L'energia marina

L’ENERGIA MARINA

Tipus d’aprofitament i dispositius

TREBALL DE RECERCA

Àlex Gómez Segura

Tutora: Juliette

Villanueva

Batxillerat 2.1

INSTITUT MONTSERRAT

5 novembre 2014

“El error consistió en creer que la Tierra era nuestra cuando

la verdad de las cosas es que nosotros somos de la Tierra”

Nicanor Parra

AGRAÏMENTS

Vull agrair la col∙laboració de:

Juliette Villanueva, la meva tutora del Treball de Recerca, per la seva ajuda durant tot el

seguiment i per les indicacions que m’ha donat i que han fet possible el resultat aquest

treball. La meva família, per tota l’ajuda que m’han proporcionat en la construcció de la maqueta i

en especial a la meva mare per la supervisió de l’estructura i correcció del treball. Alfons Garrido, amic de la família, per prestar‐me diferents eines i materials necessaris per a

la construcció de la maqueta.

ÍNDEX

1. INTRODUCCIÓ .............................................................................................................................. 1

2. ENERGIA MARINA ........................................................................................................................ 4

2.1. Introducció ........................................................................................................................... 5

2.1.1. Aspectes generals....................................................................................................................5

2.1.2. Ubicació dins les energies renovables.....................................................................................6

2.1.3. L’energia marina a Espanya.....................................................................................................8

2.2. Energia mareomotriu ............................................................................................................ 9

2.2.1. Definició ..................................................................................................................................9

2.2.2. Centrals en funcionament.....................................................................................................10

2.2.3. Avantatges i inconvenients respecte les altres energies marines ........................................11

2.3. Energia de les ones ............................................................................................................. 12

2.3.1. Definició ................................................................................................................................12



2.4. Energia dels corrents........................................................................................................... 15

2.4.1. Definició ................................................................................................................................15



2.5. Energia osmòtica ................................................................................................................ 18

2.5.1. Definició ................................................................................................................................18



2.6. Energia mareotèrmica......................................................................................................... 20

2.6.1. Definició ................................................................................................................................20



3. ESTUDI DELS PROJECTES ACTUALS EN FUNCIONAMENT.............................................................. 23

3.1. VIVACE................................................................................................................................ 24

3.1.1. Presentació............................................................................................................................24

3.1.2. Funcionament i característiques...........................................................................................25

3.1.3. Avantatges i inconvenients ...................................................................................................26

3.1.4. Proves i resultats. ..................................................................................................................27

3.2. WEPTOS.............................................................................................................................. 28

3.2.1. Presentació............................................................................................................................28

3.2.2. Funcionament i característiques. ..........................................................................................29


3.2.4. Proves i resultats ...................................................................................................................31

3.3. PELAMIS ............................................................................................................................. 32

3.3.1. Presentació............................................................................................................................32




3.4. OYSTER ............................................................................................................................... 36

3.4.1. Presentació............................................................................................................................36




3.5. POWERBUOY ...................................................................................................................... 39

3.5.1. Presentació............................................................................................................................39



3.6. WAVE DRAGON .................................................................................................................. 41

3.6.1. Presentació............................................................................................................................41




4. PART EXPERIMENTAL – Obtenció d’energia elèctrica a partir d’energia marina........................... 45

4.1. Plantejament: ..................................................................................................................... 46

4.1.1. Objectiu del projecte.............................................................................................................46

4.1.2. Concreció del tipus de projecte ............................................................................................46

4.1.3. Recerca i selecció d’opcions..................................................................................................46

4.1.4. Tria de la millor opció i justificació........................................................................................48

4.1.5. Característiques i funcionament de la maqueta...............................................................49

4.1.6. Esbossos, croquis i plànol......................................................................................................50

4.1.7. Eines i materials ....................................................................................................................55

4.1.8. Pla de treball .........................................................................................................................57

4.2. Procediment de construcció................................................................................................ 59

4.3. Proves i resultats ................................................................................................................ 62

4.4. Anàlisi i conclusió................................................................................................................ 63

5. CONCLUSIONS ............................................................................................................................ 64

6. FONTS CONSULTADES................................................................................................................. 67

1

1. INTRODUCCIÓ

2

El meu interès per l’estudi de l’Energia Marina sorgeix perquè a l’assignatura de Tecnologia Industrial de

primer de batxillerat vam treballar les centrals d’energies renovables. No vam poder aprofundir gaire en

el tema, ja que dins del programa del curs era un tema secundari, i volia informar‐me i indagar‐hi més.

Sóc partidari de les energies renovables i sóc conscient dels problemes mediambientals de la nostra

època, que tard o d’hora haurem de combatre. Un dels meus desitjos més utòpics seria poder contribuir

en la lluita contra la contaminació de la Terra, encara que el meu paper fos petit, i penso que un mitjà

molt important per a fer‐ho és desenvolupar les energies renovables com a forma d’obtenció d’energia

elèctrica.

Quan vam treballar el tema a classe em va cridar molt l’atenció, sobretot, la branca de les energies

marines. Em fascinava poder obtenir energia neta dels oceans i els mars i això em va empènyer a voler

indagar més. Em va sorprendre que aquesta tecnologia fos molt recent i poc estudiada i coneguda,

respecte a les altres. Un dels projectes que em va atreure més va ser el projecte Vivace, atès que em va

encuriosir molt el mètode d’absorció de l’energia, ja que en un primer moment no vaig entendre com

podia extreure energia només estant sota l’aigua. Quan vaig comprendre el funcionament em van sorgir

un munt de preguntes més que tampoc van tenir una resposta immediata. Per tal de respondre totes

aquestes preguntes, satisfer la meva curiositat i apropar‐me una mica més al meu desig de contribuir a

la protecció del medi ambient, vaig decidir finalment fer el meu Treball de Recerca enfocat en aquest

tipus d’energies renovables.

Per altra banda, com que sabia que a Espanya s’havia desenvolupat bastant l’energia eòlica i que, abans

de la crisi, els poders públics fomentaven la seva implantació, m’interessava conèixer si també s’estava

investigant i realitzant projectes en matèria d’energia marina.

Finalment, com a complement del treball teòric, vaig considerar que seria convenient posar en pràctica

els coneixements que havia anat adquirint mitjançant la realització d’una maqueta que em permetés

comprovar experimentalment el funcionament d’una central marina.

Els objectius que em plantejo en aquest treball de recerca són:

‐ Des del punt de vista teòric, aprofundir el meu coneixement sobre l’energia marina, comprendre

cadascun dels diferents tipus d’aprofitament de l’energia marina i informar‐me sobre l’estat

actual d’aquesta energia al món i a Espanya.

‐ Des del punt de vista de la investigació tecnològica, analitzar el funcionament de diversos

mecanismes de producció d’energia marina, aprendre a fer valoracions comparatives dels

3

avantatges i inconvenients de cada un d’ells, i conèixer el complicat procés de proves i de

producció que s’ha de dur a terme prèviament a l’explotació comercial d’aquests dispositius.

‐ Des del punt de vista pràctic, aconseguir obtenir energia a partir de l’energia marina simulant, a

una escala molt petita, alguna central marina existent. Gràcies a aquest repte podré obtenir

experiència tècnica i teòrica en l’àmbit de la construcció de centrals marines i veure els

principals problemes que comporta treballar amb l’aigua.

4

2. ENERGIA MARINA

5

2.1. Introducció

2.1.1. Aspectes generals

La superfície de la Terra està coberta, en aproximadament un 80%, per aigua, la majoria corresponent a

mars i oceans. El mar posseeix una sèrie de característiques que el converteixen en una font d’energia

alternativa, com per exemple, el moviment de les ones, la oscil∙lació de les marees, el flux dels corrents

o les variacions de salinitat i temperatura.

Es denomina energia marina a tota l’energia mecànica i tèrmica que es troba continguda en mars i

oceans. Per una banda, l’energia mecànica és generada per la rotació de la Terra i per l’atracció de la

gravetat de la Lluna. La rotació de la Terra és la que genera els fluxos d’aire, és a dir el vent, que com a

conseqüència genera les ones. L’atracció de la gravetat de la Lluna genera les marees i els corrents

marins. Per altra banda, l’energia tèrmica és generada pel Sol, creant variacions de temperatura entre la

superfície i les profunditats dels oceans.

Hi ha cinc diferents formes d’aprofitament de l’energia marina depenent de quin tipus d’energia,

mecànica o tèrmica, s’absorbeix. Les formes són les següents:

Energia mareomotriu: és l’energia obtinguda de les marees. Les variacions d’altura que es creen

entre la marea baixa i la marea alta generen una variació d’energia potencial aprofitable per

convertir‐la en energia elèctrica.

Energia de les ones: també anomenada energia undimotriu, és l’energia obtinguda de l’energia

cinètica de les ones. És una forma d’energia derivada de l’energia eòlica, que a la vegada deriva

del Sol. El vent genera un moviment a la superfície dels mars i oceans que produeix les ones.

Energia dels corrents: és l’energia obtinguda de l’energia cinètica dels corrents oceànics.

Energia osmòtica: també coneguda com energia blava, és l’energia obtinguda per la diferència

de salinitat entre l’aigua dels rius i l’aigua dels mars, mitjançant els processos d’osmosis.

Energia mareotèrmica: és l’energia obtinguda per la diferència de gradient tèrmic oceànic (aigua

de la superfície i aigua de les profunditats).

6

L’energia marina és considerada una de les energies renovables amb més futur, amb un gran potencial

energètic i ecològic i amb una gran quantitat d’avantatges. L’energia marina té totes les característiques

pròpies corresponents a les energies renovables, però presenta un seguit d’avantatges i inconvenients

addicionals i/o lleugerament diferents:

Com que està en fase experimental, encara no se sap amb gran precisió el potencial màxim de

l’energia marina. No obstant això, sí se sap que el potencial aproximat teòric supera la majoria

d’energies renovables principals.

Les centrals marines només poden ser instal∙lades en mars, oceans o costes amb

característiques específiques. Tot i aquest inconvenient, el total de territori per explotar és

enorme.

El cost del transport d’energia és més elevat que en el cas d’altres energies renovables, ja que el

transport ha de ser subaquàtic en gairebé totes les centrals marines.

Menor dependència energètica de tercers països.

No depèn de fluctuacions de preus de mercat.

Falta de recolzament per part dels governs i d’agilitat amb els permisos i autoritzacions

ambientals.

Insuficients sistemes d’avaluació dels resultats i estandardització de la tecnologia.

2.1.2. Ubicació dins les energies renovables

L’energia marina és una energia renovable molt recent i molt prometedora, que està en procés

d’investigació, desenvolupament i innovació. Degut a trobar‐se en aquest estadi inicial de

desenvolupament, presenta de moment eficiències baixes i alts costs. No obstant això, diversos estudis

determinen que la massificació de l’aprofitament d’aquesta energia produiria més coneixement, més

fiabilitat i menors costos de desenvolupament. Les dues tecnologies més avançades de l’energia marina

són l’energia de les ones i la mareomotriu, que es troben en una fase comparable a la de la indústria

eòlica l’any 1980 i s’estima que podrien estar disponibles comercialment entre 2015 i 2025.

7

Des d’aquest punt de vista comercial, és una energia tan recent que encara no constitueix un

percentatge realment significatiu en el marc de producció d’energia de les energies renovables, i encara

menys en el del total d’energies.

