Conceptos generales Energía Undimotriz

1.- Resumen.

En Innsystem.es, proponemos obtener energía eléctrica de las olas mediante un electroimán sumergido en el mar. El mecanismo se accionará por el empuje de las olas en su subida y bajada.

Hoy en día puede calcularse con bastante precisión la cantidad de energía de las olas, con sus parámetros, que podría suministrarse en un lugar determinado. Sin embargo, no está aún muy conseguido un ingenio optimo, sencillo y sin mucho coste, uno de los motivos es la dureza del medio marino.

En principio se instalaría en la costa gallega donde la altura media de la ola al año es de unos 2 metros.

En esta zona, es la energía renovable de mayor potencial, por encima de la eólica (también considerable en Galicia) y la fotovoltaica. Además, es la energía renovable más regular y uniforme de las estudiadas, tanto como si la consideramos en un periodo de un día, como de un año.

Se podría iniciar un prototipo de 4 Kw por metro de frente de ola de potencia, pues una aplicación podría ser usarlo como energía alternativa en viviendas costeras de energía casi nula.

En el mar de Galicia, se llevan tomando datos de las olas desde hace más de 30 años, (alturas, frecuencias, direcciones, etc.)

Se probaría antes el prototipo en el Canal de experiencias del Pardo (Madrid) o bien en el Laboratorio de investigación marítima “Maritime Research Laboratory or LIM” de Cerdanyola (Barcelona), donde pueden generar olas de más de 2 metros.

 

 

Descripción del sistema:

El sistema consiste en obtener energía eléctrica a partir del movimiento de las olas (energía undimotriz) mediante un electroimán.

Para ello se sumerge hasta el fondo un electroimán de unos 2 m de largo en sentido vertical y se fija en el fondo del mar.

Por su interior debe discurrir un imán con 2 polos unido a un flotador para que suba y baje con el movimiento de las olas. El imán al cortar líneas de fuerza de los aros del solenoide genera una fuerza electromotriz y una intensidad de corriente que circula por el solenoide.

Esta intensidad se lleva a una batería acoplada en el flotador, en el fondo o bien a la misma batería del barco velero, en otra aplicación.

El sistema contaría así con los siguientes componentes principales:

1.- Arrollamiento de cobre (Cu) con un recubrimiento, en el tendremos en cuenta los siguientes parámetros:

N, numero de vueltas o espiras;
L, longitud del electroimán;
I, intensidad de la corriente;
B, campo magnético en su interior;

2.- Un flotador de corcho o poliestireno con un vástago de Fe dulce y 2 polos. Al entrar en solenoide y cortar líneas de fuerza por variación de flujo generan una FEM inducida con su consiguiente intensidad de corriente inducida.

3.- Una estructura para fijar el arrollamiento al fondo y un peso colgando del flotador para tender a la verticalidad.

4.- Batería acumuladora, sumergible, encima del flotador o directamente a la batería del barco velero para otra aplicación. Con un rectificador a tensión alterna si lo necesitamos.

 

Como ventajas de este sistema, podemos mencionar las siguientes:

Es una fuente renovable, limpia e inagotable.

Tiene un gran potencial de energía altamente aprovechable.

Es un fenómeno predecible, constante y de elevada concentración.

Punto de instalación flexible. Se coloca donde hay rocas sin molestar a la navegación.

Cercano a la costa (poca longitud de cableado) y a las viviendas para servirse de esta energía undimotriz.

 

Como inconvenientes podrían mencionarse:

La gran variabilidad en amplitud, fase y dirección de donde llega la ola. Esto hace que su distribución de energía sea caótica.

Los periodos de las olas suelen estar entre 5 y 10 segundos. Es decir, entre 0,1 y 0,2 hz. de frecuencia, mientras que la de los generadores eléctricos son del orden de 50 hz. siendo muy difícil compatibilizar los periodos del oleaje aprovechable.

2.- Estado actual en FEB.2020

El proyecto no está muy avanzado en general. Tenemos constancia de que hay mucha gente estudiando y probando sistemas, pero que todavía no están a un nivel aceptable de optimización ni comercialización.

En nuestra biblioteca particular de innsystem.es tenemos los siguientes archivos referentes a este tema:

Enegía Undimotriz
Cáculo Enegía olas
Tipos Convertidores

3.- Líneas de desarrollo (FEB.2020)

Se tiene en mente:

Hacer un modelo del convertidor, para hacer experimentos con él (simulaciones), de forma que podamos extraer datos de los resultados y optimizar el ingenio. Así reduciremos considerablemente los costes.

Hacerlo lo más sencillo, aunque tendrá que ser sólido para aguantar las acometidas del mar y el medio marino. Estudiar el comportamiento de los materiales en el mar, los mantenimientos necesarios y el menor coste.

Realizar planos del convertidor en autocad.

Hacer un prototipo real en España, obtener el más mejorado y patentarlo.