La velocidad del flujo en corrientes de marea y corrientes oceánicas tiende a ser más rápida cerca de la superficie y disminuye a medida que se desciende en la columna de agua . Como la potencia que se puede extraer del agua que fluye libremente es proporcional a la velocidad al cubo, un aumento del 10 % en la velocidad del flujo equivale a un aumento del 33 % en la potencia por unidad de área barrida de la turbina. [2]
El flujo es generalmente más consistente en el tercio superior de la columna de agua, ya que está lejos de las perturbaciones creadas por la topografía del lecho marino .
La fuerza de arrastre sobre turbinas de la misma potencia es proporcionalmente menor para una turbina en flujo más rápido (ubicada en la parte superior de la columna de agua) que para una turbina en flujo más lento (ubicada en la parte inferior de la columna de agua).
Un dispositivo flotante no requiere un fondo marino plano ya que los anclajes de pilotes requieren relativamente poco espacio y no hay ninguna estructura en el fondo marino.
Las turbinas sostenidas por plataformas flotantes son más accesibles para su mantenimiento que aquellas situadas en el fondo del mar.
Mantener los sellos herméticos es menos problemático para los dispositivos ubicados más arriba en la columna de agua, ya que no están sujetos a presiones estáticas tan extremas.
Los dispositivos flotantes equipados con luces y marcas de navegación son más fácilmente identificables según las normas de navegación internacionales que las turbinas sumergidas sin marcas.
Desventajas
Los dispositivos flotantes están sujetos a la acción de las olas del océano , que pueden inducir movimientos que afectarán el rendimiento de las turbinas que sostienen; los dispositivos semisumergidos como Evopod están diseñados para ser una plataforma estable en las olas, de modo que puedan funcionar durante más tiempo y extraer más energía de la velocidad de las partículas de las olas. Las olas lo suficientemente grandes como para tener un efecto adverso en Evopod afectarían a las turbinas en todas las partes de la columna de agua.
Las olas del océano crean un movimiento orbital de las partículas de agua que sumará o restará velocidad a la corriente oceánica o a la corriente de marea constante a medida que la ola pase por la turbina. Sin un paso de pala adecuado o sistemas de control de toma de fuerza, esto podría provocar que la pala se detenga y se pierda potencia de salida. Con sistemas de control adecuados, es posible extraer esta energía cinética de las olas, de forma similar a como lo hace una turbina eólica en respuesta a las ráfagas de viento. La velocidad de las partículas de onda para las olas cortas se reduce con la profundidad del agua y, por lo tanto, es un problema menor para las turbinas sumergidas profundamente. A medida que la longitud de onda se hace más larga, se convierte en una ola en aguas poco profundas donde hay pocos cambios en la velocidad en la columna de agua.
El componente vertical de la carga de amarre inducida por el arrastre de la turbina puede arrastrar una plataforma flotante bajo el agua a menos que se compense adecuadamente con un cambio en las fuerzas de flotabilidad, por ejemplo, la inmersión de los puntales del Evopod o las fuerzas de sustentación hidrodinámicas (láminas de sustentación). Las pruebas han demostrado que la flotabilidad residual en los Evopods es suficiente para soportar estas fuerzas con la ventaja adicional de mejorar la estabilidad del sistema.
Los dispositivos flotantes deben ser lo suficientemente robustos para soportar el impacto de los restos flotantes y, en las latitudes septentrionales, es posible que deban diseñarse para soportar los témpanos de hielo. Sin embargo, esto es así para todas las turbinas, ya que los restos flotantes pueden estar completamente sumergidos y, por lo tanto, impactar en cualquier turbina del fondo marino.
Características de diseño
Diseño del casco y boya giratoria de media agua
Una representación 3D de Evopod.
El dispositivo se diferencia de otras turbinas de marea en que la turbina está montada sobre un cuerpo flotante semisumergido que está atado al fondo marino. El equipo de generación de energía es similar al de una turbina eólica y está alojado en el casco inferior estanco de forma cilíndrica, que está profundamente sumergido por debajo de la línea de flotación y sostenido por pequeños puntales que perforan la superficie del área del plano de flotación.
Una variante de este concepto de casco patentado tiene tres puntales verticales que perforan la superficie del agua, de forma muy similar a un diseño SWATH de varios cascos . Los dos puntales de popa separados transversalmente proporcionan la estabilidad necesaria para resistir el par generado por la unidad única de turbina/generador. La configuración de los puntales también garantiza que el dispositivo se balancee alrededor de su boya de amarre en aguas intermedias de modo que siempre apunte en la dirección de la corriente.
El dispositivo está amarrado mediante una boya de media agua, que se fija al fondo marino mediante cuatro líneas de amarre separadas que se anclan al fondo marino mediante pilotes o anclajes de gravedad. El diseño de la boya también es único porque comprende una parte geofija que está anclada al fondo marino y una parte giratoria que está conectada a Evopod mediante un yugo rígido. Por lo tanto, las fuerzas de arrastre de la turbina se transmiten a través de un sistema de cojinetes que une las partes fija y giratoria de la boya. Un eslabón giratorio de exportación de energía con anillo colector está ubicado en la boya para que no se imparta torsión al cable umbilical que lleva la energía desde la boya de media agua hasta el fondo marino. Un cable submarino de exportación de energía conecta el punto de conexión del umbilical al fondo marino con la costa.