A la següent gràfica podem observar el percentatge de potència instal∙lada (GW) de centrals d’energia

renovables arreu del món, l’any 2010, per

cada tipus d’energia renovable.

Com podem observar en la gràfica, l’energia

marina no és present ja que les dades van ser

extretes l’any 2010, any en què el tant per

cent de potència instal∙lada corresponent a les

centrals marines era gairebé nul.

Tot i això, ja s’han instal∙lat les primeres centrals marines de producció d’energia a nivell comercial a

diversos països i moltes d’altres estan en fase experimental. Aquest fet ens indica que l’energia marina

està començant a emergir en el mercat d’energies renovables i pot arribar a ser una de les energies

renovables principals. El continu i immens estudi i desenvolupament d’aquesta energia incita l’aparició

de noves empreses de nivell internacional involucrades en aquest àmbit, generant nombrosos llocs de

treball arreu del món.

Fig. 2.1.2.1 – Gràfica percentatges potència instal∙lada

8

Per altra banda, l’estudi d’aquesta energia ens ha proporcionat el coneixement del potencial teòric

aproximat dels recursos energètics marins mundials, que podem observar desglossat a la següent taula:

Forma Capacitat (GW) Generació actual (TW∙h)

Energia mareomotriu 90 800

Energia de les ones 1.000 – 9.000 8.000 – 80.000

Energia de les corrents 5.000 50.000

Energia osmòtica 20 20.000

Energia mareotèrmica 1.000 10.000

2.1.3. L’energia marina a Espanya

L’energia marina dins el marc espanyol encara no s’aprofita comercialment, si bé a Santoña, Cantàbria, i

a Mutriku, País Basc, existeixen dues centrals en fase pilot. Altres projectes relacionats amb l’energia

marina també estan sent estudiats a diferents llocs d’Espanya, però per ara no tenen rellevància, ja que

es troben en fase de plantejament.

La central marina de Santoña és una central undimotriu Powerbuoy promocionada per l’empresa

Iberdrola S.A.. Està formada per deu boies que sumen una potència total de 1,4 MW, submergides 40

metres a una distància d’entre 1,5 i 3 km de la costa.

La central marina de Mutriku és una central undimotriu que utilitza la tecnologia OWC (columna

oscil∙lant d’aigua). Es tracta d’un projecte impulsat per “Ente Vasco de la Energía” (EVE). Es va inaugurar

el 8 de juliol de 2011 i el cost de la instal∙lació va ser de 6,7 milions d’euros, 2,73 subvencionats pel

govern basc. La central consta de 16 turbines amb una potència total de 296 kW i amb una capacitat de

producció de 970 MW∙h.

Paral∙lelament a aquestes dues centrals ja en funcionament també s’estan planejant altres instal∙lacions

a zones amb recursos energètics marins com Astúries, les Illes Canàries i Galícia. L’emersió de l’energia

marina també ha produït l’aparició de nombroses empreses espanyoles en aquest sector, com ara

Abengoa Seapower, Acubens, HidroFlot S.A., Oceanic Power, Oceantec Energías Marinas S.L., Tecnalia,

Norvento, PIPO Systems o Magallanes Renovables.

Fig. 2.1.2.2 – Recursos energètics marins globals teòrics

9

2.2. Energia mareomotriu

2.2.1. Definició

L’energia mareomotriu es basa en l’aprofitament de les marees. Es defineix marea com: Moviment cíclic

alternatiu, d’ascens i descens, de grans masses d’aigua, producte de l’acció gravitatòria de la Lluna i el

Sol i afavorit per la baixa viscositat de l’aigua. Com qualsevol moviment, aquest pot ser aprofitat per

generar energia elèctrica i, en aquest cas, aquesta activitat serà realitzada per les centrals

mareomotrius.

Quan es parla de marees s’han de tenir en compte diversos conceptes com, per exemple, l’amplitud de

la marea i la plenamar i baixamar. Quan ens referim a l’amplitud de la marea volem expressar la

diferència d’altura entre les aigües de plenamar (nivell màxim de l’aigua) i les aigües de baixamar (nivell

mínim de l’aigua).

Aquest factor és molt important i crucial per a qualsevol central mareomotriu, ja que, per a que una

central mareomotriu sigui rendible i viable, haurà de treballar en aigües d’una amplitud de marea de

més de 5 m. Les aigües amb una amplitud de marea superior a 5 m es troben, majoritàriament, en

oceans i mars oberts. Per tant, la instal∙lació d’una central mareomotriu serà viable en aigües que

tinguin aquests requeriments i en emplaçaments amb característiques geogràfiques específiques

(badies, cales, estuaris, etc.) on sigui possible la construcció de grans embassaments.

El funcionament de la majoria de centrals mareomotrius és molt simple i similar al de les centrals

hidroelèctriques. Un dic de contenció reté l’aigua de plenamar. Quan, a l’altre costat de l’embassament

baixa el nivell de l’aigua, s’obren unes comportes inferiors al nivell de l’aigua, en el dic, que uneixen les

dues masses d’aigua. L’aigua de plenamar a més altura compensa el nivell de l’aigua de baixamar.

Durant el flux de l’aigua, aquesta acciona diferents grups de turboalternadors que generen l’energia

elèctrica. Quan la força d’atracció gravitatòria del Sol i la Lluna eleva de nou el nivell de l’aigua, les

comportes del dic es tornen a tancar

fins a iniciar el següent procés.

Fig. 2.2.1.1 – Esquema de

funcionament d’una central

mareomotriu

10

2.2.2. Centrals en funcionament

En l’actualitat hi ha poques centrals mareomotrius que es trobin en fase de producció d’energia per

comercialitzar. Entre les existents, les tres centrals més grans del món són, per aquest ordre, la de Sihva

Lake (Corea del Sud), La Rance (França) i Annapolis Royal (Canadà).

La planta de Corea del Sud, que va ser inaugurada el mes d’agost de 2011, té una capacitat de producció

elèctrica de 254 MW, que és generada per l’entrada de les marees en una conca de 30 km². La

instal∙lació consta de 10 turbines de bulb submergides de 25,4 MW i utilitza 8 tipus de comportes per a

la sortida de l’aigua des del dic. En l’actualitat, la capacitat anual de generació d’aquesta planta és de

552,GWh. L’empresa Daewoo Engineering & Construction va ser la responsable de l’enginyeria i la

construcció de la planta, que va costar 256,8 milions d’euros.

En segon lloc, la central de La Rance es troba a l’estuari del riu Rance, a França. Va ser construïda l’any

1966 i té una llargada de 390 m i 33 d’amplada. Disposa d’un embassament que pot contenir fins a 184

milions de m3 d’aigua. La central està formada per 6 comportes de 10 m d’alt i 15 m d’ample, 24

turboalternadors amb una potència de generació de 10 MW cada un, i s’estima que en total pot generar

energia elèctrica suficient per a 225.000 habitants. La central mareomotriu de Rance funciona en

ambdós sentits, tant en la fase de buidatge com d’emplenament. La central també disposa d’un sistema

de bombeig d’aigua que aprofita l’energia generada sobrant per elevar aigua dins l’embassament i així

reduir el període entre plenamar i baixamar i incrementar la diferència d’altura. La construcció

d’aquesta central va generar un impacte ambiental molt important causant canvis de salinitat i

l’aterrament del riu.

Fig. 2.2.2.1 – Central mareomotriu de

Sihva Lake, Corea del Sud.

11

En tercer lloc, la planta d’energia maremotriu Annapolis Royal, ubicada a la badia de Fundy, al Canadà,

té una capacitat instal∙lada de 20 MW i genera 50 GW d’electricitat a l’any, el que permet subministrar

energia a 4.000 habitatges. Aquesta planta va començar a funcionar l’any 1984. Consta de turbines de

quatre pales i comportes de resclosa, les quals estan tancades amb les marees entrants per tal de crear

un estany a la part baixa del riu Annapolis i, quan s’obren, l’aigua es desplaça cap al mar, mou les

turbines que generen l’energia.

Projectes de centrals similars s’estan plantejant a França i al Regne Unit, en emplaçaments que

presenten una amplitud de marea de fins a 15 m. Aquests projectes no es duen a terme encara ja que

s’està avaluant l’impacte ambiental que provocarien.

2.2.3. Avantatges i inconvenients respecte les altres energies

marines

Com totes les energies, l’energia mareomotriu presenta avantatges i inconvenients. Entre els avantatges

destaquen els següents:

Fig. 2.2.3.1 – Mapa mundial on s’indica les ubicacions amb una amplitud

de marea adequada per a la implantació de centrals mareomotrius.

12

És una font d’energia predictible i gestionable perquè les marees, allà on es produeixen, són

molt regulars.

Permet obtenir grans quantitats d’energia de forma il∙limitada.

El fenomen de les marees es produeix continuadament, a qualsevol moment del mes i al llarg de

tot l’any.

Cal assenyalar, però, que presenta els següents inconvenients:

L’alt cost de manutenció i d’instal∙lació, ja que els turboalternadors s’han de canviar cada deu

anys.

Un gran impacte ambiental.

Les localitzacions costaneres amb les característiques adequades són molt reduïdes i l’amplitud

de les marees condiciona la rendibilitat de la central.

Té un funcionament discontinu i una de les màximes puntes de producció d’energia es produeix

durant la nit, quan la demanda energètica és mínima.

2.3. Energia de les ones

2.3.1. Definició

L’energia de les ones, també coneguda com energia undimotriu, és l’energia obtinguda de l’energia

cinètica de les ones. Es considera una energia derivada de l’energia solar. La radiació solar escalfa

l’atmosfera de la Terra, generant variacions de pressió en diferents zones de la Terra. Les diferències de

pressió generen el vent i aquest interacciona amb la superfície de l’aigua. La interacció entre els dos

fluids genera les ones. Quan l’ona ja està generada ja no depèn del vent, sinó de la seva pròpia gravetat.

Una de les propietats de les ones és la de recórrer grans distàncies sense perdre energia ja que la

translació només afecta al moviment ondulatori i no a les partícules líquides, que no tenen gairebé

desplaçament (per això un cos flotant petit manté la seva posició amb el pas de les ones).

A causa de la gran varietat de projectes i tecnologies que aprofiten l’energia de les ones, els tipus de

centrals s’han classificat en funció de la ubicació, la forma d’aprofitament de l’ona i l’orientació i mida.

13

Fig. 2.3.1.2 – Esquema formes

d’aprofitament de l’energia de

les ones

Els projectes es classifiquen segons ubicació depenent de si es troben:

En la costa (onshore) (en penya‐segats, esculleres, etc.). S’anomenen dispositius de primera

generació (DPG). Presenten avantatges en la manutenció i facilitat de la instal∙lació, un llarg

temps de vida i, en trobar‐se a la costa, el transport de l’energia elèctrica és més barat.

A prop de la costa (nearshore), en aigües de profunditats entre 10 i 40 m. S’anomenen

dispositius de segona generació (DSG). Són aigües adequades per instal∙lar centrals de grans

dimensions que es recolzen en el fons marí o suren.

Fora costa (off shore), en aigües de profunditats entre 50 i 100 m. S’anomenen dispositius de

tercera generació (DTG). S’estima que són els dispositius més prometedors atès que treballen

amb el potencial energètic més elevat existent en mars i oceans, però requereixen la disposició

de tecnologies avançades molt cares i grans extensions de superfície.

