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Aprovechamiento de la Aprovechamiento de la EnergEnergíía de las Olasa de las Olas
22ªª Jornada Internacional sobre EnergJornada Internacional sobre Energíía Marinaa MarinaBilbao Bilbao ExhibitionExhibition Centre, Centre, BarakaldoBarakaldo, 25 de Enero 2007, 25 de Enero 2007
Parque TecnolParque Tecnolóógico de gico de BizkaiaBizkaiaEdificioEdificio 202 202 -- EE--48170 ZAMUDIO48170 ZAMUDIO
Tel. : +34Tel. : +34--9494--60022666002266Fax: +34Fax: +34--9494--60022996002299
EE--mail: mail: [email protected]@robotiker.es
J. Pablo Ruiz MinguelaJ. Pablo Ruiz MinguelaDirector OCEANTEC Director OCEANTEC -- EnergEnergíías Marinasas MarinasROBOTIKERROBOTIKER--TecnaliaTecnalia
22
ÍNDICE DE LA PRESENTACIÓN
● Presentación de TECNALIA
● Tecnología aprovechamiento de energía de las olas
● Otras actividades en Energía Marina
33
TECNALIA, Corporación Tecnológica
TECNALIA es una Corporación Tecnológica multidisciplinar, de carácter privado e independiente, integrada por los Centros Tecnológicos Azti, European Software Institute
(ESI), Inasmet, Labein, Neiker y Robotiker, y por Fatronik como adherido.
La misión de la Corporación es aportar valor y riqueza a la Sociedad en general y al Tejido Empresarial en particular, a través de la Investigación y la Innovación en un
contexto internacional.
95
3.500
170 39
1.350
44
SECTORES CLAVE Y ACTIVIDADES
EVALUACIÓN DE LA CONFORMIDADServicios Tecnológicos en el ámbito de la Certificación y Evaluación de la Calidad en toda la cadena de valor de nuestros Clientes
INNOVACIÓN Y COMPETITIVIDADServicios de alto valor añadido, intensivos en Conocimiento, para incrementar el grado de Innovación de las Personas, las Empresas, las Instituciones y la Sociedad en general
INVESTIGACIÓN Y DESARROLLOLos Proyectos de I+D suponen el 75% de nuestra actividad. Construimos Soluciones a medida para resolver problemas o aprovechar oportunidades, abordando aspectos diversos de los Productos y Procesos
55
SEC
TOR
DE
ENER
GIA
VENTAS 2006:10 M€
PERSONAL 2006: 120 personas
INSTALACIONES:• Zamudio (2)• San Sebastián• Barakaldo
energía energía
TECNALIA Energía
Tecnologías H2 y Pilas
Redes eléctricas
Generación centralizada
Energía Eólica
Energía Fotovoltaica
Biomasa & RSUs
Energía del Mar
energía
Tecs Electrotécnicas
Electrónica
TICs
Materiales
Medioambiente
1 2 3 4 5 6 71
2
3
4
5
6
7Energía del Mar
66
PROYECTO OCEANTEC –ENERGÍAS MARINAS
● Apuesta por tecnologías emergentes:– Desarrollar un convertidor de energía del oleaje de alto rendimiento y coste competitivo, – Crear oportunidades de desarrollo y reconversión industrial, – Apoyar el aprovechamiento del recurso energético en la costa vasca
● Hitos clave del proyecto:Identificación de oportunidades en el sector de energías marinas
Puesta en marcha del proyecto; Definición de requisitos; Selección de la tecnología
Diseño conceptual; Modelización numérica; Ensayos de laboratorio
Construcción y prueba de un prototipo a escala mar
Industrialización de un prototipo a tamaño real
Plantas piloto con varios sistemas
● Despliegue de recursos:– Equipo de trabajo multidisciplinar: 15 personas– Fondos propios: 2 M€– Fondos públicos y privados: Diputación, GOVA, AGE, EU, inversores, capital riesgo, ...
