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Un nuevo sistema de toma de fuerza de energía undimotriz trata de ser universal

Hace más de seis años, uno de los clientes de UMBRAGROUP contactó con la empresa. Tenía una nueva tecnología y necesitaba los conocimientos especializados de la empresa italiana para lograr que fuese más segura. UMBRAGROUP acabó creando el generador electromecánico, un dispositivo que recolecta energía procedente de movimientos alternos. La tecnología está a punto de lograr el nivel de preparación tecnológica cinco (TRL 5, por sus siglas en inglés) y ya se considera una opción seria para convertir el movimiento de las olas en electricidad.

Energía

Imaginemos el estado actual de la industria de la energía marina durante un segundo. Para que tenga éxito, necesita fundamentalmente tres elementos: una cadena de suministro robusta y fiable, unas normas de diseño consolidadas y tecnologías fiables con unos costes competitivos. Un sistema de toma de fuerza (PTO, por sus siglas en inglés) como el desarrollado en el marco del proyecto IMAGINE (Innovative Method for Affordable Generation IN Ocean Energy) podría ser crucial para satisfacer estos requisitos. Promete aumentar la eficiencia de la energía undimotriz para lograr una conversión de la electricidad del 70 al 80 %, reducir el gasto de capital en un 50 % y aumentar la vida útil de la PTO a 20 años. Por último, puede adaptarse a diferentes tipos de convertidores de energía undimotriz (WEC, por sus siglas en inglés). «Las tecnologías de la energía undimotriz aún tienen que converger», comenta Luca Castellini, responsable de I+D en energía y de desarrollo de negocio en UMBRAGROUP y coordinador de IMAGINE. «Sabemos que los emplazamientos con diferentes características medioambientales también pueden exigir distintos requisitos de diseño, por eso creamos una tecnología que convierte el movimiento lineal mecánico en electricidad en la mayoría de las situaciones. Nuestro generador electromecánico (EMG, por sus siglas en inglés) puede recolectar energía de cuatro tipos de WEC: dispositivos de absorción puntual, atenuadores, convertidores de brazo oscilante sumergidos y dispositivos diferenciales de presión sumergidos». El EMG es compatible con más del 80 % de todos los WEC en desarrollo actualmente, pero sus capacidades van más allá de su versatilidad. En comparación con los sistemas vanguardistas de PTO, el EMG necesita pocos materiales activos, por lo que el coste final se reduce. Tiene un rozamiento mínimo gracias al uso de elementos de contacto giratorios (para un mayor rendimiento mecánico), así como una densidad de potencia más alta, resultado de un número limitado de componentes y de una arquitectura más compacta. El sistema ya ha demostrado su fiabilidad en aplicaciones en las que la seguridad es esencial.

Más allá de la energía undimotriz

Gracias al apoyo de la Unión Europea en el marco del proyecto IMAGINE, en 2018 UMBRAGROUP empezó a construir un prototipo «hardware in the loop» (HIL) para probar el rendimiento y la duración. El objetivo del proyecto es demostrar que el sistema alcanza sus objetivos de reducción de costes y de mejora del rendimiento, logrando así el TRL 5. En estos momentos, se están fabricando las piezas de prueba y se espera comenzar la campaña de pruebas a finales de verano. Con todo, IMAGINE ofrece mucho más que la propia solución de PTO. «El proyecto también se centra en elaborar procesos de diseño racionalizados que puedan contribuir a la creación de prácticas recomendadas para soluciones de PTO en tecnologías WEC. Dado que no existen normas, desarrollamos un planteamiento que se deriva del sector de la energía eólica: utilizamos las clases de energía undimotriz para definir un tamaño de PTO adecuado para un WEC», añade Castellini. A través de una modelización numérica, la clase de energía undimotriz permite definir la envolvente de carga del EMG según las interacciones existentes entre el WEC y su entorno. UMBRAGROUP ha tenido en cuenta una amplia gama de cargas de EMG para garantizar su seguridad. «El EMG está sometido a unas demandas de carga y potencia extremas, incluso cuando la clase de emplazamiento seleccionado y el tipo de convertidor están dentro del margen de potencia del emplazamiento de despliegue. Para poder generar energía incluso bajo estas condiciones de cargas extremas, hemos introducido una arquitectura de paralelización de EMG», explica Castellini. Es probable que la tecnología tarde un poco en llegar al TRL 9. Aún así, las partes interesadas y los desarrolladores de tecnología ya tienen en cuenta el EMG. El potencial de esta tecnología no se limita únicamente al sector de la energía undimotriz, sino que podría aplicarse en las industrias petrolera y gasística, de la energía mareomotriz y del automóvil.

Palabras clave

IMAGINE, EMG, energía marina, conversión, toma de fuerza, PTO, convertidor de energía undimotriz, WEC

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