Con el diseño del casco con veleta y la boya giratoria de media agua, Evopod genera electricidad tanto con la marea baja como con la marea alta, apuntando siempre en la dirección del flujo de la marea. Esto le da un tiempo de generación de aproximadamente 20 horas por día lunar (aproximadamente 24 horas y 50 minutos).
En comparación con otros cuerpos marinos que flotan en la superficie del océano, la forma semisumergida del casco de Evopod apenas se ve afectada por el paso de las olas. También está diseñado para que se pueda separar fácilmente de la boya de media agua para operaciones de recuperación. Desarrollar operaciones seguras de instalación, mantenimiento y recuperación en el entorno peligroso de las corrientes de rápido flujo es uno de los mayores desafíos que enfrentan los desarrolladores de dispositivos de energía maremotriz.
El dispositivo está diseñado para sitios en aguas profundas, como el estuario de Pentland (hasta 60 metros de profundidad, velocidad de flujo de 6 m/s). Los sitios en aguas profundas en aguas del Reino Unido tienen las velocidades de flujo más rápidas y tienen el mayor potencial para la generación de electricidad. [2]
Pruebas y colaboración
Prueba del tanque Evopod a escala 1/40, Universidad de Newcastle, Inglaterra
Un modelo a escala 1/40 del Evopod se probó inicialmente en el tanque de pruebas de la Universidad de Newcastle durante una fase de prueba de concepto. [3]
Demostración de la instalación de prueba de mareas Evopod de 1 kW, Tees Barrage, Inglaterra
El dispositivo a escala 1/10 se utilizó inicialmente para demostrar las instalaciones de prueba de mareas en Tees Barrage en Thornaby-on-Tees, cerca de Middlesbrough, Reino Unido, por Narec (Centro Nacional de Energía Renovable) . [4]
Pruebas en el mar del Evopod de 1 kW en Portaferry, Irlanda del Norte
En 2008, se instaló y probó un dispositivo Evopod a escala 1/10 en el flujo de mareas a través de Strangford Narrows cerca de Portaferry , Irlanda del Norte . Durante un período de dos años, el dispositivo recopiló datos, pero no se conectó a la red en el marco del Programa de investigación de energía marina Supergen [5] en colaboración con la Queen's University de Belfast , entre otros. En 2011, el dispositivo se actualizó para incluir una solución de exportación de energía que alimenta la energía generada por Evopod en tierra al Laboratorio marino de la Queen's University. Actualmente, la energía se alimenta al circuito de red del Laboratorio marino, y hay planes para que esté completamente conectado a la red en un futuro próximo.
Pruebas en el mar del Evopod de 35 kW en Sanda Sound, Escocia
En 2010, Oceanflow Energy recibió una subvención de Scottish WATERS [6] para "construir e implementar 'Evopod', una turbina de energía maremotriz conectada a la red flotante de 35 kilovatios en Sanda Sound en South Kintyre".
Premios
Oceanflow Energy y Evopod han ganado varios premios, el más reciente fue el premio Shell Springboard Regional en febrero de 2009. [7] También ha ganado premios a la “innovación del año” y a la “empresa verde del año” en el noreste de Inglaterra.
^ "Un artículo reciente sobre Oceanflow Energy Ltd de www.carbon-innovation.com". Archivado desde el original el 8 de julio de 2011. Consultado el 16 de julio de 2009 .
^ ab Black y Veatch (17-7-2005) "ENERGÍA DE CORRIENTES MAREOMEAS - INFORME RESUMEN DE RECURSOS Y TECNOLOGÍA" Archivado el 25 de agosto de 2009 en Wayback Machine . (PDF) Consultado el 11-06-2009.
^ "Towing Tank - Marine Science and Technology - Newcastle University". Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2009. Consultado el 16 de julio de 2009 .
^ "NaREC lanza una instalación para pruebas de mareas". Archivado desde el original el 13 de octubre de 2007. Consultado el 16 de julio de 2009 .
^ Asamblea anual de energía marina de Supergen - Prof. Trevor Whittaker, Dr. Graeme Savage, Dr. Matt Folley, Sr. Cuan Boake (1-10-2008) "Progreso hacia el mar" [ enlace muerto permanente ] (PDF) Recuperado el 21-8-2012
^ http://www.scottish-enterprise.com/your-sector/energy/energy-funding/wave-and-tidal-energy-fund.aspx Archivado el 22 de junio de 2011 en Wayback Machine Nota de prensa sobre la financiación de la subvención WATERS del Ejecutivo escocés
^ "Shell Springboard Winning Ideas 2009 - Oceanflow Energy". Archivado desde el original el 14 de julio de 2009. Consultado el 16 de julio de 2009 .
Enlaces externos
Sitio web de la empresa Oceanflow Energy Ltd
Sitio web de la empresa Aquamarine Power Ltd
Sitio web de los premios Shell Springboard Archivado el 14 de julio de 2009 en Wayback Machine
SuperGen UK Centro de Investigación de Energía Marina Archivado el 29 de julio de 2019 en Wayback Machine