2004
2005
2006
2007-08
2000-09
2010+
77
APROVECHAMIENTO DEENERGÍA OLAS
● Impacto Ubicación en mar abierto– Menor impacto y rechazo social– Gran multiplicidad de emplazamientos– Mayor potencial energético
● Eficiencia y coste Tipo atenuador– Mayor capacidad de captar energía: absorción
progresiva– Menores esfuerzos en los amarres– Alto rendimiento energético por unidad de peso– Coste de inversión competitivo
● Robustez y disponibilidad Captación inercial
– Elementos móviles totalmente encapsulados– Buena protección frente a la corrosión marina– Insensible a las mareas– Menor riesgo de averías y contaminación del
medio– Instalación y mantenimiento sencillos
NEAR-SHOREON-SHORE OFF-SHOREASPECTOS CLAVE DE DISEÑO
Cuerpos boyantesCuerpos boyantes
RebosamientoRebosamiento
Efecto ArquímedesEfecto Arquímedes
Sin almacenamientoSin almacenamiento
Diferencias presiónDiferencias presión
OWCOWC
Mov. Absoluto (Ref. fija)Mov. Absoluto (Ref. fija)
Mov. Relativo (Ref. móvil)Mov. Relativo (Ref. móvil)
Con almacenamientoCon almacenamiento
Cuerpos múltiplesCuerpos múltiples
InercialInercial
Cuerpos boyantesCuerpos boyantes
RebosamientoRebosamiento
Efecto ArquímedesEfecto Arquímedes
Sin almacenamientoSin almacenamiento
Diferencias presiónDiferencias presión
OWCOWC
Mov. Absoluto (Ref. fija)Mov. Absoluto (Ref. fija)
Mov. Relativo (Ref. móvil)Mov. Relativo (Ref. móvil)
Con almacenamientoCon almacenamiento
Cuerpos múltiplesCuerpos múltiples
InercialInercial
1. Clasificación por ubicación
3. Clasificación por principio de captación
2. Clasificación por tamaño y posición
Direcciónde la ola
Frente de ola
ABSORBEDORESPUNTUALES
ATENUADOR
TERMINADOR OTOTALIZADOR
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DESCRIPCIÓN DEL CONVERTIDOR (I)
● La estructura flotante se somete a un movimiento de cabeceo periódico provocado por las olas.
● El sistema de fondeo permite que el convertidor siempre estéorientado en la dirección del oleaje.
● La principal ventaja es que el sistema captador está totalmente encapsulado y sin contacto con el mar.
● Tipo atenuador
● Estructura alargada/esbelta
Forma y orientación
● Fuera de costa (Off-shore)
● Sistema flotante
Ubicación
Principio captación
CARACTERÍSTICAS
● Movimiento relativo inercial
● Basado en un sistema giroscópico
50-100 m
θ (cabeceo)
Fondeo Estructura
PATENTE MUNDIAL REGISTRADA EN 2006
1010
DESCRIPCIÓN DEL CONVERTIDOR (III)
● Se hace girar un volante de inercia mediante un motor.● El movimiento de cabeceo provocado por las olas se transforma en un
movimiento oscilante de balanceo.● Un acoplamiento transforma el movimiento de balanceo en giro unidireccional
aumentando su velocidad angular.● Es movimiento de balanceo rectificado y multiplicado alimenta un generador
rotativo convencional.Z
Y
X1=X
Z1
ϕ•
θ•
ψ•
'ψ• Volante
de inercia
MotorCámara de vacío
o marcoAcoplamiento
Generador
1111
DESCRIPCIÓN DEL CONVERTIDOR (IV)
