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La Escuela de Ingeniería Industrial de Barcelona, de la UPC, colabora con la empresa CEFLOT en el diseño de una central eléctrica flotante para aprovechar la energía del mar.
El prototipo de central tiene capacidad para generar energía limpia con una potencia nominal de entre 150 y 400 MW y dispone de un sistema automático de seguridad para sumergirse en caso de temporal.
31/12/2002
La Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) colabora con la empresa CEFLOT S.L., que ha diseñado y desarrollado un prototipo de central eléctrica flotante para extraer la energía procedente de las olas del mar. Esta instalación flotante y totalmente automatizada, emplazada a alta mar, en una zona que tenga un fondo superior a los 50 metros, podría producir entre 150 y 400 MW de potencia nominal. Con 150 MWh (megawatt hora) sería suficiente para proveer de energía limpia a una población de unos 300.000 habitantes, es decir, unas 100.000 familias.
El equipo técnico que desarrolla el proyecto está formado por Felip Prats, Ricard Prats, Joan Carles Rueda, Pere Maluquer, Oswaldo López, de la empresa CEFLOT S.L., y Antoni Creus, profesor del Departamento de Proyectos de Ingeniería de la UPC, en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB).
Prototipo de ensayo
Este primer prototipo de ensayo, que se está poniendo a prueba en el canal hidráulico del Laboratorio de Ingeniería Marítima (LIM) de la UPC para validar el funcionamiento, es una plataforma de unos 90 metros de diámetro en módulos que se ensamblan entre sí, en forma de panal de abeja, y que estarán anclados al fondo del mar. La plataforma está dotada de puntos de fondeo amarrados a diferentes alturas y está equipada con 49 flotadores que se mueven con las olas: 30 adosados alrededor de la plataforma y 19 más al interior de la misma. Cada módulo de la plataforma contiene uno o varios generadores y un equipo mecánico normalizados que generan electricidad con el movimiento armónico de sus flotadores, aprovechando la subida y bajada de las olas. El proyecto está pensado para que la energía producida en esta central flotante sea transportada por cable submarino hasta una central ubicada en tierra firme. Para convertir el movimiento del oleaje directamente en electricidad, teniendo en cuenta la variación e irregularidad del oleaje, supone un reto y un encarecimiento de la inversión, ya que es preciso mantener un rango de frecuencia estable de la energía para introducirla a la red eléctrica de distribución pública. Las olas que se producen en la superficie del mar son provocadas por los vientos, de los que se recoge y almacena la energía. Debido a que los vientos no son constantes ni en velocidad ni en dirección, las olas producidas no son regulares y, por lo tanto, es bastante complejo determinar la energía que transportan. Según datos del Ministerio de Industria y Energía, el potencial energético en las costas españolas en 1979 era aproximadamente de unos 37.650 MW, con unos valores medios de potencia de unos 25 kWm en el océano Atlántico y menos del 11 kW/m en el mar Mediterráneo. La central flotante puede desarrollar como potencia nominal 30 kWm.
Producción de hidrógeno
Para superar el inconveniente de la estabilidad de la frecuencia, y con el objetivo de aprovechar al máximo la gran cantidad de energía que se puede generar en una central de este tipo, se prevé que la nueva instalación convierta la energía producida en hidrógeno para electrólisis, un proceso para generar hidrógeno y oxígeno mediante la electricidad y el agua.
El hidrógeno se producirá con el aprovechamiento total del máximo rendimiento energético, sin que se tenga que considerar la calidad de la energía generada. Cuando se produzcan olas de baja o elevada altura, la energía seguirá transformando hidrógeno en la planta adecuada para este fin. El hidrógeno generado se almacenará y se transportará hasta los puntos donde estén emplazados los grupos productores de electricidad, que introducirán la energía a la red eléctrica de distribución.
El equipo de investigación prevé que una planta flotante de este tipo podría generar energía durante 4.117 horas al año, lo que equivaldría a 617.580 MWh/año, una producción superior a la de otros sistemas de energía renovable. Si bien el coste de inversión para construirla, unos 60 millones de euros, resulta más caro que el coste de otras instalaciones, el precio medio por kW es más económico: 370 euros por kW, en comparación con el ratio constructivo. Esta previsión se ha realizado a partir del estudio de los datos de oleaje (alturas, frecuencias e incidencias de las olas y los vientos) del litoral gallego, obtenidas durante el año 1999 a través de puertos del Estado.