Els projectes es classifiquen en funció de la forma d’aprofitament, depenent de si:

Aprofiten l’empenta de l’ona. Les ones incideixen o sobreïxen el dispositiu (exemple: projecte

Wave Dragon)

Aprofiten la variació d’altura de l’ona (entre cresta i vall). S’absorbeix l’energia potencial de

l’ona, normalment fent moure una part mòbil que bombeja un altre fluid (exemple: projecte

Powerbuoy).

Aprofiten la variació de pressió sota la superfície. La pressió estàtica augmenta sota la superfície

quan una les ones oscil∙len el nivell de l’aigua (exemple: projecte Wave Archimedes Swing).


classificació segons ubicació

14

Els projectes es classifiquen segons orientació i mida, principalment, en:

Absorbidors puntuals: són estructures petites habitualment cilíndriques. Tendeixen a ser

agrupats i formar una granja (exemples: projecte Powerbuoy i projecte Wave Archimedes

Swing).

Atenuadors: són estructures allargades que encaren l’ona linealment en la mateixa direcció

(exemple: projecte Pelamis).

Terminadors: són estructures allargades que encaren l’ona perpendicularment. Un dispositiu

atenuador ideal podria absorbir el 100% de l’energia undimotriu (exemples: projecte Wave

Dragon i projecte Pelamis).


En l’actualitat existeixen instal∙lacions de producció d’energia undimotriu a Escòcia (tecnologia OSPREY),

Anglaterra (tecnologia PELAMIS a Orkney), Austràlia (tecnologia OWC), Noruega (tecnologia TAPCHAN),

Indonèsia (tecnologia TAPCHAN), Japó (tecnologies PENDULOR, a la ciutat de Hokkaido, i MIGHT WHALE,

a la badia de Gokasho), Dinamarca (tecnologia WAVE a Nissum Bredning, i DRAGON I BOMBA FLOTANT

SUECA a Hanstholm), Suècia (tecnologia FWPV), Irlanda (tecnologia BOMBA FLOTANT MCCABE), Estats

Units (tecnologia AQUABOY, a la badia de Maca, i tecnologia OPT a l’illa de Hawai i a New Jersey).

En el cas de Portugal, existeix una instal∙lació en funcionament de 400 kW a Las Azores i també el parc

undimotriu de Aguçadoura. L’any 2005, l’empresa propietària de la tecnologia PELAMIS va signar un

acord amb un consorci portuguès, en el marc del Parc Aguçadoura, per a la instal∙lació de 3 PELAMIS de

132 metres de llarg i 750 kW cada un, a una profunditat d’entre 43 i 47 metres. El projecte és continuar

amb la implantació d’aquesta tecnologia en l’esmentat parc fins arribar a la instal∙lació de 25 PELAMIS,

que permetrien subministrar energia a 15.000 habitatges, evitant l’emissió a l’atmosfera de 60.000

tones de diòxid de carboni.

Fig. 2.3.1.3 – Esquema classificacions

segons orientació i mida

15


marines

Els principals avantatges d’aquest tipus d’energia marina són:

La producció d’energia a partir de les onades es genera en major quantitat a l’hivern, que és

precisament quan hi ha una major demanda i consum d’energia elèctrica.

És una energia renovable molt concentrada i amb una gran intensitat energètica, el que fa que

faci possible generar la mateixa energia elèctrica que un aerogenerador però amb un dispositiu

molt més petit.

És una energia disponible en qualsevol clima.

Té un impacte visual molt baix i un impacte acústic pràcticament nul.

Genera molta ocupació directa i indirecta, vinculada a la fabricació i a la instal∙lació dels

dispositius, en particular en les zones costaneres.

El potencial al món d’aquesta energia és molt elevat i està pràcticament sense explotar.

Per contra, aquest tipus d’energia presenta els següents inconvenients:

Alguns dispositius que s’instal∙len prop de la costa poden generar algun tipus d’impacte visual.

Les inversions necessàries en l’actualitat per a realitzar instal∙lacions d’una potència

considerable són elevades, per la qual cosa costa trobar inversors.

També són bastant elevats els costos de manteniment dels diversos sistemes.

L’energia que produeix es considera “no gestionable”, és a dir, que no es pot produir més

energia quan la demanda és més elevada.

2.4. Energia dels corrents

2.4.1. Definició

L’energia dels corrents és l’energia cinètica que s’extreu dels corrents oceànics i marins. Els corrents

poden ser generats per diversos factors: vent, marees, diferència de densitat, salinitat i/o temperatura o

per la rotació de la Terra. Les centrals dels corrents marins utilitzen mecanismes d’absorció molt

16

semblants entre ells, atès que el funcionament es basa sempre en posicionar unes hidroturbines enmig

del flux. Podem dividir les turbines existents, segons la forma i posició respecte el corrent, en:

Rotors de flux axial amb un eix horitzontal y en la mateixa direcció del flux. Són turbines similars

als aerogeneradors però són més robustes i més grans, ja que la densitat de l’aigua és molt

superior a la de l’aire.

Rotors d’eix vertical formats per un conjunt de pales verticals sobre l’eix, que giren impulsades

transversalment pel flux.

Alerons que oscil∙len alternativament en ser impulsats pel flux. L’aleró oscil∙la verticalment

creant un moviment mecànic.

La velocitat necessària dels corrents, per a que una central dels corrents sigui viable, ha de ser d’entre 9

i 11 m/s.


Durant els anys 90 es van instal∙lar a Europa diversos sistemes de producció d’aquest tipus d’energia: a

l’estret de Messina l’any 1990 (un prototip amb pales de 6 metres de diàmetre i turbina tripala muntada

sobre una estructura flotant subjecta al fons del mar); i a Loch Linne, Escòcia l’any 1994 (amb un rotor

de tipus axial).

El Regne Unit és, sens dubte, l’estat europeu on s’ha avançat més en aquest tipus de producció

d’energia. En aquest sentit, a Escòcia, concretament a Yell Sound, es va instal∙lar l’any 2002 un altre

prototip de 150 kW de potència, que genera electricitat amb corrents de 2m/segon, i que consisteix en

un dispositiu en forma d’ala d’avió (de 20 m d’amplada i 24 d’alt), que oscil∙la en sentit ascendent i

descendent amb els corrents marins i d’aquesta forma acciona uns cilindres hidràulics amb oli a pressió.

Segurament el projecte més ambiciós és l’anomenat Seaflow, que es va implantar, a partir de l’any 2003,

a Lynmouth, a Anglaterra. En una primera fase consistia en una turbina bipala de 0,3 MW i 11 metres de

diàmetre, amb la particularitat que el rotor es podia girar per a que les pales estiguessin sempre

situades de forma frontal al sentit del corrent. L’any 2006 va començar la segona fase del projecte,

consistent en la instal∙lació d’un rotor bipala de 16 metres de diàmetre, que funcionava en els dos

sentits del corrent marí i tenia una capacitat de producció d’1MW. La tercera fase del projecte havia de

consistir en la instal∙lació d’un parc de turbines per augmentar la potència instal∙lada.

17

Finalment, un sistema de 1,2 MW del dispositiu anomenat “hydroliennes” es va implantar l’any 2008 a

Strangford Lough i produeix entorn de 6.000 MWh per any.


marines

Els avantatges més destacables de l’energia dels corrents són els següents:

• Els corrents són bastant estables i, per tant, previsibles, de forma que, a diferència d’altres

energies renovables, la disponibilitat futura d’energia pot ser determinada amb bastant

precisió i s’evita la intermitència.

• Els corrents marins són un recurs molt gran i potent, de qual es podria extreure quantitats

ingents d’energia.

• Tot el sistema de generació elèctrica, menys les turbines, es troba fora de l’aigua, la qual cosa

allarga la seva vida útil.

• La incidència de les tempestes marines sobre la instal∙lació no és directa.

Aquesta energia presenta, en contrapartida, els següents inconvenients:

• És una energia marina poc estudiada i desenvolupada.

• De moment és una energia cara, tant des del punt de vista de la instal∙lació com del

manteniment.

Fig. 2.4.2.1 – Imatge virtual de

la central SeaFlow.

18

• El seu sostre de potència ve determinat pels millors emplaçaments per aprofitar els corrents,

perquè no es pot generalitzar la seva implantació.

• El millor aprofitament d’aquest recurs té lloc en zones que tenen molt de trànsit marítim, com

els estrets i les desembocadures dels rius.

2.5. Energia osmòtica

2.5.1. Definició

L’energia osmòtica és l’energia obtinguda gràcies als processos d’osmosis. Els processos es basen en la

diferència de salinitat entre l’aigua del mar i l’aigua dels rius. És coneguda també com a energia blava i

es troba en una fase molt inicial de desenvolupament tecnològic i teòric. Hi ha dos tipus de tecnologies

que treballen amb aquesta energia:

Retard de la pressió Osmòtica (PRO ‐ Pressure‐Retarded Osmosis). Consisteix en bombejar aigua

salada en un dipòsit, on la pressió és menor a la pressió osmòtica entre l’aigua dolça i la salada.

L’aigua dolça fluirà a través d’una membrana semipermeable incrementant el volum i pressió en

el dipòsit. L’augment de pressió generat es pot utilitzar per accionar un turbogenerador.

Electrodiàlisi inversa (RED ‐ Reverse electrodialysis). Consisteix en el fenomen invers a la

dessalinització: mitjançant membranes selectives als ions es crea electricitat en forma de

corrent contínua.


funcionament d’una central

osmòtica (PRO).

19


Aquesta forma d’aprofitament de l’energia marina és tan recent que encara no hi ha centrals

osmòtiques en fase de comercialització d’energia, però sí que hi ha una central prototip ja instal∙lada.

Aquesta central pertany a l’empresa Statkraft, una de les empreses d’energies renovables més grans

d’Europa. La central prototip es troba en la ciutat de Tofte, als afores d’Oslo, Noruega. És una central

formada per una membrana polimèrica de 2.000 m2, un sistema de canonades, vàlvules i bombes per

conduir l’aigua, una turbina Pelton i intercanviadors de pressió. El prototips es van dissenyar per generar

10 kW però s’espera elevar‐ne l’eficiència desenvolupant membranes millors amb una capacitat de 5

W/m2. Actualment les membranes tenen una capacitat menor a 1 W/m2.

L’empresa Statkraft té projectada la construcció d’una altra planta osmòtica d’ 1‐2 MW per després

implantar una central a gran escala.


marines

L’energia osmòtica té un gran potencial com a font energètica i presenta un seguit d’avantatges:

Alta densitat d’energia.

És una energia molt predictible perquè no és cíclica i, per tant, permet la producció d’energia

contínua.

D’una altra banda presenta alguns inconvenients:

Fig. 2.5.2.1 – Fotografia de la central

osmòtica de Tofte, Noruega.

20

Encara és una tecnologia massa incipient i, tot i que la tecnologia de membranes hagi avançat

molt, encara és molt cara.

Les centrals osmòtiques han d’estar ubicades a desembocadures, la qual cosa planteja en molts

casos limitacions mediambientals.

2.6. Energia mareotèrmica

2.6.1. Definició

L’energia mareotèrmica és l’energia tèrmica que es pot obtenir a partir de la diferència de gradient

tèrmic que existeix entre les capes superficials i les capes profundes dels oceans d’una mateixa zona.

