A lo largo de los años se han desarrollado muchos generadores de corrientes de marea para aprovechar el poder de las corrientes de marea que fluyen alrededor de las costas. También se denominan turbinas de corriente mareomotriz (TST), convertidores de energía mareomotriz (TEC) o generación hidrocinética marina (MHK). Estas turbinas funcionan según un principio similar al de las turbinas eólicas , pero están diseñadas para funcionar en un fluido aproximadamente 800 veces más denso que el aire que se mueve a una velocidad más lenta. Tenga en cuenta que las presas o lagunas de marea funcionan según un principio diferente: generan energía al capturar la marea creciente y baja.
Se han probado muchas variantes tecnológicas diferentes y no ha habido convergencia en una tipología predominante. La mayoría han sido de eje horizontal, como turbinas eólicas, pero con 2, 3 o más palas y montadas sobre una base fija en el lecho marino o sobre una plataforma flotante. Además, también se están desarrollando turbinas de eje vertical y cometas mareales.
Históricamente, el desarrollo se ha centrado en gran medida en Europa, pero los dispositivos se han construido y probado en América del Norte, incluso en el Centro de Investigación Oceánica para la Energía Fundy (FORCE), Japón y otros lugares. El Centro Europeo de Energía Marina (EMEC) se creó en Orkney en 2003 y desarrolló un sitio de pruebas de mareas en Fall of Warness, al oeste de la isla de Eday . El sitio se inauguró en 2006 y a EMEC se le otorgó una licencia en 2016 para probar hasta 10 MW de dispositivos de corriente mareomotriz y desde entonces ha albergado las pruebas de muchos de estos dispositivos. [1]
Ha habido varias adquisiciones de desarrolladores de tecnología a lo largo de los años. Muchas de las empresas ya no comercializan o han dejado de desarrollar turbinas de corriente mareomotriz. Sin embargo, los primeros proyectos de demostración de paneles precomerciales han estado funcionando aproximadamente desde 2016. A partir de esto, se espera que los paneles comerciales estén operativos alrededor de 2027, en EMEC, Morlais y otros lugares.
A continuación se resumen los principales hitos históricos en el desarrollo de turbinas mareomotrices:
Muchas empresas se han centrado en el desarrollo de tecnología para aprovechar la energía de las corrientes de marea. A continuación se proporciona una lista no exhaustiva de empresas clave.
El fabricante francés Alstom adquirió Tidal Generation Ltd en 2012, pero esta parte del negocio se vendió a General Electric en 2015. [10] [11]
Hammerfest Strøm AS era un desarrollador noruego de turbinas de corriente mareomotriz, con sede en Hammerfest . En 2010, la empresa hidroeléctrica austriaca Andritz AG compró un tercio de las acciones. [12] En 2012, Andritz se convirtió en accionista mayoritario y cambió el nombre de la empresa a Andritz Hydro Hammerfest . [13]
En noviembre de 2003, Hammerfest Strøm instaló su turbina HS300 en Kvalsundet , Noruega. [14] Este prototipo de 300 kW era una turbina de eje horizontal de tres palas y 20 m de diámetro. Se asentaba sobre una base monopilar en aguas de 50 m de profundidad. En 2003, se informó que el proyecto había costado 11 millones de dólares. [15] La turbina HS300 se conectó a la red en 2014 y funcionó durante más de 16.000 horas antes de ser desmantelada en 2011 y retirada en 2012. [3] [16]
Luego se probó en EMEC un dispositivo más potente de 1 MW a partir de 2012. La HS1000 también era una turbina de eje horizontal de tres palas de 20 m de diámetro, instalada en el sitio de pruebas de Fall of Warness en diciembre de 2011. [17] [18]
En 2016 se instalaron tres turbinas Andritz Hydro Hammerfest AH1000 MK1 como parte de la fase 1 del proyecto MeyGen. Estas turbinas siguen siendo de tres palas, pero con un rotor de 18 m de diámetro y cada una de 1,5 MW. [19]
