Energía Mareomotriz: Tecnologías de Extracción
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Energía Mareomotriz: Tecnologías de Extracción
Workshop on Environmental Effects of Marine Energy Extraction 7 y 8 de Mayo de 2013 Proyecto Fondef D09i1052 “Energía Mareomotriz: Tecnologías de Extracción” Maricarmen Guerra París [email protected] Departamento de Ingeniería Hidráulica y Ambiental PUC 2 En esta presentación • • • • • Energías Marinas Energía Mareomotriz Tecnologías de Extracción Mareomotriz Centros de Investigación Proyectos Pilotos de Extracción MCT Bryden, 2011 (University of Edimburgh) Winckler, 2009 Energía Marinas • 3 Energía proveniente del océano: Mareomotriz: Corrientes Mareales Undimotriz: Oleaje Gradientes Térmicos Gradiente Salinidad Rodrigo Herrera, 2010 Bryden, 2011 (University of Edimburgh) Renovables: Fuente energía primaria no se agota por su explotación Limpia: Extracción no produce subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Factor de Planta Bajo y Altos Costos de Instalación Lenta Proliferación, Etapa de Investigación y Desarrollo, Fase Precomercial 4 Energía Mareomotriz Energía asociada al movimiento cíclico del nivel del mar debido a las ondas de marea Altamente predecible debido a la predicción del comportamiento de la marea Potencial disponible depende del rango de marea y de las características geomorfológicas del sitio 5 Tipos de Aprovechamiento (1) Aprovechamiento de las diferencias de niveles de marea • • • Represamiento, similar a centrales hidráulicas de embalse. Construcción de una barrera artificial Energía generada por gravedad, al existir diferencias de niveles importantes aguas arriba y abajo de la barrera artificial. 6 Tipos de Aprovechamiento (2) • • • Sólo algunos proyectos instalados en el mundo Implementación no masificada. Alto impacto al ecosistema estuarial La Rance (Francia, 1960), Bahía Fundy (Canadá, 1984), Sihwa Lake (Corea del Sur, 2011) Annapolis, Canadá. NS Power, 20 MW La Rance, Francia 240 MW 7 Tipos de Aprovechamiento (3) Aprovechamiento de la energía hidrocinética de las corrientes mareales Generación de energía se produce aprovechando la energía cinética transportada por las corrientes generadas por las diferencias de mareas a través de canales naturales. Turbinas eje horizontal Turbinas eje vertical Lámina Oscilante 8 Turbinas de Eje Horizontal • Utilización de generadores tipo molino sumergido (similar a un generador eólico) • Agua tiene mayor densidad que el aire: Energía equivalente a la de generador eólico convencional, utilizando una sección transversal más pequeña y en velocidades significativamente inferiores Diámetros de hasta 20 m Velocidad sobre 1 m/s Factor de planta 30% a 40% Esquema de una granja de dispositivos. Marine Current Turbines. www.marineturbines.com Turbinas de Eje Horizontal: Tecnologías con alto nivel de desarrollo (1) MCT: SeaGen OpenHydro: Open-centre Turbine Prototipo de 1,2MW, 16 m de diámetro. Instalado en Strangford Lough, Irlanda, conectado a la red del Norte de Irlanda, dónde ha generado 6 GWh desde 2008. Propiedad de Siemens desde 2012. 3 proyectos de demostración en Reino Unido Prototipo de 0,25 MW instalado en EMEC en 2006 y conectado a la red en 2008. 2do prototipo de 1MW instalado en Bahía Fundy, Canadá, en 2009. 3er prototipo de 2,2 MW y 16 m de diámetro instalado en Francia. Propiedad de DCNS desde 2013. Hammerfest Strom: HS1000 Prototipo de 1MW instalado en 2011 en EMEC y conectado a la red en 2012. Prototipo de 300 kW instalado en Noruega y conectado desde 2004. Propiedad de Andritz Hydro Proyectos de demostración en Francia, Canadá y Estados Unidos 9 Turbinas Eje Horizontal: Tecnologías con alto nivel de desarrollo (2) Alstom Hydro: Tidal Generation Turbine Prototipo de 0,5 MW, instalado en y conectada desde 2011 en EMEC. Ha generado más de 200MWh Recientemente adquirido por Alstom Atlantis Resouce Corp: Atlantis Ak-1000 Prototipos de 1MW instalado y conectado en EMEC en 2010 y en 2011. Prototipo de 1 MW ha sido trasladado a centro NAREC. 