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Advanced monitoring, simulation and control of tidal devices in unsteady, highly turbulent realistic tide environments

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Solucionar los fallos en las turbinas mejora la viabilidad de la energía mareomotriz

Para que este sector de las energías renovables sea más eficiente y económicamente viable, es fundamental identificar los factores clave subyacentes a los fallos en las turbinas mareomotrices, así como proponer soluciones.

Energía

Los dispositivos convertidores de energía mareomotriz transforman la energía cinética de un líquido en movimiento en el movimiento de un sistema mecánico que, a continuación, puede alimentar un generador. Existen diferentes dispositivos que pueden convertir en electricidad la energía cinética de las corrientes mareales, es decir, el flujo de agua de mar inducido por la subida y la bajada de las mareas. «Muchas turbinas mareomotrices se parecen bastante a una turbina eólica instalada en el fondo marino», comenta Rogerio Pintas Cabral, coordinador del proyecto RealTide (Advanced monitoring, simulation and control of tidal devices in unsteady, highly turbulent realistic tide environments) y director sénior de proyectos en Bureau Veritas Marine & Offshore (Francia). «Las corrientes mareales mueven los rotores, lo que genera electricidad. Cuando la marea cambia, también lo hace la dirección de los rotores y se sigue generando electricidad». Posteriormente, la electricidad se envía a la red en tierra a través de un cable. A diferencia de la producción de electricidad mediante energía eólica o solar, que es extremadamente variable, la electricidad generada por la energía mareomotriz es predecible. Cabral afirma que esta es la razón por la que, una vez se hayan reducido los costes de explotación, se trata de un suplemento potencialmente valioso para las fuentes variables. Un desafío importante en lo que respecta a conseguir que las operaciones sean rentables es el hecho de que los dispositivos mareomotrices son propensos a las averías. «Estos dispositivos tienen que ser muy robustos y capaces de funcionar sin vigilancia, ya que están situados bajo el agua», explica Cabral. «El entorno marino es extremadamente adverso y presenta riesgos como las turbulencias, la sobrecarga a causa de un exceso de oleaje y el crecimiento de algas».

Abordar los puntos débiles

El proyecto RealTide se puso en marcha en enero de 2018 con el fin de identificar las principales causas de avería en las turbinas mareomotrices en el mar. Los datos recogidos se han utilizado para redefinir y rediseñar componentes clave, más concretamente las palas y los sistemas de toma de fuerza (PTO, por sus siglas en inglés), a fin de adaptarlos mejor a estas condiciones ambientales complejas. La PTO es la tecnología que se encarga de convertir la energía cinética de las olas o las mareas en energía utilizable. Durante el proyecto, se integraron sistemas de vigilancia avanzados en estos subsistemas identificados y se desarrollaron nuevas estrategias de mantenimiento. Se llevaron a cabo pruebas de laboratorio, junto con pruebas en tanque y ensayos en el mar, a fin de medir y modelizar el flujo de las mareas en condiciones reales. «Nuestro objetivo general era encontrar formas de aumentar la fiabilidad y mejorar el rendimiento a lo largo de toda la vida útil de la turbina mareomotriz», comenta Cabral. «Esto solo fue posible gracias a la colaboración de socios altamente especializados».

Una energía renovable competitiva

Tras más de dos años de trabajo, el proyecto ha realizado algunos hallazgos importantes. Se identificaron numerosos tipos de avería inducidos por las condiciones de funcionamiento concretas de las turbinas mareomotrices, lo que permitió al equipo hacer recomendaciones sobre cómo aumentar la fiabilidad. Estas recomendaciones se integrarán en futuros diseños. Además, se identificaron las tecnologías de vigilancia más adecuadas para las turbinas mareomotrices. «También hemos logrado crear un diseño más eficiente de las palas», añade Cabral. «Este incluye la integración de fibra óptica incrustada en las palas con fines de vigilancia». Cabral está seguro de que los resultados obtenidos hasta ahora indican que el proyecto va en la dirección correcta. La tecnología mareomotriz aún está en una fase relativamente temprana, lo que significa que es fundamental recopilar datos para identificar los puntos débiles existentes y determinar la vía de desarrollo adecuada a seguir. «Hemos demostrado que es posible aumentar el rendimiento y la fiabilidad», afirma. «Reducir el tiempo de inactividad de la turbina mareomotriz a causa de las averías y las tareas de mantenimiento, a la vez que se aumenta la producción de electricidad y los ingresos posteriores, favorecerá que la energía mareomotriz sea más competitiva. Por lo tanto, las máquinas nuevas que integren los resultados de RealTide serán más viables económicamente e interesantes para los inversores».

Palabras clave

RealTide, turbina, ola, océano, marea, cinética, energía, electricidad, corrientes

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