BigMoon Power es una empresa canadiense fundada en 2015 que desarrolla un generador de corriente de marea flotante. [20] El concepto está diseñado para ser simple, con una rueda hidráulica optimizada (llamada quilla cinética) montada entre dos cascos de una barcaza, amarrada por cimientos construidos con viejos vagones de tren llenos de concreto. [21] [22] BigMoon planea construir e instalar 18 dispositivos, cada uno de 0,5 MW, en la Bahía de Fundy en FORCE. [23] Como parte del contrato para realizar pruebas en FORCE Berth D, BigMoon tiene que retirar antes de finales de 2024 la turbina OpenHydro que fue abandonada allí en julio de 2018 cuando esa empresa entró en administración. [24]
Flumill AS es un desarrollador noruego de una turbina mareomotriz no convencional. Consta de dos tornillos helicoidales contrarrotativos fabricados de fibra de vidrio , cada uno de ellos unido a un generador de imanes permanentes sin engranajes. [25] La unidad está montada en el fondo del mar y sostenida por un flotador/aleta flotante. [26] En 2011, Flumill fue la primera turbina que se probó en el sitio de pruebas no conectado a la red de EMEC Shapinsay Sound , después de las pruebas de remolque en Tromøysund, Arendal , Noruega. [27] [28] Este dispositivo tenía una potencia nominal de 1,2 kW en las corrientes de 1,5 m/s de Shapinsay Sound, aunque potencialmente podría generar 600 kW en flujos más rápidos. [25]
Actualmente se está desarrollando un dispositivo de marea Flumill de fase 2, donde los tornillos y los generadores se montan desde una barcaza catamarán. [29]
En 2015, GE adquirió los activos energéticos de Alstom , que incluían el negocio desarrollado originalmente por Tidal Generation Ltd. [11]
HydroQuest es un desarrollador francés de turbinas de corriente de río y de marea de eje vertical, con sede en Grenoble . [30]
En 2013, HydroQuest instaló una turbina en el río Oyapock , en la Guayana Francesa , que alimenta a los 200 habitantes de la aldea de Camopi . [30] [31] La también empresa probó un HydroQuest 1.40 de 40 kW en el río Loira en Orleans a finales de 2014, conectándolo a la red eléctrica francesa en septiembre de 2015. [32]
Entre abril de 2019 y diciembre de 2021 se probó una turbina OceanQuest de 1 MW en Paimpol-Bréhat. Fue construida por Constructions Mécaniques de Normandie (CMN) en Cherburgo y constaba de cuatro turbinas de eje vertical, cada una con tres palas, montadas en pares sobre dos ejes. El aparato pesaba 1.500 toneladas. [33] [34] [35]
En colaboración con CMN y la empresa de energías renovables Qair, Hydroquest está desarrollando el proyecto FloWatt . Comprende siete unidades de turbina Hydroquest, cada una de 2,5 MW, que se instalarán en Raz Blanchard , Bretaña, de aquí a 2026. CMN volverá a construir las turbinas en Cherburgo. Cada unidad mide 21 m de alto, 26 m de ancho y cuenta con un par de turbinas de tres palas montadas en un eje vertical a cada lado de una estructura central. [36] El Gobierno francés está apoyando el proyecto con una financiación de 65 millones de euros y un apoyo de ingresos específico para la electricidad generada. [37] En septiembre de 2023, Hydroquest lanzó una campaña de financiación colectiva con el objetivo de recaudar otros 1,5 millones de euros para el proyecto. [38]
LHD New Energy Corporation ha desarrollado la central mareomotriz de Zhoushan cerca de la isla Xiushan, condado de Daishan , China. [39] Esta plataforma sobre el mar está conectada a tierra por un puente. En 2016 se instalaron y conectaron a la red las dos primeras turbinas, de 400 kW y 600 kW. [40] En diciembre de 2018, se agregaron dos turbinas más, una de eje horizontal de 300 kW y otra de eje vertical de 400 kW, lo que llevó la capacidad instalada total a 1,7 MW. [41]
Magallanes Renovables, S.L. es un desarrollador español de dispositivos flotantes de energía mareomotriz, creado en 2009. [42] La sede de la empresa está en Redondela , con una filial en el Reino Unido, Magallanes Tidal Energy Ltd., con sede en Kirkwall .
