d'a lo manco 1890[1] principalment per la seua alta densitat de potència. A modo de comparació, la densitat de potència dels panels fotovoltaics és de 1 kW/m² en la insolació solar màxima, i la densitat de potència del vent és de 1 kW/m² per a vent en velocitat de 12 m/s. Considerant que, la densitat de potència anual promig de les ones en la costa de Sant Francisco és de 25 kW/m².[2]
En el 2000 es va instalar en la costa d'Islay, Escòcia el primer dispositiu comercial per a aprofitar la potència de les ones, l'Islay LIMPET que va ser conectat a la ret de distribució elèctrica de Gran Bretanya.[3] En el 2008, es va inaugurar Okeanós en Portugal la primera granja experimental d'ones multi generadors,[4] la granja solament va operar dos mesos i despuix va ser tancada per problemes tècnics en les màquines.
Al 2021 esta no és una tecnologia madura, havent-se construït alguns experiments, prototips o, com a molt, proyectes de demostració, que han posat en evidència els desafius tècnics que es plantegen, i que deuen ser resolts abans de poder dispondre d'unitats confiables en alta disponibilitat i costs de generació certs.
Conceptes físics
[editar | editar còdic]
A = En aigua profunda. El moviment elíptic de les partícules de decorregut disminuïx ràpidament a mida que aumenta la profunditat baix la superfície.
B = En aigua poc profunda (el sol oceànic ara és B). El moviment elíptic d'una partícula de decorregut a mida que disminuïx la profunditat.
1 = Direcció de propagació.
2 = Cresta de l'ona.
3 = Depressió de l'ona.
Les ones són generades pel vent que passa sobre la superfície de l'mar. Mentres les ones es propaguen més llentament que la velocitat del vent just per damunt de les ones, hi ha una transferència d'energia del vent a les ones. Abdós diferències de pressió d'aire entre el vent i el costat de sotavent d'una cresta d'ones, aixina com la fricció en la superfície de l'aigua pel vent, fan que l'aigua siga arrastrada per la tensió de tall provocant aixina el creiximent de les ones.[6]
l'altura de les ones està determinada per la velocitat del vent, la duració del temps que bufa el vent, la captació (la distància sobre la qual el vent excita les ones) i per la profunditat i la topografia del fondo marí (que pot enfocar o dispersar l'energia de les ones). Una velocitat de vent donada té un llímit pràctic corresponent sobre el qual el temps o la distància no produiran ones més grans. Quan s'alcança este llímit, es diu que la mar està "completament desenrollat".
En general, les ones més grans són més potents, pero la potència de les ones també està determinada per la velocitat, la llongitut d'ona i la densitat de l'aigua.
El moviment oscilatori és major en la superfície i disminuïx exponencialment en la profunditat. No obstant, per a les ones estacionarias (clapotis) prop d'una costa reflectante, l'energia de les ones també està present com a oscilacions de pressió a gran profunditat, produint microsismos.[6] Estes fluctuacions de pressió a major profunditat són massa chicotetes per a ser interessants des del punt de vista de la potència de les ones.
Les ones es propaguen en la superfície de l'oceà, i l'energia de les ones també es transporta horisontalment en la velocitat de grup. La velocitat de transport media de l'energia de les ones a través d'un pla vertical d'unitat d'ample, paralela a la cresta de les ones, es denomina fluix d'energia de les ones (o potència de les ones, que no deu confondre's en la potència real generada per un dispositiu d'aprofitament de l'energia de les ones).
Fòrmula de la potència de l'ona
[editar | editar còdic]En aigua profunda a on la profunditat és major que la mitat de la llongitut d'ona, el fluix d'energia de l'ona és
en la velocitat de grup, vore La velocitat de grup és ,
sent P el fluix d'energia de l'ona per unitat de llongitut de cresta d'ona, Hm0 l'altura significativa de l'ona, Tiel periodo de l'energia de l'ona, ρ la densitat de l'aigua i g l'acceleració de la gravetat. Esta fòrmula indica que la potència de l'ona és proporcional al periodo d'energia de l'ona i el quadrat de l'altura de l'ona. Quan l'altura significativa de l'ona es dona en metros, i el periodo de l'ona en segons, s'obté la potència de l'ona expressada en quilowatts (kW) per metro de llongitut de front d'ona.[7][8][9][10]
Un equip de potència d'ona efectiu captura lo més possible del fluix d'energia de les ones. Per això, les ones en la regió ubicada darrere de l'equip de potència d'ona tindran una altura inferior a les de les ones abans que incidixquen sobre l'equip.