Seguridad
La central flotante tiene un sistema de seguridad que la protege contra los temporales: si se producen viento huracanados, de más de 70 nudos, y olas de más de 14 metros, condiciones que no son favorables para la producción eléctrica, la central dispone de un sistema automático para sumergirse de forma controlada al fondo del mar y reflotarse cuando pase el temporal. Este nuevo tipo de generación de energía renovable, a medio término, no supondría ningún tipo de alteración de la red de distribución eléctrica. Además, evitaría la necesidad de transportarla a través de líneas de alta tensión y la consecuente pérdida de energía habitual en el transporte a largas distancias, enriqueciendo, así, la red local. Para futuras adaptaciones del nuevo sistema, se prevé sincronizar la energía eléctrica de enlace entre ciudades vía radio.
Una subestación eléctrica actual dispone de una media de 200 MW de energía para distribuir. El nuevo sistema de generación de energía eléctrica propuesto funcionaría mediante turboreactores, con combustible de hidrógeno y oxígeno, no contaminante, ya que sólo expulsaría vapor de agua o agua destilada. Estos turboreactores, que tendrán medidas reducidas, se instalarían en zonas centro urbanas bajo tierra y se insonorizarían para evitar la contaminación acústica.
Desalinización de agua
Además de ser de utilidad para generar energía eléctrica limpia, el equipo de trabajo considera que este tipo de central puede servir para extraer agua potable mediante un proceso de ósmosis inversa (separación del agua potable de la salada a través de una membrana) o bien por compresión de vapor. El hecho de estar anclada a una profundidad superior a los 50 u 80 metros permite disponer de la presión necesaria para el proceso de extracción de agua dulce. Con la energía producida por la central, el caudal de bombeo podría ser importante y, mediante un emisario submarino, el agua dulce se enviaría a la superficie hasta la costa.
Asimismo, esta plataforma modular marina puede tener aplicaciones industriales, de investigación, para helipuertos o talleres de trabajo para la pesca.
El proyecto incluye un estudio biológico y ambiental del emplazamiento de la central flotante, para conocer el impacto que pueda tener la instalación del medio marino, y un programa de vigilancia ambiental. Los expertos consideran que el ruido de la central en funcionamiento no será superior al de las olas y vientos circundantes. También se prevé que el impacto visual desde la costa sea el mínimo.
El equipo de trabajo también ha previsto disponer de una unidad de observación submarina (ROV, Remote Operated Vehicle) para inspecciones de mantenimiento de la central. Desde el punto de vista de la seguridad de la navegación, la central estará señalizada, de acuerdo con las normas del Derecho Marítimo Internacional.
Este proyecto recibió una mención honorífica en el VI Congreso Internacional de Proyectos de Ingeniería, celebrado a finales del mes de octubre en Barcelona.
Laboratorio de Ingeniería Marítima (LIM)
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB)
Departamento de Proyectos de Ingeniería
2002-12-31
Prototipo de ensayo
Este primer prototipo de ensayo, que se está poniendo a prueba en el canal hidráulico del Laboratorio de Ingeniería Marítima (LIM) de la UPC para validar el funcionamiento, es una plataforma de unos 90 metros de diámetro en módulos que se ensamblan entre sí, en forma de panal de abeja, y que estarán anclados al fondo del mar. La plataforma está dotada de puntos de fondeo amarrados a diferentes alturas y está equipada con 49 flotadores que se mueven con las olas: 30 adosados alrededor de la plataforma y 19 más al interior de la misma. Cada módulo de la plataforma contiene uno o varios generadores y un equipo mecánico normalizados que generan electricidad con el movimiento armónico de sus flotadores, aprovechando la subida y bajada de las olas. El proyecto está pensado para que la energía producida en esta central flotante sea transportada por cable submarino hasta una central ubicada en tierra firme. Para convertir el movimiento del oleaje directamente en electricidad, teniendo en cuenta la variación e irregularidad del oleaje, supone un reto y un encarecimiento de la inversión, ya que es preciso mantener un rango de frecuencia estable de la energía para introducirla a la red eléctrica de distribución pública. Las olas que se producen en la superficie del mar son provocadas por los vientos, de los que se recoge y almacena la energía. Debido a que los vientos no son constantes ni en velocidad ni en dirección, las olas producidas no son regulares y, por lo tanto, es bastante complejo determinar la energía que transportan. Según datos del Ministerio de Industria y Energía, el potencial energético en las costas españolas en 1979 era aproximadamente de unos 37.650 MW, con unos valores medios de potencia de unos 25 kWm en el océano Atlántico y menos del 11 kW/m en el mar Mediterráneo. La central flotante puede desarrollar como potencia nominal 30 kWm.
