08/10/2013 - Energia Undimotriz. Generación eléctrica a partir del oleaje

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La Unidad de Ingeniería eléctrica del Departamento de Tecnología del CIEMAT concluyó, a finales de julio, los trabajos de la fase de laboratorio del proyecto UNDIGEN (Funcionalidad de Sistemas de Generación Eléctrica Undimotriz), relacionados con el desarrollo de dispositivos para la conversión de la energía de las olas en energía eléctrica.

El objetivo del proyecto UNDIGEN es la puesta en marcha en el mar, en Las Palmas de Gran Canaria, a finales de 2013, de un dispositivo de generación eléctrica de 100 kW de potencia a partir de la energía de las olas del mar (generación undimotriz).

La Unidad de Ingeniería eléctrica lleva trabajando en energías marinas desde 2009; en este proyecto en concreto, las tareas han consistido en definir la operación completa del sistema de generación, diseñar toda la parte eléctrica del dispositivo, desarrollar y construir los equipos de electrónica de potencia y control para el acondicionamiento de la potencia, elaborar las estrategias óptimas de control de la planta y, por último, integrar todos los sistemas en unos ensayos de laboratorio que han hecho funcionar el sistema completo de la misma forma que lo hará posteriormente en el mar, utilizando un actuador (dispositivo mecánico) que produce un movimiento igual al que generarían las olas marinas.

UNDIGEN es un proyecto INNPACTO 2011, y el CIEMAT forma parte del consorcio, junto con las empresas Fomento de Construcciones y Contratas (FCC) y WEDGE  GLOBAL y la Plataforma Oceánica de Canarias (PLOCAN), aunque también están participando como subcontratadas empresas como NEUREUS, DEGIMA, CINTRA NAVAL, ITXASMARINE, ELINSA, INABENSA y la Universidad Carlos III de Madrid.

El tipo de tecnología con la que se está trabajado en esta planta de generación marina es la denominada absorbedor puntual que consiste en un dispositivo formado por dos cuerpos que se desplazan relativamente en vertical uno respecto del otro en función del oleaje. Ese movimiento mecánico es transformado en energía eléctrica  mediante un generador lineal que se encuentra alojado dentro del absorbedor. Es necesario, también disponer convertidores electrónicos que controlan la potencia obtenida del generador, que es gestionada de forma óptima en función de las características del oleaje en cada momento. Asimismo, parte de la potencia eléctrica generada es utilizada para el suministro eléctrico de los servicios auxiliares de la planta de generación. Además, dado que el sistema se instalará a unas cinco millas de la costa, es necesario un sistema de comunicación remoto que permita la operación y monitorización del sistema desde el puesto de control situado en la misma. 

Esta etapa de laboratorio ha permitido ensayar todos los sistemas del dispositivo de generación antes de su instalación en el mar, tanto individualmente como de forma conjunta, depurando los problemas de integración de las diferentes partes, ajustando todos los parámetros de operación y estableciendo las estrategias más adecuadas de funcionamiento. Con todo ello se está ahorrando mucho tiempo y dinero en la etapa de pruebas en mar. Pero, ¿cómo ha sido posible emular el funcionamiento del dispositivo en el mar dentro del laboratorio? El grupo del CIEMAT ha desarrollado un método basado en utilizar parte del generador como actuador; éste emula la fuerza que ejerce el oleaje en una determinada localización (conocida y caracterizada), sobre un determinado diseño de absorbedor puntual (conocido su comportamiento hidrodinámico), cuando se actúa sobre el sistema bajo una determinada estrategia de control óptima (estudiada previamente mediante simulación del sistema completo). De esta forma, las condiciones de trabajo son muy similares a las que el sistema tendrá en el mar en la etapa final.

Ajuestes Undigen (Fuente: Ciemat)

Las pruebas del sistema completo mencionadas se han realizado en los laboratorios del Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX), laboratorios que son compartidos con el CIEMAT desde hace siete años, mediante un Acuerdo de Colaboración que ha permitido el desarrollo de múltiples proyectos conjuntos.

Los equipos que se han utilizado en las pruebas de laboratorio han sido los siguientes: el generador lineal desarrollado por la empresa Neureus, que producirá la potencia eléctrica al ser movido por el actuador, un convertidor electrónico que acondiciona esa potencia para ser entregada a la red (aunque en este proyecto la potencia no se enviará a la red de momento, sino que se disipará en unas resistencias in-situ), un convertidor electrónico que deriva parte de la potencia a servicios auxiliares, un armario de control que contiene toda la operación de la planta, un conjunto de baterías que sirve de apoyo para el arranque del sistema cuando no haya oleaje, protecciones eléctricas rearmables automáticamente, un sistema de comunicación remota y, por último, los consumos auxiliares principales.

Ha sido de especial importancia el ajuste de los parámetros de regulación de todos los convertidores electrónicos para que las condiciones de obtención de energía sean óptimas.

El grupo de investigación de CIEMAT ha conseguido en este proyecto un importante logro tecnológico y profesional con el desarrollo de unos sistemas totalmente innovadores dentro del panorama de la generación marina, que ha requerido la combinación de conocimientos en disciplinas tan diferentes como la hidrodinámica, la mecánica, las máquinas eléctricas, la electrónica de potencia, los sistemas de control digital, los entornos de comunicación y la instrumentación, además de la capacidad de prototipado y realización de pruebas de potencia en laboratorio. Un esfuerzo de muchos meses con una planificación muy ajustada que ha sido necesario coordinar con otros trabajos y que ha concluido en un éxito muy destacado, dada la repercusión que una tecnología tan novedosa como ésta puede tener en el panorama energético e industrial actual.

No obstante, el proyecto no termina en este punto, ni mucho menos. En estos momentos, todos los equipos que han sido probados en el laboratorio, están siendo instalados en el interior del absorbedor puntual y en los próximos meses, y tras ser verificado de nuevo el funcionamiento conjunto de todos los sistemas, será enviado a las instalaciones de PLOCAN (Plataforma Oceánica de Canarias) en Gran Canaria, donde se realizará su instalación en el mar y su posterior puesta en marcha utilizando ya el recurso de oleaje real. En esta etapa el CIEMAT volverá a tener una presencia importante puesto que al haber desarrollado el control y la operación del sistema completo, será el encargado de ajustarlo para que trabaje en  condiciones óptimas.

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