TECNOLOGÍAS: Ingeniería y tecnología eléctricas

Cómo optimizar los convertidores de energia olamotriz

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Los convertidores de energía olamotriz, la que se genera por el movimiento de las olas del mar, no están adaptados al aumento de energía registrado en el último siglo. Así lo recoge un estudio de investigadores de la Universidad del País Vasco y el Centro de Investigación de Energía Marina de Irlanda, país donde se han analizado los datos y se ha detectado un incremento de más del 40% en el nivel de energía marina.

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SINC | 19 julio 2018 09:54

<p>Alain Ulazia, profesor de la Escuela de Ingeniería de Gipuzkoa de Eibar de la UPV/EHU, es uno de los autores del estudio. / Gorka Estrada/UPV/EHU</p>

Alain Ulazia, profesor de la Escuela de Ingeniería de Gipuzkoa de Eibar de la UPV/EHU, es uno de los autores del estudio. / Gorka Estrada/UPV/EHU

La energía olamotriz o undimotriz es la que permite la obtención de electricidad a partir del movimiento de las olas. Los convertidores de este tipo de energía están específicamente diseñados para tener un rendimiento máximo en la ubicación que vayan a tener, es decir, para generar la mayor cantidad de electricidad posible del movimiento de las olas de su entorno. El diseño y adaptación se hace basándose en datos históricos, en la altura y periodo que presentaron las olas en el pasado.

“Sin embargo, el espacio de tiempo que se tiene en cuenta suele ser bastante reducido, y, además, se considera el año típico de ese periodo. Así, los convertidores se ajustan en función del comportamiento que deberían tener en ese año típico”, explica Alain Ulazia, profesor de la Escuela de Ingeniería de Gipuzkoa de Eibar de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU).

Teniendo en cuenta los cambios que se están produciendo como consecuencia del cambio climático en cuanto a la temperatura y otros parámetros meteorológicos, Ulazia y otros dos investigadores de la UPV/EHU, de los departamentos de Ingeniería Nuclear y Mecánica de Fluidos y Física Aplicada II, así como de la Estación Marina de Plentzia, en colaboración con el Centro de Investigación de Energía Marina de Irlanda abordaron una investigación de mayor plazo. Los resultados se publican en la revista Applied Energy.

Los investigadores han estudiado la evolución de la energía marina en Irlanda durante el s. XX, para determinar la adaptación que necesitarían los convertidores

“Llevamos a cabo en Irlanda un estudio que anteriormente habíamos realizado en el Golfo de Bizkaia, dado que Irlanda es particularmente energética en cuanto a la energía de las olas, y quisimos analizar esa energía como recurso. Calculamos, mediante simulación, qué respuesta o comportamiento habría tenido un convertidor ante el nivel de energía registrado en el último siglo, dividido en periodos de 20 años, dado que los convertidores tienen una vida útil de 20 años de media”, detalla.

Para esta labor, han tenido como fuente de información dos bases de datos del Centro Europeo de Predicción a Plazo Medio (ECMWF): ERA-Interim y ERA20. Ambas son reanálisis, es decir, bases de datos surtidas con multitud de observaciones y mediciones. Son redes espaciales, que proporcionan largas series temporales en cada uno de los ojos de la red, es decir, para cada ubicación.

La más conocida es la ERA-Interim, ya que reúne infinidad de datos, incluso provenientes de satélites, pero su limitación es que “solo cuenta con datos de los últimos 40 años —aclara Ulazia—. La ERA20, por su parte, se nutre de muchos menos datos, y es más irregular desde la perspectiva tanto temporal como espacial, pero aporta datos de todo el siglo XX”.

En la investigación, calibraron una base de datos contra la otra, valiéndose del periodo de solapamiento que tienen. Y posteriormente las validaron contra las mediciones tomadas en las boyas del Atlántico. Tal como declara Ulazia, “hemos concluido que los datos son aceptables, que se pueden dar por buenos, por lo que hemos podido simular los niveles de energía en los que deberían haber trabajado los convertidores”.  

Estudio con los datos de un siglo

Tomando como referencia los 20 años de vida útil media de los convertidores de energía olamotriz, dividieron el siglo pasado en cinco periodos, y adaptaron los conversores para el nivel de energía correspondiente a cada uno de esos periodos.

Se ha detectado que el nivel de energía marina se ha visto incrementado más de un 40%

“Encontramos que, del primer periodo de tiempo al último, el nivel de energía marina se ha visto incrementado más de un 40%, y el incremento mayor se ha dado en los último 20 años (18 %) —subraya el investigador—. No hemos entrado a analizar qué es lo que ha provocado ese aumento, pero la hipótesis principal sería el cambio climático”.

El hecho de que haya grandes oscilaciones en la energía de las olas tiene consecuencias directas en el rendimiento de los convertidores; en la investigación han podido ver, por ejemplo, que “los convertidores no han aprovechado toda la energía que tenían a su alcance, y, además, los eventos extremos, tales como episodios de olas de más de siete metros o fenómenos como El Niño, han sido más frecuentes conforme avanzaba el siglo. Como consecuencia, los convertidores han tenido que entrar más a menudo en modo de supervivencia, y dejar de producir energía mientras duraban estos eventos marinos”, comenta.

La información obtenida debería valer, según Ulazia, para optimizar el diseño de los convertidores: “Como estos dispositivos se optimizan en función de la altitud y el periodo de las olas, habría que adaptar su diseño para que tengan un rendimiento máximo en condiciones que cada vez son más energéticas”.

Referencia bibliográfica

Markel Peñalba, Alain Ulazia, Gabriel Ibarra-Berastegui, John Ringwood, Jon Sáenz. "Wave energy resource variation off the west coast of Ireland and its impact on realistic wave energy converters’ power absorption". Applied Energy (2018) DOI: 10.1016/j.apenergy.2018.04.121

En esta investigación han participado tres investigadores de la UPV/EHU: Alain Ulazia y  Gabriel Ibarra del Departamento de Ingeniería Nuclear y Mecánica de Fluidos (el primero en Eibar y el segundo en Bilbao) y Jon Sáenz, del Departamento de Física Aplicada II. Ibarra y  Sáenz, además, son miembros de la Estación Marina de Plentzia. Han colaborado con el Centro de Investigación de Energía Marina de Irlanda, por su amplia experiencia en la simulación de máquinas, entre otras razones. Allí han contado con la participación del vasco Markel Peñalba.

Zona geográfica: País Vasco
Fuente: UPV/EHU

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