2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24
Las aguas de los océanos esconden innumerables riquezas, la principal de las cuales, quizás, son fuentes ilimitadas de energía en forma de olas marinas. Por primera vez se pensó en el aprovechamiento de la energía cinética de los ejes rodando hacia tierra en el siglo XVIII en París, donde se presentó la primera patente de un molino de olas. Ahora la tecnología ha dado un paso adelante, y la primera planta comercial de energía undimotriz fue creada por los esfuerzos conjuntos de científicos, que comenzó a operar en 2008.
¿Por qué es beneficioso?
No es ningún secreto que los recursos naturales están al borde del agotamiento. Las reservas de carbón, petróleo y gas, las principales fuentes de energía, están llegando a su fin. Según las previsiones más optimistas de los científicos, las reservas serán suficientes para 150-300 años de vida. La energía nuclear tampoco estuvo a la altura de las expectativas. La alta potencia y la productividad compensan los costos de construcción y operación, pero los problemas de eliminación de desechos y daños ambientales pronto obligarán a abandonarlos. Por estas razones, los científicos están buscando nuevas fuentes de energía alternativas. Ahora yafuncionan plantas de energía eólica y solar. Pero a pesar de todas sus ventajas, tienen un inconveniente importante: baja eficiencia. No será posible satisfacer las necesidades de toda la población. Por lo tanto, se necesitan nuevas soluciones.
Para generar electricidad, una planta de energía undimotriz utiliza la energía cinética de las olas. Según las estimaciones más conservadoras, este potencial se estima en 2 millones de MW, lo que es comparable a 1000 centrales nucleares funcionando a pleno rendimiento, y unos 75 kW/m3 por metro de frente de onda. No hay absolutamente ningún efecto nocivo sobre el medio ambiente.
Esquema general de trabajo
Las plantas de energía undimotriz son estructuras flotantes que son capaces de convertir la energía mecánica del movimiento de las olas en energía eléctrica y transmitirla al consumidor. Al mismo tiempo, intentan usar dos fuentes:
- Reservas cinéticas. Los ejes marinos pasan a través de una tubería de gran diámetro y hacen girar las palas, que transmiten la fuerza a un generador eléctrico. También se aplica el principio neumático: el agua, que penetra en una cámara especial, desplaza el oxígeno desde allí, que se redirige a través de un sistema de canales y hace girar las palas de la turbina.
- Energía rodante. En este caso, la planta de energía undimotriz actúa como un flotador. Moviéndose en el espacio junto con el perfil de la ola, hace girar la turbina a través de un complejo sistema de palancas.
Diferentes países utilizan su propia tecnología para convertir el movimiento mecánico de las olas en electricidad, pero el gener altienen el mismo esquema de acción.
Desventajas de las plantas de energía undimotriz
El principal obstáculo para la introducción generalizada de plantas de energía undimotriz es su costo. Debido al complejo diseño y la compleja instalación en la superficie de las aguas del mar, los costes de puesta en funcionamiento de dichas instalaciones son más elevados que los de la construcción de una central nuclear o una central térmica.
Además, hay una serie de otras deficiencias, que se asocian principalmente con la aparición de problemas socioeconómicos. La cuestión es que las grandes estaciones flotantes crean un peligro e interfieren con la navegación y la pesca: una planta de energía de olas flotantes simplemente puede obligar a una persona a abandonar las áreas de pesca. También hay posibles consecuencias ambientales. El uso de instalaciones apaga significativamente las olas del mar, las hace más pequeñas y evita que rompan en tierra. Mientras tanto, las olas juegan un papel importante en el proceso de intercambio de gases en el océano, limpiando su superficie. Todo esto puede conducir a un cambio en el equilibrio ecológico.
Aspectos positivos de las centrales undimotrices
Además de las desventajas, una planta de energía undimotriz también tiene una serie de ventajas que tienen un impacto positivo en las actividades humanas:
- Las instalaciones, debido a que extinguen la energía de las olas, pueden proteger las estructuras costeras (muelles, puertos) de la destrucción por la fuerza del océano;
- La electricidad se genera a un costo mínimo;
- La alta energía de las olas hace que los parques eólicos sean más viables económicamente que las plantas de energía eólica o solar.
Las aguas terrestres, principalmente los ríos, también poseen reservas de energía. La construcción de estaciones en puentes, cruces, muelles es una perspectiva para el desarrollo de esta zona de generación eléctrica.
