Los energéticos embates del mar
Ideado por investigadores del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, un dispositivo, que se encuentra en fase experimental, se erige como una alternativa de energía renovable de gran potencial a través de las olas del mar.
Por Antonia Tapia.
En México, la región del Pacífico en Baja California es la zona que mayor energía del oleaje recibe, y aunque su variabilidad temporal y espacial aún requiere de mayores estudios, en promedio, las investigaciones demuestran que se reciben alrededor de
20 kW/m. Atentos a este potencial, científicos mexicanos desarrollaron un prototipo que aprovecha la energía undimotriz para generar electricidad.
El dispositivo es pionero en el país y para su desarrollo cuenta con el apoyo del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), de Baja California.
Respecto de este importante proyecto, Constructor Eléctrico dialogó con uno de sus responsables: el doctor Francisco J. Ocampo Torres, del Departamento de Oceanografía Física, quien explica que “el proyecto Diseño y Desarrollo de Convertidores de Energía del Oleaje (DesCEO) surge en colaboración con el doctor Rodger T. Evans, del Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada. La propuesta tiene como objetivo desarrollar y probar dispositivos convertidores de la energía del oleaje (CEO)”.
Doctor Francisco Ocampo
De acuerdo con el doctor Ocampo Torres, existen muchas posibilidades al considerar las diferentes variables dinámicas del oleaje. Una de ellas es aprovechar los distintos cambios de presión. En cuanto a dispositivos, el investigador indicó que muchos de ellos son selectivos y obedecen al movimiento vertical de las partículas del fluido, mientras que algunos otros funcionan al almacenar agua impulsada por el oleaje que rebasa un obstáculo.
Doctor Rodger T. Evans, uno de los pioneros de este desarrollo
“En particular, el dispositivo que nos encontramos desarrollando y probando convierte el movimiento de las partículas del fluido inducido por las olas mediante seis poleas y contrapesos. Los contrapesos están unidos por un cable de una plataforma flotante (boya con tres elementos de flotación) a otra plataforma sumergida y anclada al fondo. Los cables inducen el movimiento de las poleas y éstas el de un alternador, para convertir la energía cinética en energía eléctrica”, detalla.
Pormenores
Las características del prototipo que los científicos se encuentran construyendo (a escala de laboratorio) en los talleres e instalaciones del CICESE convierte cualquier movimiento relativo entre las dos plataformas (la que está flotando y la sumergida) en movimiento de los contrapesos. El sistema funciona y responde a los seis grados de libertad del movimiento, tres de traslación (x, y, z) y tres de rotación (pitch, roll, yaw).
“Los experimentos realizados en un canal de olas en los laboratorios de la Facultad de Ciencias Marinas (UABC) han demostrado que funciona de manera razonable. La boya con los tres elementos de flotación se mueven al paso de las olas respecto de la plataforma o estructura sumergida. Actualmente, en el laboratorio estamos trabajando en la respuesta del CEO en términos de su movimiento en relación con el oleaje”.
El dispositivo desarrollado por el equipo de investigadores ha sido fabricado con una impresora 3D que utiliza ciertos tipos de plásticos, como PLA; sin embargo, el doctor del Departamento de Oceanografía Física del CICESE explicó que para construir un CEO a escala superior, que funcione en el mar, los materiales que se deberán emplear serán diferentes.
“Los materiales para el prototipo a gran escala deberán soportar las fuerzas del oleaje, de las corrientes y los aspectos de corrosión debido al hostil ambiente marino. También necesitará un conocimiento previo de las características del oleaje prevaleciente en términos estacionales y asociados con el clima de las olas”.
El prototipo desarrollado por el CICESE podrá ser instalado en cualquier parte de la región costera de islas o tierra firme y, a futuro, para su prueba en gran escala, podrían llegar a colocarse en la Isla Todos Santos o en la ciudad de Rosarito, en Baja California.
“Con el proyecto vigente se probará un dispositivo en el laboratorio; el alcance del concepto del proyecto a largo plazo es el de diseñar, construir y probar prototipos en el mar, abordando la idea de la instalación de un conjunto o enjambre de CEO, con los que podríamos, inclusive, influir en el campo del oleaje que se transmite hacia la costa y las playas, para implementar programas de conservación de las playas y evitar erosión no deseada”.
En cuanto a costos, el investigador afirmó que, aunque este tipo de tecnología es costosa, en mediano o largo plazo será más redituable.
El CEO puede ser costoso, pero el retorno de inversión sería más redituable
Gran potencial
Alrededor del mundo existen diferentes sitios con gran potencial para aprovechar la energía undimotriz. Las costas de Japón, Nueva Zelanda, Europa occidental y Estados Unidos son algunos de ellos. En las costas de este último, por ejemplo, se estima un potencial de 252 mil millones de kW/h al año.
En Escocia, Inglaterra, Irlanda, Portugal, Japón, China, Estados Unidos, Canadá, Holanda y Dinamarca ya se encuentran en funcionamiento algunos proyectos. En Portugal, en 2008
se instaló un parque cuya potencia es de 2.25 megawatts (MW). Otra iniciativa se localiza en Victoria, Australia; frente a las costas de esta ciudad se instalarán 19 MW. Recientemente, Escocia también anunció su interés en el desarrollo de la energía undimotriz y planea instalar frente a las costas de las Islas Shetland 40 MW de potencia.
Próximos pasos
El grupo del CICESE realiza mediciones del oleaje y pruebas de desempeño del CEO (modelo físico a escala) para su análisis. “La utilización de nuevos campos de viento y algunas mejoras en modelos numéricos más avanzados proporcionaría resultados con menor incertidumbre”, comenta el doctor Ocampo.
Hasta el momento, el proyecto ha recibido apoyo del CICESE y, a través del fondo sectorial Conacyt-Sener-sustentabilidad energética, se proporcionaron fondos para evaluar la energía disponible del oleaje para su potencial conversión.
“Actualmente –explica el científico–, estamos elaborando una propuesta para someterla al fondo sectorial Conacyt-Sener, para poder realizar pruebas de dispositivos CEO en el mar”.
Uno de los grandes desafíos es la formación de grupos de trabajo con personal académicamente calificado para avanzar en todas las etapas y facetas que conlleva el entendimiento del oleaje, su energía y su conversión en energía utilizable.
El científico expresa que los próximos pasos del proyecto consisten en conseguir financiamiento para continuar con más pruebas en laboratorio, analizar a profundidad el desempeño del dispositivo CEO a través de simulación numérica y continuar con estudios de grupos de dispositivos.
Como proyecto futuro, los investigadores pretenden conocer el medioambiente marino y construir equipos a escala real.
Para el doctor Ocampo “uno de los grandes retos es disponer de recursos humanos y grupos de trabajo especializado”.
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