Requisits
[editar | editar còdic]Per a poder obtindre energia elèctrica en forma eficient a partir del moviment de les ones, és necessari tindre una série de condicions.
Tal com es va indicar en la secció prèvia la cantitat d'energia que es pot obtindre a partir d'esta font, és proporcional al periodo d'oscilació de les ones, i al quadrat de la seua altura. Este tipo de característiques es troben en territoris marítims en profunditats entre 40 i 100 metros, a on les característiques de les ones resulten òptimes per a aprofitar l'energia undimotriz.cita requerida
Segons la profunditat d'instalació dels dispositius utilisats con este fin es poden classificar en:
• Dispositius sobre la costa: Són dispositius assentats sobre penya-segats rocosos en la costa, integrats en estructures fixes com a dics rompeolas o sobre el fondo en aigües poc profundes. Estos dispositius també es coneixen com a Dispositius de Primera Generació. Els dispositius on-shore posseïxen ventages importants en térmens de facilitat d'instalació, no requerixen amarres, menors costs de manteniment, major supervivència i menor distància per al transport i integració de l'energia produïda. No obstant, el seu desenroll està llimitat pel reduït número d'ubicacions adequades, menor nivell energètic de l'onage i impacte migambiental i visual.
• Dispositius prop de la costa: Són dispositius ubicats en aigües poc profundes (10–40 m) i a uns centenars de metros de la costa. Estes profunditats moderades són apropiades per a dispositius de gran tamany recolzats per gravetat sobre el fondo o flotants. Estos dispositius també es coneixen com a dispositius de Segona Generació. L'elecció d'una ubicació propenca a la costa permet superar els problemes associats als dispositius en costa i evitar la necessitat de sistemes de fondege costosos.
• Dispositius fòra de la costa: Són dispositius flotants o sumergits ubicats en aigües profundes (50–100 m). Són el tipo de convertidors més prometedors ya que exploten el major potencial energètic existent en alta mar. Estos dispositius també es coneixen com a dispositius de Tercera Generació. Fins al moment, el seu desenroll s'ha demorat perque deuen fer us de tecnologies molt fiables i costoses que garantisen la seua supervivència. Per lo tant, l'explotació de l'energia de l'onage offshore de modo rendable requerix de plantes en potències instalades de decenes de megavats formades per conjunts d'unitats. Estes plantes multidispositivo poden aplegar a ocupar superfícies extenses i en conseqüència poden aplegar a interferir en la navegació.
Archiu:Clasificación de captadores de energía de las olas según su ubicación. caps block 28
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Christine Miller. «Wave and Tidal Energy Experiments in San Francisco and Santa Cruz». Consultat el 16 d'agost de 2008.
- ↑ Czech, B.. “Wave Energy Converter Concepts : Design Challenges and Classification”. IEEE Industrial Electronics Magazine 6 (2): 4–16. doi:. ISSN 1932-4529.
- ↑ «World's first commercial wave power station activated in Scotland».
- ↑ Joao Lima. Babcock, EDP and Efacec to Collaborate on Wave Energy projects [1] archivat en Wayback Machine. Bloomberg, September 23, 2008.
- ↑ Figura 6 de: (1950).«Proceedings 1st International Conference on Coastal Engineering».ASCE.Long Beach, Califòrnia:
- 5–21.
- ↑ 6,0 6,1 Phillips, O.M. (1977). The dynamics of the upper ocean, 2nd edició, Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-29801-8.
- ↑ Tucker, M.J. (2001). «2», Bhattacharyya, R. (ed.). Waves in ocean engineering, 1st edició, Oxford: Elsevier, pp. 35–36. ISBN 978-0080435664.
- ↑ «Wave Power». University of Strathclyde. Consultat el 2 de novembre de 2008.
- ↑ «Wave Energy Potential on the U.S. Outer Continental Shelf». United States Department of the Interior. Archivat des d'el original, el 11 de juliol de 2009. Consultat el 17 d'octubre de 2008.
- ↑ Academic Study: Matching Renewable Electricity Generation with Demand: Full Report [2] archivat en Wayback Machine.. Scotland.gov.uk.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Energía undimotriz» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.