Su dispositivo ATIR de 1,5 MW [nota 1] de segunda generación tiene dos rotores contrarrotativos de tres palas de 19 m de diámetro en cada extremo de un eje de transmisión común, montados debajo del casco de 45 m de largo. [43] [44] Fue construido en España en la Ría de Vigo y lanzado en 2017, seguido de un período de pruebas de remolque. Luego, el dispositivo fue remolcado a Orkney, donde se implementó en Fall of Warness y se conectó a la red en 2019. En 2020, fue remolcado a Edimburgo para su mantenimiento, antes de regresar al sitio en abril de 2021. [45] [46] La empresa Probamos previamente una versión a menor escala del dispositivo ATIR en el sitio de prueba del vivero EMEC en Shapinsay Sound, aunque no estaba conectado a la red. [46]
En 2022, Magallanes Tidal Energy recibió contratos por diferencia (CfD) para suministrar electricidad subsidiada a GB National Grid , desde un dispositivo de 1,5 MW en Morlais que se espera que esté operativo en 2025/26. [47] Al año siguiente, se les adjudicaron otros 3 MW en Morlais y 1,5 MW en EMEC. [48]
Marine Current Turbines (MCT) era una empresa con sede en Bristol que desarrollaba turbinas de corriente de marea montadas en el lecho marino. En junio de 2003, MCT instaló la turbina Seaflow de 300 kW en Lynmouth , Devon. [49] La turbina SeaGen más grande, de 1,2 MW, se instaló en Strangford Lough en mayo de 2008 y se conectó a la red eléctrica irlandesa en julio. Fue desmantelado por etapas entre mayo de 2016 y julio de 2019, habiendo exportado 11,6 GWh de electricidad. [50]
Minesto AB es un desarrollador sueco de turbinas de cometas mareales , con sede en Gotemburgo . [51] La empresa probó una turbina Deep Green DG500 de 500 kW en Holyhead Deep frente a la costa de Anglesey , Gales del Norte, en 2018 y 2019. [52] En 2022, instalaron dos turbinas Dragon 4 de 100 kW en Vestmannasund , en las Islas Feroe. , [53] y planean instalar allí una turbina Dragon 12 de 1,2 MW en 2024. [54]
Nova Innovation Ltd es un desarrollador con sede en Edimburgo de pequeñas turbinas mareomotrices montadas en lecho. Implementaron su primera turbina de 30 kW en Bluemull Sound , Shetland, [55] y han operado una serie de hasta 6 de sus turbinas de 100 kW en Bluemull Sound desde 2016. [56] [57]
Ocean Renewable Power Company ( ORPC, Inc.) es un desarrollador de turbinas de flujo cruzado para aprovechar las corrientes fluviales, de mareas y oceánicas, con sede en Portland, Maine .
OpenHydro Group Ltd fue un desarrollador irlandés de turbinas de corriente de marea, adquirido por Naval Energies (entonces DCNS) en 2013, pero dejó de comercializar en 2018. OpenHydro desarrolló una novedosa turbina de eje horizontal de centro abierto, rodeada por una cubierta de conductos. Se probaron varias versiones de las turbinas OpenHydro en Escocia, Francia y Canadá.
Orbital Marine Power Ltd es un desarrollador con sede en Orkney de turbinas flotantes de corriente de marea que tienen dos rotores a cada lado de un largo casco tubular. Su turbina de tercera generación, la Orbital O2 de 2 MW , se ha implementado en Fall of Warness desde 2021. [58] La empresa se fundó en 2002 como Scotrenewables Tidal Power Ltd, pero cambió su nombre en 2019. [59]
Sabella SA es una PYME francesa con sede en Quimper , Bretaña, que ha estado desarrollando turbinas mareomotrices desde 2008; sin embargo, la empresa quedó en suspensión de pagos en octubre de 2023. [60] [61] La empresa había desarrollado dos variantes principales de su tecnología.
La D03 era una turbina de eje horizontal de 30 kW, con un rotor de seis palas y 3 m de diámetro, de ahí el nombre. [62] Se probó en el estuario de Odet en 2008, pero no se conectó a la red. La turbina pesaba 7 toneladas y estaba asentada sobre una base de gravedad en aguas de unos 25 m de profundidad.
