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