¿Cómo se usa la energía de las olas para generar electricidad?

La mayor parte de la electricidad que alimenta el mundo industrial proviene de generadores de inducción. el primero se puso en línea en 1896 y fue impulsado por la cascada de agua que cae en las cataratas del Niágara. Sin embargo, la mayoría de los generadores de inducción modernos son impulsados ​​por vapor, y los combustibles de elección para calentar el agua han sido durante mucho tiempo la bobina, el petróleo y el gas natural, llamados combustibles fósiles.

a partir de 2011, los combustibles fósiles suministraron el 82 por ciento de la electricidad del mundo, pero la evidencia continúa aumentando los efectos devastadores que los derivados de la combustión tienen sobre el medio ambiente. a partir de octubre de 2018, los científicos advirtieron que el calentamiento global, para el cual la combustión de combustibles fósiles es un contribuyente principal, se acercaba rápidamente a un punto de inflexión irreversible. El resultado de tales advertencias es un cambio de los combustibles fósiles hacia fuentes de energía renovables, como paneles fotovoltaicos, energía geotérmica y turbinas eólicas.

La energía de las olas es una de las opciones en la tabla. Los océanos representan un vasto reservorio de energía sin explotar. Según el instituto de investigación de energía eléctrica, la energía de las olas potenciales alrededor de los Estados Unidos costeros, incluida Alaska, es de aproximadamente 2,640 teravatios-hora / año. eso es suficiente energía para alimentar a 2,5 millones de hogares durante un año entero. Otra forma de verlo es que una sola onda tiene suficiente energía para impulsar un automóvil eléctrico por cientos de millas.

Existen cuatro tecnologías principales para aprovechar la energía de las olas. Algunos trabajan cerca de la costa, algunos en alta mar y otros en las profundidades del mar. Los convertidores de energía de las olas (wecs) están diseñados para permanecer en la superficie del agua, pero difieren en las orientaciones de los colectores al movimiento de las olas y en los métodos utilizados para generar electricidad. Los cuatro tipos de generadores de electricidad de onda son absorbedores de puntos, terminadores, dispositivos de rebosamiento y atenuadores.

Lo creas o no, la energía de las olas es otra forma de energía solar. El sol calienta diferentes partes del globo en diferentes grados, y las diferencias de temperatura resultantes crean los vientos que interactúan con el agua del océano para crear olas. La radiación solar también crea diferencias de temperatura en el agua en sí, y estas conducen a las corrientes submarinas. Puede ser posible aprovechar la energía de estas corrientes en el futuro, pero por ahora, la mayor parte de la atención de la industria de la energía se ha centrado en las ondas superficiales.

En una represa hidroeléctrica, la energía de la caída de agua hace girar directamente las turbinas que generan electricidad de CA. este principio se usa casi inalterado en algunas formas de generación de olas, pero en otras, la energía del agua que sube y baja tiene que pasar a través de otro medio antes de que pueda hacer el trabajo de hacer girar la turbina. este medio es a menudo el aire. El aire está sellado en una cámara, y el movimiento de las olas lo comprime. El aire comprimido es forzado a través de una pequeña abertura, creando un chorro de aire que puede hacer el trabajo necesario. En algunas tecnologías, la energía de las ondas se transfiere a la energía mecánica mediante pistones hidráulicos. Los pistones a su vez accionan las turbinas que generan electricidad.

La energía de las olas todavía se encuentra en gran medida en la fase experimental, y se han patentado cientos de diseños diferentes, aunque en realidad solo una fracción de estos se han desarrollado. Una que suministró energía comercial operó frente a las costas de Portugal en 2008 y 2009, y el gobierno escocés está considerando el desarrollo de un gran proyecto en el agua agitada del mar del norte. Se planea un proyecto similar en la costa de Australia. Actualmente existen cuatro tipos principales de generadores de onda:

un punto de absorción es principalmente un dispositivo de aguas profundas. permanece anclado en su lugar y se balancea hacia arriba y hacia abajo sobre las olas que pasan. consiste en un cilindro central que flota libremente dentro de una carcasa y, a medida que pasa la ola, el cilindro y la carcasa se mueven uno respecto al otro. el movimiento impulsa un dispositivo de inducción electromagnética o un pistón hidráulico, que crea la energía necesaria para impulsar una turbina. Debido a que estos dispositivos absorben energía, pueden afectar las características de las olas que llegan a la costa. Esta es una de las razones por las que se utilizan en ubicaciones muy alejadas de la costa.

una columna de agua oscilante (owc) es un tipo particular de absorbedor puntual. también parece una boya, pero en lugar de un cilindro interno flotante, tiene una columna de agua que sube y baja con las olas. El movimiento del agua empuja el aire comprimido a través de una abertura para impulsar un pistón.

Los terminadores se pueden ubicar en la costa o cerca de la costa. son básicamente tubos largos y, cuando se despliegan en alta mar, capturan el agua a través de las aberturas de los puertos del subsuelo. los tubos están anclados para extenderse en la dirección del movimiento de las olas, y el ascenso y la caída de la superficie del océano empuja una columna de aire capturado a través de una pequeña abertura para impulsar una turbina. cuando se ubican en la costa, las olas que se estrellan en la playa conducen el proceso, por lo que las aberturas se ubican en los extremos de los tubos. Cada terminador puede generar energía en un rango de 500 kilovatios a 2 megavatios, dependiendo de las condiciones de onda. Eso es suficiente poder para un vecindario entero.

Al igual que los terminadores, los atenuadores son tubos largos que se despliegan perpendiculares al movimiento de la onda. se anclan en un extremo y se construyen en segmentos que se mueven entre sí a medida que pasa la onda. el movimiento impulsa un pistón hidráulico o algún otro dispositivo mecánico ubicado en cada segmento, y la energía impulsa una turbina, que a su vez produce electricidad.

los dispositivos que sobresalen son largos y se extienden perpendiculares a la dirección del movimiento de las olas. forman una barrera, muy parecida a un dique o dique, que recoge el agua. el nivel del agua aumenta con cada ola que pasa, y cuando vuelve a caer, impulsa las turbinas que generan electricidad. la acción general es aproximadamente la misma que la empleada en las represas hidroeléctricas. Las turbinas y los equipos de transmisión a menudo están alojados en plataformas marinas. Los dispositivos de topografía también pueden construirse en tierra para capturar la energía de las olas que chocan contra la playa.

A pesar de la promesa obvia de la energía de las olas, el desarrollo está muy por detrás de la energía solar y eólica. Las instalaciones comerciales a gran escala son todavía una cosa del futuro. Algunos expertos en energía comparan el estado de la energía de las olas con el de la electricidad solar y eólica hace 30 años. parte de la razón de esto es inherente a la naturaleza de las olas del océano. Son irregulares e impredecibles. la altura de las olas y su período, que es el espacio entre ellas, puede variar de un día a otro o incluso de una hora a otra.

Otro problema es la transmisión de potencia. La energía de las olas no puede servir para ningún propósito hasta que se transmita a la costa. la mayoría de los wecs incorporan transformadores para aumentar el voltaje para una transmisión más eficiente a lo largo de las líneas eléctricas submarinas. estas líneas de energía generalmente descansan sobre el fondo marino, y su instalación aumenta significativamente el costo de una estación de generación de energía de las olas, especialmente cuando la estación está ubicada lejos de la costa. Además, existe una cierta cantidad de pérdida de potencia asociada con cualquier transferencia de energía eléctrica.