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Luego se desarrolló y probó la turbina más grande D10 de 1 MW en Fromveur Passage , Bretaña, a partir de junio de 2015. Después de que los piratas informáticos interrumpieron el enlace de comunicaciones con la turbina, comenzó a suministrar energía a la red en Ushant el 5 de noviembre de 2015. [63] El dispositivo se retiraba periódicamente para mantenimiento, por ejemplo en abril de 2019, después de haber sido reimplementado en octubre de 2018. [64] Se volvió a implementar para una tercera campaña de prueba en abril de 2022, [65] y en septiembre de 2023, se informó que la turbina suministraba alrededor del 25% de la electricidad utilizada en la isla de Ouessant. [66]
La turbina D10 es también una turbina de eje horizontal, con un rotor de seis palas y un generador de imanes permanentes de accionamiento directo. Está montado sobre una base trípode de tubo de acero de aproximadamente 23 m de ancho, con la turbina a 12,5 m sobre el lecho marino. [67]
Sabella anunció en enero de 2022 planes conjuntos con Nova Innovation para desarrollar cada uno 6 MW de un atracadero de 12 MW en Morlais. [68]
SIMEC Atlantis Energy Ltd (SAE) es una empresa de energía renovable que está desarrollando el sistema de mareas MeyGen en Pentland Firth, entre la parte continental de Escocia y Orkney. Desde 2017, funciona con 4 turbinas mareomotrices de 1,5 MW, lo que la convierte en el conjunto de corrientes mareomotrices más grande del mundo. En las próximas fases se podrían instalar otros 50 MW de aquí a 2028 [69] .
La empresa se fundó como Atlantis Resources y desarrolló la turbina AR1500 de 1,5 MW, un dispositivo de tres palas de eje horizontal montado en el fondo marino, tres de las cuales están instaladas en MeyGen . También construyeron una turbina AR500 más pequeña de 500 kW en Escocia, que fue enviada a Japón e instalada frente a la isla Naru , parte de las islas Gotō . Según se informa, generó 10 MWh en los primeros 10 días de funcionamiento a principios de 2021. [70]
Sustainable Marine Energy Ltd (SME) era un desarrollador de turbinas flotantes de corriente de marea, fundado en 2012, pero entró en administración en agosto de 2023. [71] Originalmente con sede en Londres, se mudó a East Cowes , Isla de Wight en 2013. [72] Luego, la compañía trasladó su base operativa a Kirkwall en Orkney en 2016. [73] En 2017, la oficina central se había trasladado a La Belle Esperance , una barcaza amarrada en The Shore, Leith , Edimburgo. [74]
Su primera plataforma, PLAT-O , era un dispositivo sumergido en mitad de una columna de agua, con dos turbinas Schottel SIT de 50 kW, montadas entre tres cascos flotantes. Inicialmente se probó en The Solent , antes de probarse en EMEC en 2016. [75]
El PLAT-I 4.63 flotante fue desarrollado para implementaciones a escala comunitaria en aguas costeras. Tenía cuatro turbinas de 6,3 m de diámetro montadas sobre una estructura flotante similar a un barco. Se probó por primera vez en las cataratas de Lora , en el oeste de Escocia, en noviembre de 2017, [76] antes de ser enviado a Canadá y probado en Grand Passage, Nueva Escocia, en 2018. [77]
AF Theriault & Son Ltd. en Meteghan, Nueva Escocia, construyó en 2021 una PLAT-I 6.4 mejorada , con seis rotores de 4 m de diámetro y un total de 420 kW. [77] La turbina se probó en FORCE en Grand Passage, entregando la primera energía mareomotriz flotante a la red canadiense en abril de 2022. [78]
La PYME desarrolló en FORCE el proyecto Pempa'q , que comprendería un conjunto de turbinas PLAT-I, con hasta 9 MW instalados. [79] El proyecto recibió 28,5 millones de dólares canadienses en financiación del Gobierno de Canadá, [77] sin embargo, fue cancelado en 2023, citando trámites burocráticos federales. [80] SME almacenó las turbinas y retiró todo el equipo del fondo marino. [81] Sin embargo, una de las turbinas rompió sus amarres y fue arrastrada a la costa en noviembre de 2023. [82]