● Control del convertidor:– Largo plazo: Modelos de predicción meteorológica (24-48 h)– Corto plazo: Boya de medida Altura significante (Hs), Periodo pico (Tp) y Dirección oleaje (ß)
● Máxima extracción de energía: – Velocidad de rotación ( ) Amplitud de oscilación óptima– Par resistente (Mr = K* ) Oscilación en fase con el momento excitador (Me)
.ψ
.ϕ
Calcular momento excitador
Boya de medida
Hs, Tp, β
Determinarrespuesta
θ
Me
Mc (Momento estabilizador del captador)
Convertidor OCEANTEC
-+
Aplicar ecuacionesmovimiento
captador
.θ
.ψ
.ϕ K
Consultar K, ϕ óptimos
Mrx
K
.ϕ
< 5 - 10 Km
1212
RENDIMIENTO ESTIMADO DEL CONVERTIDOR
1 1,5 2 2,
5 3 3,5 4 4,
5 5 5,56 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
400,0
450,0
500,0
Altura(m)Pe riodo(s)
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 181,0 84,7 87,3 59,3 39,4 25,3 16,1 10,4 6,8 4,5 3,1 2,2 1,5 1,11,5 190,5 196,1 133,1 88,6 56,8 36,2 23,3 15,3 10,2 7,0 4,8 3,4 2,52,0 338,5 348,0 234,1 157,5 100,9 64,4 41,4 27,1 18,1 12,4 8,6 6,1 4,42,5 500,0 500,0 363,9 245,2 157,8 100,5 64,7 42,4 28,3 19,3 13,4 9,5 6,93,0 500,0 500,0 500,0 337,3 227,5 144,5 93,1 61,0 40,8 27,8 19,3 13,7 9,93,5 500,0 500,0 500,0 419,5 309,2 196,5 126,7 83,1 55,4 37,8 26,3 18,6 13,44,0 500,0 500,0 500,0 500,0 401,4 258,1 166,0 108,5 72,4 49,3 34,3 24,3 17,54,5 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 326,4 210,3 137,5 91,7 62,4 43,4 30,7 22,15,0 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 383,0 259,2 169,9 113,2 77,0 53,5 37,9 27,35,5 500,0 500,0 500,0 500,0 500,0 389,3 307,5 204,8 136,9 93,2 64,7 45,8 33,0
POTENCIA MEDIA GENERADA (kW)PERIODO DE OLA (s)
ALT
UR
A O
LA (m
)
● Potencia instalada = 500 kW
● Horas equivalentes = 2.400 h
Rendimiento
● Flujo medio = 20-30 kW/m
● Ejemplo = Cantábrico
Ubicaciones
● Eslora = 50 m
● Manga = 7 m
Dimensiones
Coste
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
● Prototipo = 1.500.000 €
1313
MODELOS DE LABORATORIO
● Banco de pruebas mecánicas– Construcción de un banco de pruebas del
captador• Plato oscilador XY• Captador a escala 1:15
– Verificación de modelos numéricos, criterios de estabilidad y estrategias de control
● Ensayos en canal de experiencias hidrodinámicas
– Pruebas de supervivencia y validación de rendimiento
• Construcción e instrumentación de un modelo escala 1:36
• Ensayos y análisis– Colaboración con el Canal de Experiencias
Hidrodinámicas de El Pardo (www.cehipar.es)
1414
SIGUIENTES FASES DE DESARROLLO
● Prototipo a escala mar (1:4)– Desarrollo durante 2007-2008 (18 meses)– Diseño detallado de todos los subsistemas navales, mecánicos y eléctricos– Continuación del programa de ensayos de laboratorio del convertidor– Construcción del prototipo– Pruebas en mar
• Verificar empíricamente rendimiento, robustez y supervivencia• Ubicación en la costa vasca
● Industrialización– Desarrollo durante 2008-2009 (24 meses)
1515
OTRAS ACTIVIDADES: PROYECTO PSE-MAR
● Desarrollo tecnológico de sistemas y equipos de captación y transformación de energía de las olas a partir de patentes y tecnología española.