Problemas a resolver
La principal tarea a la que se enfrenta ahora la comunidad científica es mejorar el diseño, lo que reducirá el coste de la electricidad generada por las centrales undimotrices. El principio de funcionamiento debe seguir siendo el mismo, pero se utilizarán nuevas tecnologías y materiales para crear instalaciones.
La potencia media de la onda es de 75-85 kW/m; este es el rango en el que están sintonizadas la mayoría de las emisoras. Sin embargo, durante una tormenta, la fuerza de las olas del mar aumenta varias veces y existe el peligro de destrucción de las instalaciones. Ya más de una hoja estaba arrugada o doblada después de una tormenta. Para solucionar este problema, los científicos reducen artificialmente la potencia específica de las olas. Uno de los problemas es que el uso masivo de estaciones de ondas conducirá al cambio climático. La generación de energía eléctrica se lleva a cabo debido a la rotación de la Tierra (así se forman las ondas). El uso generalizado de estaciones hará que el planeta gire más lentamente. Una persona no sentirá la diferencia, pero esto destruirá una serie de corrientes que juegan un papel importante en el intercambio de calor de la Tierra.
El primer WPP experimental del mundo
La primera planta de energía undimotriz apareció en 1985 en Noruega. Su potencia era de 500 kW, y ella mismaera un prototipo. Su principio de funcionamiento se basa en la compresión y expansión cíclica del medio:
- un cilindro con el fondo abierto se sumerge en agua de modo que su borde quede debajo del hueco de la ola - su punto más bajo;
- el agua que corre periódicamente comprime el aire en la cavidad interna;
- cuando se alcanza cierta presión, se abre una válvula que permite el paso de oxígeno comprimido a la turbina.
Esta central eléctrica produjo 500 kW de energía, suficiente para confirmar la eficacia de las instalaciones, lo que contribuyó a su desarrollo.
La primera central eléctrica industrial del mundo
La primera instalación a escala industrial del mundo es Oceanlinx en alta mar en Port Kemble, Australia. Se puso en funcionamiento en 2005, pero luego se envió para su reconstrucción y comenzó a funcionar nuevamente en 2009, por lo que ahora se utilizan plantas de energía mareomotriz y undimotriz en la región. Su principio de funcionamiento es el siguiente:
- Las olas entran periódicamente en cámaras especiales, lo que hace que el aire se comprima.
- Cuando se alcanza la presión crítica, el aire comprimido hace girar el generador eléctrico a través de una red de canales.
- Para capturar el movimiento y la fuerza de las olas, las palas de la turbina cambian su ángulo de inclinación.
La capacidad de la instalación era de unos 450 kW, aunque cada tramo de la central es capaz de entregar desde 100 kWh hasta 1,5 MWh de energía eléctrica.
El primer parque eólico comercial del mundo
La primera central undimotriz comercialNombramiento obtenido en 2008 en Agusador, Portugal. Además, es la primera instalación en el mundo que aprovecha directamente la energía mecánica de las olas. El proyecto fue elaborado por la empresa inglesa Pelamis Wave Power.
La estructura incluye varios tramos que se liberan y ascienden junto con el perfil de la ola. Las secciones están articuladas al sistema hidráulico y lo accionan durante el movimiento. El mecanismo hidráulico hace que el rotor del generador gire, por lo que se genera electricidad. Las plantas de energía undimotriz utilizadas en Portugal tienen ventajas y desventajas. La ventaja de la instalación es su alta potencia, alrededor de 2,25 MW, así como la posibilidad de instalar secciones adicionales. Solo hay un inconveniente de instalar el sistema: existen dificultades con la transmisión de energía eléctrica a través de cables al consumidor.
La primera planta de energía undimotriz en Rusia
En Rusia, el primer parque eólico apareció en 2014 en el territorio de Primorsky. El desarrollo fue realizado por un equipo de científicos de la Universidad Federal de los Urales y el Instituto Oceanológico del Pacífico de la Rama del Lejano Oriente de la Academia de Ciencias de Rusia. La instalación es experimental. Su peculiaridad es que utiliza la energía no solo de las olas, sino también de las mareas.
En Moscú, se planea construir un laboratorio de investigación que desarrollará y creará la primera estación flotante doméstica. Quizás, después de eso, las plantas de energía undimotriz en Rusia también tendrán un propósito industrial o comercial.
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