Aquesta variació de temperatura es pot aprofitar per a desencadenar un cicle termodinàmic i obtenir

energia elèctrica. Per poder provocar el cicle termodinàmic cal un gradient tèrmic bàsic i mínim de 20º

C, condició que es compleix en aigües tropicals i subtropicals.

Existeixen dos sistemes per a l’aprofitament d’aquesta font energètica:

Les plantes de vapor d’aigua de cicle obert: és un sistema basat en l’evaporació de l’aigua del

mar a baixa pressió, mitjançant una cambra de buit o un evaporador. Es genera una mescla de

vapor humit i aigua líquida. El vapor se separa de l’aigua i es dirigeix cap a la turbina, fent‐la

girar, i posteriorment a un condensador, on es converteix de nou o bé en aigua tèbia (que es pot

utilitzar en l’aqüicultura), o bé en aigua dolça potable.

Fig. 2.6.1.1 – Esquema de funcionament d’una planta mareotèrmica de cicle obert.

21

Les plantes de vapor de cicle tancat: en el sistema de cicle tancat s’utilitza l’aigua superficial per

escalfar, amb un intercanviador de calor, un fluid de baixa temperatura d’ebullició (com per

exemple, l’amoníac, el freó, o el propà), aquest fluid es transforma en vapor que mou una

turbina; després, aquest vapor es refreda en un altre intercanviador de calor que està en

contacte amb l’aigua freda de les profunditats; i posteriorment es torna a reiniciar el cicle.


Actualment existeixen molt poques centrals mareotèrmiques a nivell experimental, ja que els projectes

realitzats presenten rendiments del 7% i no han tingut gaire èxit. Tot i això, s’estan plantejant nous

projectes del tipus OTEC (Conversió d’Energia Tèrmica de l’Oceà) amb una capacitat per generar 10 MW.

Entre les centrals existents es pot destacar la de l’illa de Nauru, construïda i dirigida per l’Institut

d’Energia de l’Oceà de la Universitat de Saga, a Japó. La central es va instal∙lar l’any 1981 i genera una

potència de 100 kW.

També s’ha de tenir en compte l’existència d’una central pilot a la costa de Kona, Hawaii, edificada pel

govern americà, que es preveu desenvolupar mitjançant la implantació d’una central de 10 MW, que

hauria d’estar finalitzada l’any 2015, i mitjançant la seva ampliació a 100 MW l’any 2020.

L’Índia també és un país promotor d’aquesta energia i té una central pilot d’1 MW a prop de Tamil i

Nadu.

A més de les citades instal∙lacions, s´ha d’assenyalar que està en fase de projecte la implantació de

noves centrals d’aquest tipus a les Bahames, a l’illa de San Diego i a l’illa de Guam.

Fig. 2.6.1.2 – Esquema de funcionament d’una planta mareotèrmica de cicle tancat.

22


marines

De la comparació amb les altres energies marines es dedueixen els següents avantatges:

Alta densitat energètica.

El gradient tèrmic és molt constant i predictible.

No són necessaris grans avanços tecnològics, ja que es poden utilitzar solucions de la indústria

petrolífera.

Els sistemes mareotèrmics poden produir aigua potable.

Els principals inconvenients d’aquest tipus d’energia marina són:

El cost de producció és molt elevat perquè s’ha de treballar en grans profunditats i perquè els

punts de consum estan molt allunyats del punt de producció, el que encareix el cost del

transport.

Les plantes només poden ser ubicades en zones on la variació de temperatura de l’aigua durant

tot l’any sigui de 20ºC.

La construcció de les centrals i de les connexions necessàries pot afectar els ecosistemes marins

i costaners.

23

3. ESTUDI DELS PROJECTES ACTUALS EN FUNCIONAMENT

24

Per tal d’aprofundir en l’estudi de l’energia marina m’he plantejat analitzar diferents projectes. He

escollit sis dispositius tecnològics diferents que són considerats les centrals marines principals i més

prometedores.

3.1. VIVACE

3.1.1. Presentació

El projecte Vivace és un projecte que he volgut estudiar en especial, ja que em va cridar molt l’atenció i

em va fer prendre la decisió de realitzar el Treball de Recerca sobre aquest tema.

Vivace és un projecte recent i molt innovador que té l’objectiu de transformar l’energia dels corrents,

més concretament l’energia hidrocinètica de rius i oceans. Es diferencia de totes les altres centrals de

l’energia dels corrents en el fet que és un dispositiu que no utilitza hèlixs i aprofita el fenomen físic

anomenat vibracions induïdes per remolins. Aquest fenomen es basa en les ondulacions que causa un

objecte rodó o cilíndric en un flux de fluids, com l’aire o l’aigua. La presència de l’objecte crea

desviacions i alteracions en la velocitat del fluid que passa al voltant de l’objecte. Aquests trastorns

provoquen els remolins o vòrtexs, que conseqüentment originen un moviment vertical o horitzontal,

com es reflecteix en el següent gràfic:

L’enginyer que va desenvolupar, dissenyar i patentar el sistema Vivace és el professor d’universitat

Michael Bernitsas, director del laboratori d’energia renovable marina i professor d’enginyeria marina i

arquitectura naval de la Universitat de Michigan.

Fig. 3.1.1.1 – Esquema de la creació de les vibracions induïdes

25

“Mr. Bernitsas, qualsevol persona que ha tractat amb vòrtex s’ha ofegat”, aquesta és la advertència que

Michael Bernitsas va rebre del seu professor, després d’haver‐li fet massa preguntes sobre vòrtexs. A

causa d’aquesta advertència va decidir enfocar la seva tesi en un altre tema de recerca però, quatre

dècades després, ha guanyat un nom en el món científic gràcies a l’estudi

d’aquests vòrtexs i de la seva utilització per a la obtenció d’energia.

La idea d’obtenir energia elèctrica mitjançant l’energia hidrocinètica s’origina en

capgirar tot el treball i estudis que havia fet fins d’aleshores: en comptes

d’esforçar‐se en suprimir l’energia dels vòrtex, buscar un sistema per

transformar aquesta energia en energia elèctrica. El resultat final d’aquesta

reflexió va originar la invenció de Vivace, considerat el seu treball més

important i prestigiós.

3.1.2. Funcionament i característiques

El dispositiu Vivace està format per un cilindre d’alumini de 91 cm de llarg i 12,5 cm de diàmetre,

subjectat a dos ressorts formats per un imant de neodimi i una bobina dins d’un tanc totalment

impermeable. Esquemàticament, el funcionament de Vivace és el següent: la presència del cilindre en el

corrent provoca les anteriorment descrites vibracions induïdes per remolins, que fan moure l’objecte

verticalment o horitzontalment. Aquest moviment és acompanyat per un imant que, gràcies a un

sistema de bobines, crea un corrent continu.

Finalment, cada dispositiu individual es connecta a

un transformador de corrent altern que transforma

l’electricitat de corrent continu a altern. L’electricitat

és transportada per un cable subterrani fins a la riba

o a la costa, depenent de la ubicació de la instal∙lació.

Fig. 3.1.2.1 – Esquema funcionament central VIVACE

Fig. 3.1.1.2 – Michael Bernitsas

26

3.1.3. Avantatges i inconvenients

El dispositiu Vivace presenta importants avantatges i unes característiques molt beneficioses que fan

que sigui un màquina revolucionària dins del camp de l’energia renovable. Els seus avantatges són:

● L’impacte ambiental és mínim, ja que aquest sistema no genera cap mena de residus.

● L’impacte visual i sonor és molt baix, ja que les instal∙lacions estarien per sota de la superfície de

l’aigua i la maquinària no origina cap soroll “intens”.

● Pot causar impacte en la fauna, però l’impacte en la fauna aquàtica seria menor que el que

poden originar les preses o les turbines d’aigua, atès que no usa cap tipus d’hèlix i les

oscil∙lacions de la maquinària són molt lentes i la majoria d’éssers aquàtics no tindrien cap

problema en evitar els cilindres.

● Aquest tipus de central ens dóna la possibilitat de ser instal∙lada en fluxos que es mouen a

menys de 2 nusos (3,2 quilòmetres per hora). Aquesta característica és essencial perquè permet

instal∙lar el dispositiu en quasi qualsevol corrent d’aigua de la Terra i que aquest assoleixi un bon

rendiment, mentre que, en canvi, les turbines i els molins necessiten un moviment de 5 o 6

nusos per a operar eficientment. Les instal∙lacions en rius evitarien el problema de la salinització

dels components de la maquinària i un accés més fàcil per al manteniment, repercutint així en el

cost de manteniment, que es reduiria notablement.

● S’estima que el preu per kW∙h és menor que el de l’energia solar i eòlica, i molt similar a la

nuclear, aproximadament uns 0,5 dòlars per kW∙h.

● Els corrents d’aigua, tant de rius com d’oceans, són més predictibles que les ones, el vent o la

radiació solar.

● Les centrals d’energia que utilitzarien aquest tipus de convertidor podrien tenir qualsevol

dimensió, sense haver de canviar cap aspecte tècnic o estructural. La complexitat d’una central

de baixa potència d’aquest tipus que alimenta el llum d’una boia seria igual que la d’una central

d’alta potència de la mida d’un parc eòlic.

Per una altra banda, entre els inconvenients s’han de destacar els següents:

● L’alt cost d’instal∙lació i manteniment.

● L’accessibilitat a les instal∙lacions és complicada ja que són subaquàtiques.

27

3.1.4. Proves i resultats.

Actualment està en funcionament un projecte pilot al riu Detroit, que subministra electricitat al nou port

Wayne County Port Authority, al carrer Atwater. El prototip instal∙lat al riu té una grandària de 45,72

metres de llargària, 15,24 metres d’amplada i 4,57 metres d’altura i pot subministrar una potència de 3

kW màxima. El disseny i la instal∙lació del dispositiu va trigar 1 any en total i recentment s’ha demostrat

que el desenvolupament en aquest riu és viable.

L’empresa Vortex Hydro Energy té previst instal∙lar nous prototips de major escala a Ambassador Bridge,

a la carretera Stephens, Detroit; i a la costa de Florida. En el primer futur projecte volen provar una

central de 50kW totals per a veure com treballen els dispositius a gran escala i obtenir un resultat

estimat bastant concret. En canvi, en el segon projecte enfoquen les proves en aigües oceàniques per a

estudiar la reacció del dispositiu davant diferents problemes com la sal i el difícil accés i comprovar el

rendiment de la central, que es planteja d’uns 100kW de potència.

Prèviament a la instal∙lació del projecte pilot, l’empresa Vortex Hydro Energy (VHE) ha realitzat moltes

proves per a poder fer estimacions i calcular l’eficiència del dispositiu i per veure si sorgia qualsevol tipus

d’inconvenient tècnic que s’hagués de solucionar, o si era necessària la millora o canvi d’algun element

del dispositiu. Les proves que s’han fet fins ara són:

● Octubre del 2009: es prova el funcionament del dispositiu en unes instal∙lacions tancades.

● 2 d’agost del 2010: VHE prova el seu convertidor VIVACE més nou per primera vegada “open

water” al riu St.Clair, al port Huron, Michigan.

● 20 de setembre de 2012: VHE realitza el segon test “open water” al riu St. Clair per a obtenir

més dades.

● 3 de desembre de 2012: VHE realitza la tercera prova “open water” als canals d’Holanda, prop

d’Ulf.

● Maig del 2013: VHE va realitzar un test del convertidor VIVACE a OHMSETT, a Leonardo, New

Jersey.