TECN
ALIA
HID
RO
FLOT
PIPO SYSTEM
S
SECTOR INDUSTRIAL Y TECNOLÓGICO
PLATAFORMA
PROMOTORES ENERGÉTICOS
Referente Referente internacionalinternacional
PSE-120000-2005-5: 178 178 KK€€PSE-120000-2006-7: 1,2M1,2M€€
MECMECOtras Otras AdmonesAdmones::
Gallega, PaGallega, Paíís Vascos Vasco
● Desarrollo de una infraestructura de experimentación de esta energía que permita probar los desarrollos que se generen en este proyecto y otros productos tanto nacionales como internacionales.
● Situar a España como un referente internacional en la industria de la energía de las olas.
1616
SP5: Impacto de las Energías Marinas
SP4: Infraestructura Experimental y Demostración de Energías Marinas
PSE-MAR: ESTRUCTURA Y PARTICIPANTES
SP0: Oficina Técnica
SP1: Sistema de Múltiple Captación y Transformación ComplementadaDISEÑO PROTOTIPO
LAB.DEMOMAR
PROTOTIPOMAR PIPO SYSTEMS
SP2: Central Semi-sumergida de 16 FlotadoresDISEÑO PROTOTIPO
LAB.DEMOMAR
PROTOTIPOMAR HIDROFLOT
SP3: Sistema Inercial Off-ShoreDISEÑO PROTOTIPO
LAB.DEMOMAR
PROTOTIPOMAR
ASPECTOS SOCIOECONÓMICOS
IMPACTOMEDIOAMBIENTAL
EVALUACIÓN UBICACIÓN
MARCO REGULATORIO
OTRO TIPO DE APROVECHAMIENTOS
DEFINICIÓN PERMISOS OPERACIÓNCONSTRUC.
Coordinación• TECNALIACoordinación
• TECNALIA
Agentes Tecnológicos• TECNALIA (Azti, Inasmet, Labein, Robotiker)
• UPC (CIIR)• CETMAR
Agentes Tecnológicos• TECNALIA (Azti, Inasmet, Labein, Robotiker)
• UPC (CIIR)• CETMAR
Propietarios de Tecnología y Patentes
• PIPO SYSTEMS• HIDROFLOT• TECNALIA
Propietarios de Tecnología y Patentes
• PIPO SYSTEMS• HIDROFLOT• TECNALIA
Sector industrial• ARTECHE• GAMESA ENERGÍA • IBERDROLA EERR • INTEKIA • TEAM• TAMOIN EERR (TER)• VICINAY CADENAS
Sector industrial• ARTECHE• GAMESA ENERGÍA • IBERDROLA EERR • INTEKIA • TEAM• TAMOIN EERR (TER)• VICINAY CADENAS
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OTRAS ACTIVIDADES: ALCANCE
● Infraestructura Experimental y Demostración de Energías Marinas– Definir metodología de medida y extrapolación de resultados.– Analizar la infraestructura necesaria para realizar dichas medidas.– Seleccionar ubicaciones en costa.– Establecer un plan de inversión y de co-financiación.
● Impacto de las Energías Marinas– Evaluación del potencial energético.– Análisis del marco regulatorio.– Generación de herramientas de análisis.
1
2
3 4 56
MDT Batimétrico
Mapa geomorfológico
Mapa de pendientes
Orientación de la costa al frente del oleaje
Flujo de energía del oleaje
Homogeneidad
Usos
Otros
MDT Batimétrico
Mapa geomorfológico
Mapa de pendientes
Orientación de la costa al frente del oleaje
Flujo de energía del oleaje
Figuras de protección
Usos
Otros
MDT Batimétrico
Mapa geomorfológico
Mapa de pendientes
Orientación de la costa al frente del oleaje
Flujo de energía del oleaje
Homogeneidad
Usos
Otros
MDT Batimétrico
Mapa geomorfológico
Mapa de pendientes
Orientación de la costa al frente del oleaje
Flujo de energía del oleaje
Figuras de protección
Usos
Otros