Producción de hidrógeno
Para superar el inconveniente de la estabilidad de la frecuencia, y con el objetivo de aprovechar al máximo la gran cantidad de energía que se puede generar en una central de este tipo, se prevé que la nueva instalación convierta la energía producida en hidrógeno para electrólisis, un proceso para generar hidrógeno y oxígeno mediante la electricidad y el agua.
El hidrógeno se producirá con el aprovechamiento total del máximo rendimiento energético, sin que se tenga que considerar la calidad de la energía generada. Cuando se produzcan olas de baja o elevada altura, la energía seguirá transformando hidrógeno en la planta adecuada para este fin. El hidrógeno generado se almacenará y se transportará hasta los puntos donde estén emplazados los grupos productores de electricidad, que introducirán la energía a la red eléctrica de distribución.
El equipo de investigación prevé que una planta flotante de este tipo podría generar energía durante 4.117 horas al año, lo que equivaldría a 617.580 MWh/año, una producción superior a la de otros sistemas de energía renovable. Si bien el coste de inversión para construirla, unos 60 millones de euros, resulta más caro que el coste de otras instalaciones, el precio medio por kW es más económico: 370 euros por kW, en comparación con el ratio constructivo. Esta previsión se ha realizado a partir del estudio de los datos de oleaje (alturas, frecuencias e incidencias de las olas y los vientos) del litoral gallego, obtenidas durante el año 1999 a través de puertos del Estado.
Seguridad
La central flotante tiene un sistema de seguridad que la protege contra los temporales: si se producen viento huracanados, de más de 70 nudos, y olas de más de 14 metros, condiciones que no son favorables para la producción eléctrica, la central dispone de un sistema automático para sumergirse de forma controlada al fondo del mar y reflotarse cuando pase el temporal. Este nuevo tipo de generación de energía renovable, a medio término, no supondría ningún tipo de alteración de la red de distribución eléctrica. Además, evitaría la necesidad de transportarla a través de líneas de alta tensión y la consecuente pérdida de energía habitual en el transporte a largas distancias, enriqueciendo, así, la red local. Para futuras adaptaciones del nuevo sistema, se prevé sincronizar la energía eléctrica de enlace entre ciudades vía radio.
Una subestación eléctrica actual dispone de una media de 200 MW de energía para distribuir. El nuevo sistema de generación de energía eléctrica propuesto funcionaría mediante turboreactores, con combustible de hidrógeno y oxígeno, no contaminante, ya que sólo expulsaría vapor de agua o agua destilada. Estos turboreactores, que tendrán medidas reducidas, se instalarían en zonas centro urbanas bajo tierra y se insonorizarían para evitar la contaminación acústica.
Desalinización de agua
Además de ser de utilidad para generar energía eléctrica limpia, el equipo de trabajo considera que este tipo de central puede servir para extraer agua potable mediante un proceso de ósmosis inversa (separación del agua potable de la salada a través de una membrana) o bien por compresión de vapor. El hecho de estar anclada a una profundidad superior a los 50 u 80 metros permite disponer de la presión necesaria para el proceso de extracción de agua dulce. Con la energía producida por la central, el caudal de bombeo podría ser importante y, mediante un emisario submarino, el agua dulce se enviaría a la superficie hasta la costa.
Asimismo, esta plataforma modular marina puede tener aplicaciones industriales, de investigación, para helipuertos o talleres de trabajo para la pesca.
El proyecto incluye un estudio biológico y ambiental del emplazamiento de la central flotante, para conocer el impacto que pueda tener la instalación del medio marino, y un programa de vigilancia ambiental. Los expertos consideran que el ruido de la central en funcionamiento no será superior al de las olas y vientos circundantes. También se prevé que el impacto visual desde la costa sea el mínimo.
El equipo de trabajo también ha previsto disponer de una unidad de observación submarina (ROV, Remote Operated Vehicle) para inspecciones de mantenimiento de la central. Desde el punto de vista de la seguridad de la navegación, la central estará señalizada, de acuerdo con las normas del Derecho Marítimo Internacional.
Este proyecto recibió una mención honorífica en el VI Congreso Internacional de Proyectos de Ingeniería, celebrado a finales del mes de octubre en Barcelona.
Laboratorio de Ingeniería Marítima (LIM)
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona (ETSEIB)
Departamento de Proyectos de Ingeniería
2002-12-31
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