28

3.2. WEPTOS

3.2.1. Presentació

Weptos, que és l’acrònim de Wave Energy Power Take Off System (sistema de presa de l’energia de les

onades), és una instal∙lació angular flotant per a l’absorció de l’energia de les onades, en el qual la forma

del rotor es basa un dispositiu, anomenat Salter’s Duck (i creat l’any 1974 per Stephen Salter), que ha

estat molt reconegut i utilitzat per la seva capacitat per aconseguir un nivells d’eficiència molt alts en la

conversió energètica.

Weptos va ser creat per Tommy Larsen, un enginyer especialitzat amb una àmplia trajectòria en gestió

de projectes vinculats al medi ambient marítim i molt aficionat a la navegació. Des de 2007 aquest

enginyer es dedica exclusivament al desenvolupament del projecte Weptos (mitjançant l’empresa

WEPTOS A/S), en col∙laboració amb Jens Peter Kofoed, del grup d’investigació de l’energia undimotriu

de la Universitat d’Aalborg, i amb Zacco Danmark, que és una empresa de consultoria líder a Europa en

el sector dels drets de propietat intel∙lectual. Energinet.dk, que és l’entitat subministradora de

l’electricitat i els sistemes de gas natural de Dinamarca, ha proporcionat el finançament econòmic

necessari.

L’objectiu dels impulsors del projecte és ser els primers en comercialitzar l’extracció de l’energia de les

onades. Concretament, es pretén iniciar a comercialització a finals d’aquest any 2014, seguint un procés

de desenvolupament en tres etapes:

- 1a etapa (finalitzada l’any 2011): dedicada a construir un prototip a gran escala que permeti

realitzar proves de funcionament en condicions realistes en algun dels laboratoris d’onades més

importants d’Europa, per tal d’avaluar el rendiment i la resistència de la instal∙lació.

- 2a etapa (2012‐2014): dedicada a dissenyar i construir el Weptos a gran escala per ser instal∙lat

a mar obert i realitzar un període de prova d’un any en una àrea protegida.

- 3a etapa (2015): consistirà en el trasllat i la instal∙lació del Weptos al seu destí final, per analitzar

i provar totes les seves funcions a ple rendiment, i per produir energia que es distribueixi per

mitjà del sistema de subministrament elèctric.

29

Fig. 3.2.2.2 – Esquema de funcionament dels

rotors

3.2.2. Funcionament i característiques.

Weptos és un projecte que converteix l’energia generada per les ones en electricitat. Com s’ha avançat,

utilitza un sistema molt conegut (el Salter’s Duck) però de manera innovadora. El dispositiu té forma de

V i l’angle dels dos braços és variable i articulat. A cada braç es troben una línia de rotors i, quan l’onada

colpeja cada un dels rotors individuals, l’eix comú gira a causa de l’estructura mecànica mentre que,

quan l’onada ha passat, el centre de gravetat retorna el rotor a la seva posició inicial. Per tant, els rotors

absorbeixen el moviment de les ones i transmeten la rotació de forma contínua i constant a un eix

comú, que està connectat directament a un generador.

Gràcies a aquesta estructura s’aconsegueix obtenir electricitat de manera bastant uniforme, la qual cosa

repercuteix finalment en l’eficiència total.

Aquest projecte es diferencia de totes les altres centrals de les ones pel fet que l’extracció mecànica és

únicament en una sola direcció del moviment del rotor. Aquest factor és possible perquè el dispositiu té

una forma angular simple i els dos braços són articulats i s’uneixen amb una barra que està ancorada,

característica que el permet ubicar‐se automàticament en la posició correcta de les ones per a assolir

una major eficiència en el seu funcionament.

Fig. 3.2.2.1 – Imatge del moviment dels

braços articulats

30


Aquest projecte presenta diversos avantatges que converteixen Weptos en un dispositiu molt

prometedor i viable:

● És un tipus de central adaptable: segons les condicions de les ones l’estructura podrà abastar

una superfície més o menys gran. Quan l’aigua estigui calmada i les ones siguin dèbils i petites,

el dispositiu abastarà una zona més gran; en canvi, si l’aigua està turbulenta i té molta força, el

dispositiu abastarà una zona menor per evitar riscs de sobrecàrrega del generador.

● És un sistema d’obtenció energètic net, no crea residus.

● És un dispositiu poc sorollós.

● Té una font d’energia inesgotable.

Tot i la gran quantitat d’avantatges que Weptos presenta, també hem de remarcar que existeixen

diferents inconvenients:

● Es produeix un impacte visual important en la zona d’instal∙lació.

● L’energia obtinguda pot variar desmesuradament depenent de les condicions climàtiques, és a

dir, no podem assegurar que cada dia, o en un determinat espai de temps, obtindrem la

mateixa quantitat d’energia.

● Es requereixen unes condicions climàtiques determinades que limiten considerablement la

possible zona d’instal∙lació. Es necessiten ubicacions amb molt de vent, amb ones mitjanament

grans i constants, etc.

● Com que les condicions requerides anteriorment només se’ns poden presentar en els oceans i

mars, això fa que l’accés per al manteniment sigui més complicat i el cost d’instal∙lació

s’incrementi.

● Necessita condicions òptimes per a l’obtenció de grans quantitats d’energia, fet que fa que

l’energia sigui més cara del que costaria obtenir mitjançant altres tipus de centrals renovables.

31

3.2.4. Proves i resultats

Des de l’any 2007, l’empresa WEPTOS A/S ha dut a terme diverses proves amb prototips en col∙laboració

amb el grup d’investigació de l’energia undimotriu de la Universitat d’Aalborg (Dinamarca), per garantir

el rigor tècnic i científic en les anàlisis. Aquestes proves han permès desenvolupar i perfeccionar el

disseny del rotor i del sistema PTO (power take off) fins a aconseguir un nivell d’eficiència en la

conversió energètica d’entre el 40% i el 80% en simulacions en un entorn d’onades normal.

També a Dinamarca es va realitzar, durant març i abril de 2008, un primer test de laboratori amb una

instal∙lació de múltiples rotors alineats, en el qual es va poder comprovar que els nivells d’eficiència de

conversió energètica eren pràcticament els mateixos fos quina fos la direcció de les onades. Els últims

tests a la Universitat d’Aalborg, realitzats l‘any 2011, van tenir per finalitat preparar les proves

exhaustives que es farien al setembre del mateix any al Laboratorio de Ingeniería de Costas,

Oceanografía e Hidráulica (IHLab Hidro) de Cantabria, a Santander.

Finalment, durant el mes de setembre el WEPTOS WEC, construït per al test amb les mateixes funcions

que un model a gran escala, va ser sotmès a un test molt exhaustiu, amb més de 200 proves, al HLab

Hidro de Cantabria. Concretament, els objectius fonamentals del test eren:

- Estudiar l’eficiència de la tecnologia en condicions molt variades d’onades.

- Avaluar la resistència de l’ancoratge i de la pròpia estructura del Weptos.

Segons els seus promotors, aquestes proves van ser un èxit perquè van demostrar l’adequat

funcionament del Weptos en condicions extremes d’onatge i clima.

Fig. 3.2.4.1 – Fotografies de les proves realitzades a IHLab Hidro,

32

3.3. PELAMIS

3.3.1. Presentació

Pelamis és un tipus de central marina fora costa (off shore) que transforma l’energia de les ones

aprofitant el seu moviment vertical. Aquesta màquina ha estat inventada, dissenyada i manufacturada

per l’empresa Pelamis Wave Power, una de les empreses més importants i avançades en l’àmbit de

l’energia undimotriu. Aquesta empresa va ser fundada per l’inventor del Pelamis, Richard Yemm, i els

doctors David Pizer i Chris Retzler.

Richard Yemm, nascut al Regne Unit, va ser l’inventor del convertidor Pelamis i cofundador de l’empresa

Pelamis Wave Energy. Actualment és el director comercial d’aquesta empresa fundada a Edinburgh l’any

1998. Richard Yemm va estudiar enginyeria mecànica a la Universitat d’Edinburgh des del 1985 fins al

1989, on va destacar notablement. Va finalitzar el seu doctorat el 1994 sota la supervisió del professor

Stephen Salter, inventor del dispositiu Salter’s duck. Després va continuar la seva carrera professional

per compte propi dissenyant i desenvolupant projectes relacionats amb les energies renovables,

adquirint experiència en la indústria de l’energia eòlica. Finalment, va inventar el convertidor Pelamis i

va fundar l’empresa Ocean Power Delivey Ltd. per desenvolupar i produir el dispositiu. Més tard

l’empresa va passar a denominar‐se Pelamis Wave Power Ltd.. A l’empresa Richard Yemm va treballar

com a executiu en cap des de la data de fundació fins l’agost de 2007, i a partir d’aquesta data exerceix

el càrrec de director de tecnologia de l’empresa.

Fig. 3.3.1.1 – Logotip Pelamis Wave Power

Fig. 3.3.1.2 – Richard Yemm

33


Pelamis està format per un conjunt de cinc tubs units entre si per frontisses que permeten la flexió per

la part davantera i posterior, i també lateralment. El dispositiu sura semi‐submergit a la superfície del

mar, ancorat al terra subaquàtic per un dels dos extrems. L’estructura particular del Pelamis fa que no

sigui ressonant però, gràcies al control actiu de les seves articulacions, també permet induir el que

s’anomena fenomen de la ressonància, efecte que explicarem més endavant. La forma de la seva

estructura i l’ancoratge fan possible que la màquina obtingui la posició adequada i idònia depenent de la

direcció de les ones. Quan les ones passen a través del Pelamis, les seves seccions ascendeixen i

descendeixen, tot generant un moviment motriu en cada secció. Dins de cada secció es troba un sistema

hidràulic accionat per oli que absorbeix el moviment motriu de la secció i el transmet a un generador.

Tots els sistemes hidràulics són idèntics i independents. L’electricitat obtinguda en cada secció és

transportada mitjançant un sistema de cables al cable General del Pelamis, que està connectat o bé amb

altres Pelamis, si és una “granja” amb nombroses màquines, o bé directament amb la central de control

de la costa.

Pelamis absorbeix l’energia de les ones frontals que passen directament per sota de la màquina, i també

la de les ones laterals que envolten el dispositiu. Aquesta màquina pot absorbir més energia de les ones

laterals perquè té una superfície d’absorció més gran i, per tant, interactua amb més ones en el mateix

instant. Per a aprofitar l’absorció d’energia d’aquest segon moviment de les ones al màxim, i poder

augmentar la potència motriu, Pelamis utilitza el fenomen de la ressonància, fenomen produït per la

força periòdica de les ones.

Tots els convertidors de l’energia de les ones tenen un límit teòric en la quantitat d’energia que poden

absorbir, semblant al límit teòric de Betz per als sistemes eòlics o el límit teòric de Carnot per a motors

tèrmics. Gràcies a les seves característiques, el mètode d’absorció del Pelamis té un límit teòric

d’absorció d’energia màxima més alt,

un avantatge fonamental per a ser

competitiu econòmicament.

Fig. 3.3.2.1 – Esquema de moviment

del Pelamis

34

Cada central Pelamis mesura 180 metres de llarg i 4 metres de diàmetre i treballa en profunditats de 50

metres o més, a una distància de 2 a 10 km de la costa. Cada Pelamis té una potència de 750 kW i

s’estima que una sola màquina pot produir energia suficient per subministrar la demanda anual de 500

habitatges amb un consum mitjà.

