Tuvalu
El proyecto
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Sistema de generación de energía de alta eficiencia, aprovechando las olas del mar mediante una boya.
En una primera fase se construyó el primer prototipo que fue diseñado en el Centro de Diseño de Equipos Industriales de la Universidad Politécnica de Cataluña (CDEI-UPC).
Los ensayos posteriores se realizaron en el canal del Laboratorio de Ingeniería Marítima (LIM) de la misma universidad, centro que dispone de un canal artificial capaz de generar olas de diferentes tipos y que sirvió para comprobar el funcionamiento del principio físico y la viabilidad del sistema, así como el análisis de rendimientos.
Una vez realizados los ensayos, parte del equipo de ingenieros del CDEI se incorporó a la empresa Corporación Capricornio para continuar con el desarrollo del sistema.
Esta primera fase ha sido apoyada por instituciones como el CIDEM (Centre d’Innovació i Desenvolupament Empresarial) y el ICAEN (Institut Català d’Energia) a nivel autonómico, el CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial) y el IDAE (Instituto para la Diversificación y ahorro de la Energía) a nivel estatal; de las cuales se han recibido subvenciones para el desarrollo del mismo.
Un proyecto premiado
Los días 5, 6, 7 y 8 de septiembre del 2002, se celebró en Vilanova i la Geltrú “La IX Feria Internacional de Inventos y Nuevas Patentes”, Galàctica 2002. Certamen en el cual se expusieron 160 innovaciones de última generación procedentes de todo el estado español, Andorra y Francia. La empresa ARLAS INVEST expuso su proyecto en el stand de la Universidad Politécnica de Cataluña, mostrando el primer prototipo a escala reducida del sistema diseñado y desarrollado en el CDEI-UPC y probado en el canal del Laboratorio de Ingeniería Marítima también de la UPC. El proyecto fue galardonado con el primer premio: la medalla de oro del Gran Premio Internacional de la Inventiva 2002 y con el Premio Especial del Ayuntamiento de Vilanova i la Geltrú.
Tras el análisis de los resultados obtenidos en esta primera fase (Médol), se realizaron mejoras en el diseño inicial y se construye una segunda maqueta (Tuvalu) a escala 1:8.
De nuevo está maqueta será estudiada empíricamente mediante el análisis de los resultados obtenidos en pruebas realizadas en el canal LIM.
A continuación podemos ver los resultados reales en cuanto a potencia media generada y rendimiento medio del sistema:
Ante los resultados registrados se decidió pasar a la tercera fase del proyecto: la construcción del prototipo Tuvalu para mar a escala 1:2
Ficha Técnica
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El sistema esta compuesto por dos flotadores unidos por una estructura que forman una unidad básica llamada módulo. La unión de un conjunto de N módulos se denomina boya
Dimensiones
- Nº de módulos: 1
- Diámetro flotadores: 2m
- Longitud flotadores: 4m
- Fuerza útil por flotador: 10800 kg
- Peso por flotador: 2000 kg
- Generadores: 1 unidad de 15 kW. por flotador
- Potencia instalada: 30 kw
El Sistema
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El sistema, denominado TUVALU, es un sistema simple, robusto y económico que pretende aprovechar el movimiento de las olas del mar para generar energía limpia (0% emisiones de CO2, bajo impacto medioambiental, etc.).
La idea es aprovechar la fuerza de flotabilidad y el desplazamiento vertical de un cuerpo flotante o boya. Esta fuerza es transformada a energía eléctrica por medio de un mecanismo dispuesto en el interior de dicho cuerpo flotante. La recuperación del cable se lleva a cabo utilizando el generador eléctrico como motor mediante electrónica de potencia, consumiendo un pequeño porcentaje de la energía que se extrae de la ola. Con esto se garantiza siempre una tensión en el cable.
La cadena o cable se enrolla y desenrolla en el tambor produciendo un movimiento similar al de un Yo-Yo invertido. En el otro extremo de la cadena o cable se une un peso o lastre que permite fijar al fondo del mar todo el sistema.
En el caso de la boya, cuando ésta sube por el impulso de la ola, la cadena estira el tambor y lo hace girar. La energía mecánica que se obtiene en el tambor (giro de un eje), se convierte en energía eléctrica mediante un generador conectado a la transmisión.
En este prototipo la energía se disipará aunque se prevé que en un futuro ésta sea transportada a la costa a través de cables eléctricos por el fondo del mar. En la propia costa habrá una estación para transformar la electricidad a las condiciones de calidad que exigen las compañías eléctricas.
Aunque el principio físico es el mismo, ARLAS INVEST ha conseguido en las últimas versiones del diseño, un conjunto muy compacto reduciendo notablemente los costes de fabricación y posibilitando la auto-limpieza del flotador frente a las incrustaciones de fauna marina. Mencionar que el aumento del rendimiento ha sido en gran medida por la sustitución de la neumática, que estabilizaba el flujo de energía intermitente, por la electrónica de potencia que gestiona todos los parámetros del sistema de forma más eficiente.
- El bajo coste mantenimiento es debido a que todos los mecanismos están herméticamente cerrados en el interior de la boya y se evita el contacto con el agua marina.
- El sistema es flexible a las inclemencias del tiempo, propiedad muy importante, ya que muchos sistemas similares han fracasado por no soportar los temporales. La boya está lastrada al fondo marino y acompaña a las olas, tanto si son de un metro como si son de 10 metros (en el tambor hay cable suficiente para superar el nivel de las olas y las mareas).
- El coste reducido, se consigue por la simplicidad del sistema: boya + transmisión mecánica + un generador.
- Pensando en la fabricación en serie, los técnicos de ARLAS INVEST proponen un diseño modular. Cada boya se compone de un número de módulos que determina la potencia instalada. Por tanto, si se quiere fabricar boyas con más potencia, simplemente hay que añadir más módulos en el montaje de las mismas. Módulos que son iguales entre si y que se fabrican en serie cambiando las características de algunos componentes según el perfil del tipo de ola de la zona (metros de cable según el nivel del oleaje y la marea) . Según las zonas donde se instalen, las potencias por boya pueden variar si se quiere optimizar el rendimiento.
Parque de boyas
Dimensionamiento:
- Cantidad de boyas: 1000 de 2 módulos (5m x 5m)
- Superficie ocupada: 0,4 km2
- Potencia instalada: 30 Mw.
A continuación mostramos algunos datos sobre la productividad del parque de boyas
Consumo de una familia 5 MWh/año