En octubre de 2022, la empresa dividió sus soluciones de anclaje como Swift Anchors , con el objetivo de centrarse en diferentes tecnologías, incluida la eólica marina flotante . [83]
Tidal Energy Ltd (TEL) era un desarrollador de corrientes de marea con sede en Cardiff, Gales. Desarrollaron una turbina de tres palas de eje horizontal montada sobre una base de gravedad triangular de 16 m de largo. Para aumentar la confiabilidad, se utilizó un diseño simple de pala de paso fijo. [84]
En diciembre de 2015 se instaló un prototipo de 400 kW en Ramsey Sound , Gales, después de permanecer en el muelle de Pembroke Dock durante más de un año. [85] [86] En marzo de 2016, la turbina desarrolló "una falla intermitente con un sonar activo" seguida de un defecto mecánico que le impidió generar. [87] Después de que la empresa entró en administración judicial en octubre, [88] el gobierno de Gales buscó un comprador para la turbina en diciembre de 2016. [87]
Había planes para retirar la turbina como parte del proyecto anglo-francés Tidal Stream Industry Energiser Project (TIGER) y examinar las razones de las fallas. Cambrian Offshore South West también iba a remodelar el sitio de Ramsey Sound, con una nueva turbina de hasta 1 MW instalada. [89]
El marco de base triangular fue diseñado para soportar tres turbinas, aunque solo se probó una turbina. [86] Eco2, junto con TEL, había planeado instalar una serie de nueve dispositivos en St David's Head , al norte de Ramsey Sound. [85]
Tidal Generation Ltd (TGL) era un desarrollador de turbinas de corriente mareomotriz con sede en Bristol , fundado en 2005. [90] Fue adquirido por Rolls-Royce , antes de ser vendido a Alstom en 2012. [90] [10] Luego, en 2015, General Electric adquirió la división de energía de Alstom, incluida TGL. [11] En 2021, el promotor francés de mareas Sabella adquirió los activos de energía mareomotriz de General Electric, incluidos los desarrollados por TGL, Rolls-Royce y Alstom. [91]
TGL probó una turbina de 500 kW en EMEC desde septiembre de 2010 como parte del proyecto Deep-Gen III. [90] Esta fue la primera turbina instalada en EMEC que era elegible para Certificados de Obligación de Energías Renovables . [92] En septiembre de 2012, había generado más de 250 MWh de electricidad que se suministraba a la red local.
Se desarrolló una turbina Deep-Gen IV mejorada de 1 MW mientras formaba parte de Rolls-Royce dentro del proyecto Reliable Data Acquisition Platform for Tidal (ReDAPT), financiado en parte por el Energy Technologies Institute . [92] El rotor de la turbina tenía 18 m de diámetro, estaba montado en una góndola de 22 m de largo y una masa inferior a 150 t. [93] Tenía velocidades de flujo de conexión, nominal y máxima de 1 m/s, 2,7 m/s y 5 m/s respectivamente.
En 2014 se propuso una turbina de 1,4 MW, también con un rotor de 18 m de diámetro. Se comercializó como Oceade™ 18 – 1,4 MW, pero nunca se construyó. [94]
Las turbinas TGL tenían un diseño de tres palas de eje horizontal que podían girar para enfrentar la marea entrante, impulsadas por un propulsor en la parte trasera de la góndola. La góndola de la turbina flotaba, lo que permitió que fuera remolcada al sitio y luego instalada en la base del trípode submarino utilizando un sistema de cabrestante operado desde pequeñas embarcaciones de trabajo. [95]
Tocardo BV es un desarrollador holandés de turbinas de corriente mareomotriz, propiedad conjunta de QED Naval e Hydrowing desde enero de 2020. [96] La empresa comenzó a desarrollar su tecnología en 1999. Las turbinas Tocardo son de dos palas de eje horizontal con generadores de accionamiento directo.