Aquesta màquina està dissenyada per tal de funcionar autònomament al llarg de tot l’any i, per tant, ha

de ser capaç de resistir tempestes marines. Pelamis està dissenyat per a poder adaptar‐se a qualsevol

situació i ser capaç d’absorbir la màxima quantitat d’energia, tant sigui en petits mars i en condicions

calmades, com en grans mars agitats.

El Pelamis afronta aquesta diversitat de situacions amb una sèrie de característiques fonamentals i amb

un disseny precís:

● La seva forma aerodinàmica i un perfil de baixa resistència redueixen al mínim la càrrega de les

forces hidrodinàmiques.

● A mesura que la mida de l’ona augmenta, l’estructura de la màquina li permet bussejar sota les

crestes de les ones. El busseig limita l’absorció d’energia i per tant també la càrrega de les forces

hidrodinàmiques de grans onades.

● El Pelamis no requereix necessàriament un ancoratge rígid i permet un sistema d’amarratge de

folgança, reduint les forces hidrodinàmiques que pateix.

Per assegurar‐se que el Pelamis és visible a totes les hores del dia i en qualsevol condició meteorològica,

té un sistema d’il∙luminació i un color cridaner.

Fig. 3.3.2.2 – Fotografia d’una granja de Pelamis

35


Aquest tipus de convertidor d’energia marina té diversos avantatges:

• Un impacte visual moderat, ja que aproximadament només un 1,68 metres del Pelamis és visible

per sobre del nivell de l’aigua.

• Un impacte ambiental molt baix, atès que aquest tipus de central no genera residus i no

contamina i, a més, pràcticament no afecta la fauna que l’envolta.

• Té un límit teòric d’absorció d’energia superior al dels altres tipus de centrals marines que

interactuen només amb l’energia de les onades verticals.

Es pot assenyalar els següents inconvenients d’aquest dispositiu:

Existeix el risc de vessaments d’oli del sistema hidràulic al mar.

El Pelamis no és totalment silenciós, encara que el soroll que produeix tampoc no té un impacte

important.


L’empresa Pelamis Wave Power, per tal d’analitzar el funcionament del seu dispositiu, ha realitzat al

Centre Europeu d’Energia Marina una sèrie d’experiments i assajos paral∙lels a les proves reals, a mar

obert. A l’inici, totes aquestes proves es van efectuar per preveure la interacció a mar obert dels primers

Pelamis a nivell comercial i formant una granja. Actualment tots aquests experiments serveixen per

perfeccionar i modificar la maquinària dels Pelamis amb l’objectiu d’augmentar la seva eficiència.

Al Centre Europeu d’Energia Marina s’han dut a terme els següents tests:

Tests experimentals: en la primera fase els experiments es basaven en analitzar la reacció del

Pelamis envers ones extremes i determinar la precisió de les simulacions. Aquesta fase es va dur

a terme l’any 2004. En la segona fase, gràcies a un sistema elèctric de control, es van poder

prendre dades numèriques per analitzar la hidrodinàmica del Pelamis en condicions extremes.

Anàlisi numèric: el sistema elèctric de control, juntament amb un programa d’ordinador

específic, permeten examinar tots els resultats numèrics dels tests experimentals per a

optimitzar els components del dispositiu.

36

Tests dels components: es comproven els components de la maquinària representant certes

condicions climàtiques. Això inclou tests d’impacte i de cicle accelerat i proves de càrrega.

3.4. OYSTER

3.4.1. Presentació

Oyster és un tipus de central de les ones dissenyat i desenvolupat per l’empresa d’energia marina

Aquamarine Power. Aquest tipus de central aprofita l’energia de les ones properes a la costa per a

obtenir electricitat, mitjançant un sistema de bombeig hidràulic que empeny aigua a pressió cap a una

turbina hidroelèctrica.

La central marina Oyster va ser dissenyada i desenvolupada pel Centre d’Investigació d’Enginyeria

Medioambiental de la Queen’s University Belfast, liderat per l’enginyer Trevor Whittaker. Trevor

Whittaker és professor d’enginyeria costal en aquesta universitat i un dels pioners més destacats en

l’estudi de l’energia de les ones des del 1970. És membre de la Royal Academy d’enginyeria i assessor

tècnic de l’equip d’investigació i desenvolupament de l’empresa Aquamarine Power.

Fig. 3.4.1.1 – Imatge d’un dispositiu Fig. 3.4.1.2 – Trevor Whittaker

37


Oyster està format per dues estructures unides per frontisses: una estructura fixa, anomenada “Power

Connector Frame” (PCF), que està ancorada al sòl subaquàtic; i una estructura mòbil, anomenada

“Power Capture Unit” (PCU), constituïda per un flap, quasi totalment submergit, i dos pistons. Aquest

flap és la secció del dispositiu encarregada d’absorbir l’energia de les ones i transmetre‐la als dos

pistons. El flap impulsat pel moviment de les ones avança i retrocedeix creant un moviment mecànic de

vaivé. El flap unit als dos pistons pressiona aigua a alta pressió cap a la turbina hidroelèctrica de la costa

a través d’uns tubs subaquàtics.

El dispositiu Oyster està dissenyat per a operar en aigües de 10 a 12 metres de profunditat. El PCF està

subjectat en el fons del mar per quatre pilars de 1x4 metres fixats a una profunditat de 14 metres sota

terra. Té un pes de 36 tones i requereix un adequat posicionament i anivellament. El PCU és un flap

flotant de 18 per 12 per 4 metres que està unit al PCF per unes frontisses. Té un pes de 200 tones i la

instal∙lació amb el PCF requereix que s’omplin uns tancs amb 120 tones d’aigua per a contrarestar la

seva flotabilitat i que així descendeixi. El PCU es troba majoritàriament submergit, ja que només

sobresurten dos metres respecte del nivell de l’aigua. La turbina hidroelèctrica té una potència de 315

kW.

Fig. 3.4.2.1 – Esquema de funcionament d’una central

38


Els avantatges més importants i principals de l’Oyster són:

● L’accés relativament fàcil i, per tant, més barat.

● L’impacte ecològic i mediambiental baix, atès que no genera residus.

● Un impacte visual també relativament baix, ja que només són visibles 2 metres del dispositiu per

sobre de la superfície de l’aigua.

● No té sistema de control ni sistema d’aturada.

En contrapartida, la central Oyster presenta alguns inconvenients, entre els quals destaquen:

● El preu de la producció per cada dispositiu Oyster és molt elevat.

● Degut al seu pes, els diferents components de la màquina s’han de transportar per separat i

instal∙lar per fases.

● La instal∙lació pot interferir en la fauna marina i el moviment del flap produeix soroll i vibracions

subaquàtiques.


Per analitzar i determinar el funcionament de la central Oyster a mar obert, prèviament, l’equip de

recerca i desenvolupament (R&D) d’Aquamarine Power, dirigit pel Dr. Paddy Kane (Chief Technical

Officer), ha hagut de realitzar una sèrie de proves. Aquestes proves les ha dut a terme a les instal∙lacions

de la Universitat de Queens, a Belfast. Allà ha realitzat un seguit d’experiments amb un dispositiu Oyster

a escala i totalment monitoritzat, en un tanc d’aigua. Gràcies a aquestes proves l’equip de R&D ha pogut

comprendre millor la interacció entre l’Oyster i les ones, la qual cosa ha permès millorar l’Oyster original

realitzant diversos canvis que, finalment, ha repercutit en l’augment de la seva eficiència, la reducció

del cost de producció i l’increment de la seva fiabilitat.

Paral∙lelament, l’empresa Aquamarine Power ha creat un equip d’avaluació per estudiar els territoris

d’arreu del món amb més potencial energètic d’obtenció d’energia undimotriu. El seu paper és el

d’aconsellar les localitzacions costaneres òptimes a l’equip de R&D i investigar els recursos energètics

marins mundials.

39

3.5. POWERBUOY

3.5.1. Presentació

Powerbuoy és un dispositiu que absorbeix l’energia potencial de les ones. Aquest dispositiu va ser

inventat pels doctors George W. Taylor i Joseph R. Burns i desenvolupat per l’empresa Ocean Power

Technologies (OPT), als Estats Units.

George W. Taylor es va doctorar en enginyeria elèctrica a la Universitat de Londres. Al llarg de tota la

seva carrera s’ha dedicat a comercialitzar noves tecnologies. Abans de ser executiu en cap de l’empresa

OPT, l’any 1994 va ajudar a fundar i desenvolupar l’empresa Princeton Materials Science, i va fundar

l’empresa Princeton Research Associates, dedicada a desenvolupar productes tecnològics innovadors.

Joseph R. Burns va estudiar enginyeria a la Universitat de Princeton i, abans de fundar OPT, havia

treballat en el desenvolupament d’un material utilitzat en míssils i de sistemes de radars i

comunicacions per l’aviació naval del departament de

Defensa dels Estats Units.

Sota la direcció de George W. Taylor l’empresa OPT ha

establert un règim econòmic basat en convertir energia

undimotriu en energia neta low cost.

El dispositiu Powerbuoy es va començar a desenvolupar l’any 1997, tot realitzant els primers tests amb

prototips a la costa de Nova Jersey. Actualment hi ha 3 models del dispositiu Powerbuoy, dels quals el

més gran proporciona una potència de 150kW. L’empresa OPT té diversos projectes de futur, entre els

quals s’inclou la construcció d’una planta d’energia d’1.39MW (1 boia de 40 kW i 9 boies de 150 kW)

amb l’empresa Iberdrola S.A, a Santoña, Cantàbria (Espanya).

Fig. 3.5.1.1 – George W. Taylor

40


Powerbuoy és un absorbidor puntual. El funcionament del dispositiu Powerbuoy és molt simple i està

basat en la variació d’altura entre la cresta de l’ona i la seva vall. Powerbuoy es troba ancorat al sòl

subaquàtic i està format per dues parts: una part rígida i fixa, i una part mòbil. La part mòbil s’eleva i

descendeix quan les ones travessin la boia, mentre que la part fixa no es mou. El moviment de la part

mòbil acciona uns pistons que comprimeixen i bombegen un fluid tancat. El fluid, en ser bombejat i

comprimit, acciona una turbina que transforma aquesta energia mecànica en energia elèctrica. L’energia

elèctrica és conduïda a la costa, en cas que sigui un dispositiu aïllat, o és conduïda a una estació elèctrica

subaquàtica, que connecta tots els dispositius Powerbuoys, en cas que sigui una granja.

Powerbuoy està dissenyat per treballar en profunditats de 30 a 50 m, amb una eficiència estimada

d’entre un 30 i 40 per cent. No es pot saber amb exactitud l’eficiència total perquè Powerbuoy es pot

dissenyar per a treballar amb onades de gran altura, incrementant el seu cost de producció, però, per

evitar riscs i reduir el cost de manteniment, l’empresa OPT prefereix operar amb ones amb no tanta

força. Powerbuoy consta d’una sèrie de sensors amb la funció de controlar el moviment del dispositiu

per dues raons: un sistema de sensors bloqueja el moviment de la part mòbil si les ones són tant fortes

que el podrien fer malbé; un segon sistema de sensors, més complex, té la funció de controlar la

freqüència del moviment de la part mòbil per sincronitzar‐lo òptimament a les ones.