10 ORPC: Turbine Generation Unit Sistema TidGen de 180 kW instalado y conectado en Bahía de Cobscook, Maine, Estados Unidos desde 2012. 11 Turbinas de Eje Vertical • • Utilización de turbinas axiales verticales que hacen girar un generador eléctrico Posibilidad de apilarlas y construir barreras por la cual debe circular la corriente, obteniendo altas potencias, pero produciendo una barrera a la biodiversidad. Kobold Turbine Enermar: Turbina EnCurrent: Prototipo de 85 kW instalado en 2001 y conectado en 2005 en Estrecho de Messina, Sicilia. Prototipos de 5, 10 y 25 kW especialmente diseñados para canales y ríos. Probados en Candá Centros De Investigación: Prueba y Monitoreo de Turbinas EMEC: European Marine Energy Centre Orkney, Escocia, Reino Unido Desarollo, prueba y monitoreo de dispositivos de extracción de energías marinas (mareas y oleaje). 8 sitios de prueba mareomotriz: Profundidad de 50 m y corriente de 4 m/s 5 sitios de prueba undimotriz: Profundidad de 70 m y altura significativa de oleaje de 3 m (peaks de más de 15 m). Sitio de prueba para dispositivos en desarrollo Clientes: OpenHydro, Tidal Generation, Atlantis, Hammerfest Strom, Voith Hydro, Scotrenewables Tidal Generation en EMEC OpenHydro en EMEC Tidal Site, EMEC 12 Centros De Investigación: Prueba y Monitoreo de Turbinas FORCE: Fundy Ocean Research Centre for Energy Bahía de Fundy, Canadá • Prueba y monitoreo de turbinas mareomotrices • Monitoreo Ambiental • Gran rango mareal (14,5 m) y velocidades sobre los 5 m/s • Capacidad para instalar 4 dispositivos. • Socios: Nova Scottia Power (asoc. OpenHydro), Minas Basin Pulp and Power (Asoc. Alstom Hydro y MCT), Atlantis Resource Corporation NS Power – OpenHydro instalado en FORCE. Fuente: FORCE Otros Centros de prueba y caracterización del recurso energético: NNMREC (USA), NAREC (RU), PRIMaRE (RU), 13 Proyectos de Generación de Energía Mareomotriz • • Concesiones otorgadas por The Crowne State (Reino Unido) para proyectos de extracción mareomotriz (actualizado a 2011) Otros proyectos en acuerdo en India y Corea del Sur Fuentes: Renewable UK, “Wave and Tidal Energy in the UK”, 2011; The Crowne State. “Pentland Firth and Orkney Waters Round 1 Development Sites”, 2010; BBC news. 14 Proyectos de Generación de Energía Mareomotriz • 15 Proyectos de Demostración Marine Current Turbines • SeaGeneration en Kyle Rhea, Escocia Arreglo de 4 turbinas de 2 MW. Estimación del recurso energético instalando ADCPs, estudios de conexión, estudios geofísicos del fondo marino, estudios del uso marítimocostero de la zona y estudios de impacto ambiental. www.seagenkylerhea.co.uk. • SeaGeneration en The Skerries, Gales Arreglo de hasta 9 turbinas y capacidad de hasta 10 MW. Estudios de factibilidad y de impacto ambiental, para pedir autorización de construcción y operación al gobierno de Gales. www.seagenwales.co.uk. Proyectos de Generación de Energía Mareomotriz • 16 Proyectos Piloto DCNS OpenHydro y Asociados en Francia, Canadá y Estados Unidos • Turbina de 16 m en la costa de Paimpol-Bréhat, Francia, en fase de prueba. Proyecto de 4 turbinas Open Hydro de 16 m de diámetro en asociación con EDF. • Turbina de 16 m én la Bahía Fundy en asociación con Emera (NS Power). • Arreglo de 2 turbinas de 6 m en Pudget Sound, en la costa del estado de Washington. en asociación con la empresa de energía SnoPUD. Turbina OpenHydro – EDF para instalación en Francia © OpenHydro Group Limited 2012. Resumen • • • • • Energía Mareomotriz Formas de extracción: Barrera, turbinas eje horizontal y eje vertical Existen sólo algunas tecnologías en avanzado desarrollo y en etapa pre-comercial La instalación de turbinas se lleva a cabo en centros de desarrollo, prueba y monitoreo Se realizan estudios de monitoreo de funcionamiento y de impactos ambientales en cada sitio