En 2008 se probó un prototipo de turbina T1 en la esclusa de Afsluitdijk (dique de cierre) en los Países Bajos. Tenía 2,8 m de diámetro y una potencia de 45 kW. [97] A principios de 2015, se instalaron otras tres turbinas Tocardo T1, cada una de ellas con una potencia de 100 kW. [98]
En 2015, se instalaron cinco turbinas Tocardo T2 en Oosterscheldekering (barrera contra marejadas ciclónicas del Escalda Oriental), también en los Países Bajos. Estos comenzaron a generar electricidad para la red holandesa en 2016. [99] Estaban montados en un marco sostenido por el puente de la carretera que podía girar para levantar todas las turbinas fuera del agua simultáneamente. Cada turbina tenía 5,26 m de diámetro (87 m 2 de área barrida) y una potencia nominal de 250 kW para una potencia total de 1,25 MW. [100] El proyecto fue dado de baja después de ocho años de funcionamiento en 2023. [101]
En el proyecto BlueTec se amarró una plataforma flotante cerca de la isla holandesa de Texel y debajo se montó una turbina Tocardo. Inicialmente se instaló en el verano de 2015 con una turbina T1 de 100 kW, luego se reinstaló a principios de 2016 con una turbina T2 y proporcionó energía a la red eléctrica local. [102] La turbina se lanzó desde Den Helder y había planes para probar también una turbina Schottle de 50 kW en la plataforma. [103]
A finales de 2021 se integraron tres turbinas Tocardo T1 en la plataforma de demostración comunitaria QED Naval Subhub de 240 kW, con un plan para probar la turbina en The Solent , cerca de Yarmouth, Isla de Wight , Reino Unido. [104]
Está previsto utilizar la próxima generación de turbinas Tocardo T3 en los proyectos de mareas de Hydrowing y Môr Energy en Morlais , Gales. [105]
Verdant Power, Inc es un desarrollador de turbinas mareomotrices con sede en Nueva York, EE. UU. Han probado turbinas en el East River desde 2006. Un conjunto de seis turbinas de 35 kW suministraron energía a dos empresas locales desde mayo de 2007 hasta octubre de 2008. [6] En octubre de 2020 se instaló una plataforma mejorada con tres turbinas. [106]
Voith Hydro Ocean Current Technologies GmbH era una empresa conjunta entre Voith Hydro y RWE Innogy que desarrollaba turbinas de corriente de marea; sin embargo, Innogy vendió su participación en noviembre de 2013. [107] [108]
La turbina HyTide 110–5.3 de 110 kW se probó en el sur de Corea del Sur , cerca de la isla Jindo en 2010, como un prototipo a escala 1/3. Tenía un rotor de 5,33 m de diámetro y una superficie de barrido de 22 m 2 . La turbina fue diseñada para ser simple, con un generador de accionamiento directo (sin caja de cambios) y sin ajuste de orientación o inclinación de las palas. Tampoco tenía sellos dinámicos, por lo que el generador se enfriaba con agua de mar. La turbina fue un prototipo certificado por Germanischer Lloyd . [109]
Luego se probó en EMEC una turbina de eje horizontal a gran escala de 1 MW entre 2013 y 2015. [110] La HyTide 1000 tenía un rotor de 13 m de diámetro (área de barrido de 133 m 2 ) y pesaba alrededor de 200 toneladas. Fue instalado por SLA Offshore en septiembre de 2013, desde el buque DP II MV Lone . [111]
Voith también adquirió la central de energía undimotriz Islay LIMPET de 250 kW en 2005. [112]
La Universidad de Zhejiang ha instalado tres turbinas de corriente de marea al norte de la isla Zhairuoshan ( 29°57′27.03″N 122°4′57.31″E / 29.9575083°N 122.0825861°E / 29.9575083; 122.0825861 ), en el archipiélago de Zhoushan . [113] En 2014 se instaló una turbina de 60 kW, en 2015 se instaló una turbina de 120 kW y en 2018 se instaló una turbina de 600 kW. [41]
A lo largo de los años, se han implementado y probado en el mar muchas turbinas de corriente de marea diferentes, que han suministrado energía a la red eléctrica local. En la siguiente tabla se proporciona una lista no exhaustiva, junto con otros dispositivos notables. Como la mayoría de ellas eran versiones de desarrollo y prueba, se eliminaron durante períodos de tiempo para mantenimiento o actualizaciones.
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