Un Powerbuoy (Mark 3) té unes dimensions de 43.5 m de llarg i 14

m d’amplada i un pes de 180 tones. De tot el dispositiu només són

visibles, per sobre de la superfície, 11.5 m de llarg i 11 metres

d’amplada. Està dissenyat per tenir una vida funcional de 25 anys.

S’estima que Powerbuoy podria ser capaç de proporcionar 10 MW

en un zona de 0.125 km quadrats. Calculant per 1 km quadrat

podria produir 80 MW de potència total, suficient per abastir

70.000 cases aproximadament.

Fig. 3.5.2.1 – Imatge d’un

dispositiu Powerbuoy

41


Powerbuoy presenta diversos avantatges i inconvenients que s’han de tenir en compte. Els avantatges

més significatius són:

El dispositiu es pot transportar fàcilment amb l’equip utilitzat per moure boies estàndard. Això

permet transportar el dispositiu a una ubicació propera per aprofitar les condicions de cada

territori en diferents èpoques de l’any.

El cost de producció és inferior al de la majoria de centrals marines.

Generació d’energia low cost.

L’estructura que absorbeix l’energia va ser dissenyada per poder‐se instal∙lar en estructures

existents. Per tant, hi ha la possibilitat de “transformar” boies estàndard en Powerbuoys.

Com que les boies són un invent utilitzat des de fa dècades, no es necessiten equips

especialitzats per la instal∙lació dels Powerbuoys. Per tant, el cost d’instal∙lació no és gens

elevat.

Té un impacte visual, sonor i en l’ecosistema ínfim, semblant al d’una boia estàndard.

En contrapartida, el principal inconvenient del Powerbuoy és que la potència de producció de cada

dispositiu individual és molt reduïda per a permetre la comercialització d’energia i, per tant, cal la

instal∙lació de diversos Powerbuoys per assolir l’energia suficient.

3.6. WAVE DRAGON

3.6.1. Presentació

Wave Dragon és una central marina que aprofita l’energia potencial de les ones amb el mètode de

sobreeiximent (overtopping). Wave Dragon va ser inventat l’any 1986 per Erik Friis‐Madsen, director

general de l’empresa Wave Dragon Aps, única desenvolupadora del dispositiu. Erik Friis‐Madsen té 35

anys d’experiència com a enginyer consultor i fundador i membre de la Societat Danesa de l’Energia

Undimotriu. Per a concebre la idea del Wave Dragon, es va inspirar en observar les ones sobreeixir un

escull en un atol del sud de l’oceà Pacífic.

42


El funcionament del dispositiu Wave Dragon no és gaire complex i es basa en el mètode de

sobreeiximent. La idea que s’ha volgut adaptar és la d’utilitzar la ja coneguda tecnologia hidroelèctrica

comú, utilitzada en les centrals hidroelèctriques, en una estructura flotant a mar obert, fora costa. Per

tal d’aconseguir això Wave Dragon s’encarrega d’absorbir les ones oceàniques i contenir‐les

momentàniament. Aquesta aigua elevada lleugerament del nivell del mar o oceà, es drenarà a través

d’unes turbines ubicades en la part inferior de l’estructura contenidora, accionant‐les. Aquest procés es

repetirà continuadament amb cada ona entrant.

Per fer possible aquest procés Wave Dragon requerirà una sèrie d’estructures específiques:

Dos braços reflectors que dirigeixen les ones entrants a la rampa central, connectat al cos

central i principal. La concentració de les ones mitjançant els braços provoca un increment de

l’altura d’aquestes i per tant un increment de l’energia que es pot absorbir.

Una rampa semi circular que faciliti l’elevació de l’aigua des del nivell del mar a l’estructura

contenidora.

Vàries hidroturbines de baix cabal ubicades en la base de l’estructura contenidora.

Les dimensions del Wave Dragon són de 170 m de llarg comptant l’estructura central (97 m) i els braços

(145 m) i 300 m d’amplada, separació màxima entre els dos braços.

Wave Dragon és una central flotant ancorada al sòl subaquàtic en aigües amb profunditats de més de 25

m preferiblement. Wave Dragon té un mecanisme per ajustar l’altura que sobresurt de la superfície de

l’aigua per a optimitzar l’obtenció d’energia depenent de l’altura de les onades entrants.

Fig. 3.6.2.1 – Imatge d’un dispositiu Wave Dragon.


funcionament d’un Wave Dragon.

43


Wave Dragon com les altres centrals marines també presenta diversos avantatges i inconvenients, els

principals són:

Wave Dragon està format per una única part mòbil, les turbines. Aquesta característica redueix

considerablement el perill al operar en condicions extremes ja que les parts mòbils són les que

es veuen més afectades.

És un dispositiu escalable.

Impacte visual i sonor ínfim. Només són visibles 7 m per sobre del nivell del mar.

La seva mida permet que la manutenció i els treballs de reparació es puguin dur a terme al mar

o oceà, reduint el cost de manutenció i evita la necessitat de ser traslladat.

La tecnologia emprada és molt comuna i coneguda des de fa anys.


Per observar el funcionament i la interacció del dispositiu prèviament a iniciar la fase d’instal∙lació d’una

central a nivell comercial cal un període d’experimentació i anàlisi. En el cas del Wave Dragon no és

diferent. L’empresa Wave Dragon Aps va seguir els següents passos per a realitzar aquest procés:

1. Fase 1 (1987‐1996): es formula la idea, es patenta l’aplicació i es fa un balanç econòmic i

energètic.

2. Fase 2 (1997): es prova un model simple a escala 1:45 en un tanc d’aigua per determinar

paràmetres bàsics del reflectors, la rampa i l’eficiència energètica.

3. Fase 3 (1998): s’observa la resposta d’un model a escala 1:50 envers ones de diferent alçada, es

determina la magnitud de les forces en el sistema d’ancoratge i l’eficiència energètica.

4. Fase 4 (1999): s’ajusta el model a escala 1:50 i es fan diverses optimitzacions per a futures

proves.

5. Fase 5 (1999): es duen a terme més proves per a establir diverses característiques de disseny i

s’optimitza la reserva d’aigua, les turbines, les connexions per cable, generadors, etc.

6. Fase 6 (2000): es fan tests d’una turbina axial amb velocitat variable.

7. Fase 7 (2002‐2004): disseny i instal∙lació d’un prototip a escala 1:4,5 a Nissum Bredning,

Noruega. El prototip té un pes de 237 tones i va es va experimentar amb aquest per primera

44

vegada al març de 2003. Les proves i experiments es van realitzar continuadament fins el gener

de 2005. Entre 2006 i 2008 es modifica el prototip per a treballar en un clima amb ones amb

més energia i es fan les proves finals. Els resultats i conclusions principals que extreuen de tota

aquesta activitat els permet millor diversos aspectes del dispositiu: es re‐dissenya diversos

components (turbines, la unió entre la plataforma principal i els braços reflectors, materials de

construcció, sistemes secundaris, etc.), es verifica l’actuació de les turbines, generadors i altres

components, i s’optimitzen els algoritmes del sistema de control.

Després de finalitzar aquests processos i analitzar el funcionament del prototip de Nissum Bredning,

l’empresa ja té suficient experiència, informació i confiança per a instal∙lar un Wave Dragon a escala

real.

45

4. PART EXPERIMENTAL – Obtenció d’energia elèctrica a partir d’energia marina.

46

4.1. Plantejament:

4.1.1. Objectiu del projecte

L’objectiu principal del meu projecte és obtenir energia elèctrica mitjançant l’energia marina. L’energia

elèctrica màxima que pretenc obtenir és entre dos o tres volts, suficient per a abastir un díode LED

estàndard. Un altre objectiu secundari és comprovar el funcionament i la rendibilitat de les centrals

marines a una escala reduïda.

4.1.2. Concreció del tipus de projecte

El meu projecte es basa en la construcció d’una maqueta que representi alguna de les diverses centrals

marines ja existents. Per tant, he d’obtenir energia mitjançant el moviment d’aigua, particularitat que fa

que el meu projecte hagi de posseir els següents requeriments:

Funcionals Ha de permetre l’entrada d’aigua i la d’un objecte mòbil que produeix la força

inicial.

Constructives L’estructura ha de ser capaç de resistir el vaivé de les ones i la seva força.

La mida del projecte no pot superar la capacitat de poder ser transportat a l’aula.

L’estructura ha de ser lleugera preferiblement.

Ha de poder contenir totalment l’aigua i suportar el pes de l’aigua.

Ecològiques Els materials emprats no han de ser nocius ni perjudicials al contacte.

Estètica L’interior de la maqueta ha de ser visible per a la observació i anàlisi.

Seguretat L’estructura no pot tenir pèrdues d’aigua i les parts mòbils han d’estar protegides.

Econòmica El preu total de l’elaboració de la maqueta no pot ser desmesurat.

Un altre factor que influeix en el plantejament del meu projecte és la dificultat teòrica i tècnica en la

construcció i en el funcionament del sistema d’obtenció de l’energia. L’opció més senzilla i simple serà

preferible; i que l’energia obtinguda sigui suficient per abastir un o varis díodes LED estàndard, amb les

següents característiques:

REFERENCIA Y COLOR

CÀPSULA (DIÀMETRE)

LLUMINOSITAT LONGITUD D’ONA

ANGLE CORRENT D’ALIMENTACIÓ

TENSIÓ D’ALIMENTACIÓ

BL‐B5134 5 mm 12 mcd 700 nm 35º 20 mA 2,2~2,6 VDC

47

4.1.3. Recerca i selecció d’opcions

Gràcies a la recerca d’informació i de diferents exemples de maquetes que he trobat a la xarxa, he pogut

plantejar‐me tres opcions diferents de centrals marines en les quals basar la meva maqueta:

‐ Projecte VIVACE. És un tipus de central complexa que obté l’energia hidrocinètica de

les ones.

‐ Boia Oscil∙lant. És un tipus de central simple que obté energia gràcies al moviment

vertical de les ones.

‐ Columna Oscil∙lant d’Aigua. És un tipus de central simple que obté energia gràcies al

moviment transversal de les ones.

OPCIÓ 1: Projecte Vivace

El projecte consisteix en la construcció a escala d’una central Vivace, explicada detalladament a

la part teòrica del treball. Aquest tipus de maqueta és molt complexa de construir tècnicament i

molt difícil de calcular l’energia teòrica obtinguda amb els meus coneixements actuals. Tot i així

he trobat un treball universitari molt extens, a la pàgina web

“http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/58692/me450w08project10_report.

pdf?sequence=1”, que descriu detalladament els càlculs teòrics, el plantejament i la realització i

seguiment de la construcció d’una maqueta d’aquest tipus. És un model de projecte molt

ambiciós que extreu l’energia d’una de les branques més complexes de l’energia marina. Un

desavantatge d’aquest tipus de maqueta és que s’haurien de construir dos components: el

contenidor d’aigua amb la central Vivace submergida i els components elèctrics externs al

contenidor.

OPCIÓ 2: Boia Oscil∙lant

Aquesta opció presenta un projecte amb un nivell de dificultat mitjà que extreu l’energia del

moviment vertical de les ones, una de les branques més conegudes de l’energia marina. El

projecte consistiria en construir un cos flotant amb una part interior mòbil pesant que pugés i

baixés amb el vaivé de les ones. Aquesta part mòbil bombejaria un fluid connectat a una turbina

que produiria l’electricitat. En el procés de recerca no he trobat cap projecte similar.

48

OPCIÓ 3: Columna Oscil∙lant d’Aigua

És un tipus de projecte simple que resol el problema de construir els components per separat, ja

que la central i el contenidor estan units i l’estructura de la central permet la instal∙lació dels

components elèctrics damunt de la central. Aquest tipus de projecte ja s’ha realitzat i analitzat

però escasses vegades i per universitats tecnològiques. Presenta un funcionament i una

construcció simple i adequada a les meves possibilitats, encara que mantenint una dificultat

apropiada. En el procés de recerca no he aconseguit trobar cap font que expliqui detalladament

el plantejament i/o la realització d’aquesta maqueta, encara que he trobat diversos vídeos de la

comprovació del funcionament de la columna oscil∙lant d’aigua. Els enllaços dels vídeos són els

següents: “https://www.youtube.com/watch?v=0OZAqRNnnKc ,

https://www.youtube.com/watch?v=mVQ3ZTli_Hs”

4.1.4. Tria de la millor opció i justificació

He limitat les opcions i n’he escollit una segons els següents factors:

‐ Complexitat i temps de realització aproximat.

‐ Informació i coneixements adquirits en el procés de recerca.

‐ Cost i material accessible.

‐ Posseir tots els requeriments.

He decidit realitzar la columna oscil∙lant d’aigua perquè és un projecte senzill, tant teòricament com

tècnicament; perquè, encara que he trobat poca informació detallada, sí disposo de dos exemples molt

útils i clars que m’han aportat una idea general del projecte; i perquè compleix tots els requeriments i

no requereix cap tipus de material inusual ni especialitzat. Al marge de tots aquests avantatges,

considero que el projecte m’exigirà molt de treball i dedicació i que m’omplirà de satisfacció personal.

En canvi, he descartat les dues primeres opcions perquè requerien la construcció de dues estructures: el

dispositiu i el contenidor; perquè no he trobat suficient informació com per a deduir el procediment de

construcció dels dispositius; i perquè les parts mòbils dels dos projectes són tècnicament difícils de

construir i manipular i, en el cas del projecte Vivace, es requereixen uns materials inusuals i cars.

49

4.1.5. Característiques i funcionament de la maqueta

La maqueta que he de construir és estructuralment igual a la central OWC però en unes dimensions

menors. Per tant, per justificar la forma i l’estructura de la meva maqueta he d’explicar les

característiques i el funcionament de la central OWC real.

La central OWC és una central ubicada en costes amb corrents d’aigua ràpides. El funcionament de la

central OWC es basa en empènyer un fluid, en aquest cas aire, mitjançant un altre fluid que aporta el

moviment, en aquest cas les ones. El fluid comprimit accionarà una turbina i aquesta generarà

electricitat. Per a contenir i dirigir l’aire cap a la turbina caldrà una estructura anomenada cambra de

captura. Aquesta cambra és una estructura simple, formada per quatre parets, totalment tancada,

exceptuant‐ne la paret frontal més exterior, que té una obertura a una altura inferior al nivell de l’aigua,

i a la paret de la cambra de la turbina. La primera obertura permet l’entrada de l’aigua però aquest

mateix fluid impedeix la sortida de l’aire. L’ona, en arribar a la costa, fa ascendir el nivell de l’aigua a

l’interior de la cambra de captura, comprimint així l’aire que conté. Aquest aire surt expulsat a gran

velocitat per l’orifici que dóna a la turbina i l’acciona. El retrocés de l’ona que ha incidit a la cambra

produeix un descens del nivell de l’aigua. Això fa que es succioni aire per l’orifici de la turbina. Aquest

aire torna a accionar la turbina en introduir‐se a la cambra de captura. La turbina està dissenyada per

girar en el mateix sentit independentment de la direcció de l’aire, produint així un moviment continu.

Aquest funcionament es reflecteix en el següent esquema:

De les característiques i del funcionament de la central OWC real n’extrec que la meva maqueta haurà

de: contenir l’aigua, contenir l’aire dins de la cambra de captura, facilitar l’entrada i compressió de l’aire

dins de la cambra i permetre el flux de l’aire de l’exterior a l’interior de la cambra a través de la turbina.

Fig. 4.1.5.1 – Esquema estructura i funcionament d’una central OWC

50

4.1.6. Esbossos, croquis i plànol

55

4.1.7. Eines i materials

Les eines que necessitaré per realitzar la fase de construcció del meu projecte són:

EINES PER QUÈ ES FA SERVIR?

Bolígraf permanent (Negre) Marcar mides a les peces de PMMA.

Serjants Subjectar les peces de PMMA a la taula.

Ulleres de protecció Protegir els ulls al tallar qualsevol peça.

Regle (60cm) Mesurar qualsevol distància.

Caladora Tallar les peces de PMMA, s’usa amb serra metàl∙lica, en aquest cas.

Pistola de silicona Aplicar la silicona que fa d’adhesiu entre les peces.

Assecador Realitzar diverses comprovacions.

Transportador d’angles Calcular angles i mesurar l’angle d’inclinació.

Mànega Omplir d’aigua l’estructura contenidora.

Serra corona Serrar l’orifici d’entrada i sortida de l’aire al PMMA.

Trepant de columna Perforar peça de PMMA.

Tisores d’electricista Pelar el cablejat elèctric.

Llimadora elèctrica Llimar i perfeccionar els cantons de les peces.

Tornavís Fixar cargols per a l’acoblament entre l’eix principal i el del motor.

Els materials que utilitzaré en la construcció de la maqueta són els següents:

MATERIAL PER QUÈ ES FA SERVIR? QUANTITAT

Polimetilmetacrilat (PMMA) Constitueix el material principal de tota l’estructura. 1,75 m3

Silicona Es fa servir per unir i fixar tota l’estructura. 12 unitats

Díode LED (BL‐B2141) Il∙lumina i ens permet comprovar l’obtenció d’energia elèctrica.

1 unitat

Cablejat elèctric Connecta el díode LED i la turbina. 2 unitats

Hèlix Absorbeix l’energia cinètica de l’aire. 2 unitats

Eix Transmet el moviment de les hèlixs al motor. 1 unitat

Motor Transforma l’energia transmesa per l’eix en electricitat. 1 unitat

Tub de PMMA Suporta l’estructura del motor. 1 unitat

Acoblament Unir l’eix principal amb l’eix del motor. 1 unitat

56

He calculat la despesa total que invertiré en la compra de tots els materials:

MATERIAL QUANTITAT PREU UNITARI* PREU TOTAL

Polimetilmetacrilat (PMMA) 5mm de gruix 1,75m3 87,93 €/m3 153,88€

Silicona 12 unitats 0,18€ 2,20€

Díode LED (BL‐B2141) 1 unitat 0,30€ 0,30€

Cablejat elèctric 2 unitats 0,50€ 1,00€

Hèlix 1 unitat 2,60€ 2,60€

Eix 1 unitat 0,40€ 0,40€

Motor 1 unitat 3,32€ 3,32€

Tub de PMMA (0,12m 0,06m) 1 unitat 30,90 €/m 3,52€

Acoblament 1 unitat 0,35€ 0,35€

Preu total dels materials del muntatge 167,57€

*Preus extrets de cada establiment respectivament.

Els materials els he obtingut a les següents botigues:

‐ Servei Estació (C/ Aragó 270‐272; http://www.serveiestacio.com/): he comprat les peces de

polimetilmetacrilat i la silicona, presents a la fase inicial del pla de treball.

‐ RC Tecnic (C/ Calvet 63; http://www.rctecnic.com/): he comprat l’hèlix, component bastant

especialitzat.

‐ Onda Radio (C/Gran Via de les Corts Catalanes 581; http://www.ondaradio.es/): he comprat els

díodes LEDs, el cablejat elèctric, l’eix i el motor.

57

4.1.8. Pla de treball

Operació Núm. peces

Descripció Eines necessàries Material necessari

Temps emprat

1 8 Calcular, mesurar i senyalar les mides de les peces de PMMA.

Regle i bolígraf. PMMA. 25 min

2 8 Serrar les peces prèviament mesurades. Caladora i serjants.

PMMA. 60 min

3 5 Fixar i encolar les peces estructurals (base i laterals).

Pistola de silicona i cinta de pintor.

PMMA i silicona. 40 min

4 1 Comprovar que no hi hagi fugues a l’estructura contenidora.

Mànega. Aigua. 5 min

5 1 Fixar i encolar la rampa subaquàtica amb una inclinació determinada.

Transportador d’angles, pistola de silicona i cinta de pintor.


6 1 Senyalar la forma i mida de la sortida d’aire a la peça de PMMA respectiva.

Permanent, regle i compàs.

PMMA. 15 min

7 1 Serrar la sortida d’aire. Serra corona i trepant de columna.

PMMA. 10 min

8 2 Fixar i encolar la peça de PMMA de la sortida d’aire a l’estructura.

Pistola de silicona.


9 1 Fixar i encolar la rampa superior amb una inclinació determinada.

Transportador d’angles, pistola de silicona.


10 1 Comprovar que no hi hagi fugues d’aire dins la cambra de captura i que l’hèlix giri perfectament en la sortida d’aire.

Mànega i assecador.

Aigua i hèlix. 10 min

58

11 2 Fixar el tub de PMMA a la sortida d’aire. Pistola de silicona.

PMMA i tub de PVC.

10 min

12 2 Serrar una peça de PMMA amb un orifici al centre, que farà de suport del motor.

Caladora, serjants i trepant de columna.

PMMA. 20 min

13 2 Fixar la peça de PMMA a la part superior del tub de PMMA.

Pistola de silicona.

PMMA i tub de PMMA.

5 min

14 1 Introduir l’eix del motor al forat de la peça que fa de suport.

Cap eina necessària.

PMMA i motor. 5 min

15 3 Unir l’eix del motor amb l’eix principal, amb un acoblament, i aquest amb l’hèlix.

Tornavís. Hèlix, motor, eix i acoblament.

5 min

16 2 Comprovar la mobilitat i el bon funcionament de l’hèlix i el motor.

Mànega. Aigua. 10 min

17 3 Instal∙lar el cablejat elèctric i el díode LED al costat de la turbina.

Tisores d’electricista.

Cablejat elèctric i díode LED.

15 min

18 1 Comprovar el bon funcionament, les condicions de tota l’estructura i que es produeixi l’electricitat estimada.

Mànega. Aigua 15 min

59

4.2. Procediment de construcció

Operació 1: marcar les mides a les peces de PMMA. El procediment és

marcar dos punts en què la distància sigui la desitjada i després traçar

una línia entre els dos punts amb l’ajut del regle.

Operació 2: serrar les peces de PMMA amb les mides ja marcades. Amb

la peça ben subjectada, se serra amb la caladora seguint les línies fetes

prèviament amb el permanent.

Operació 3: fixar tota l’estructura contenidora amb silicona. El

procediment és aplicar la silicona ben calenta amb la pistola de silicona

als cantons de les peces que faran contacte amb les altres peces.

L’aplicació ha de ser ràpida i precisa per a què la silicona no es refredi i

no enganxi. En peces de petita mida aquest procés és molt fàcil però, en

aquest cas, amb peces de gairebé mig o un metre, el procés es complica

considerablement. Cal assegurar‐se que la primera peça està ben fixa

abans de procedir amb la següent.

Operació 4: fer una prova per veure si hi ha fugues a l’estructura

contenidora. El procediment és abocar aigua dins l’estructura amb una

mànega i observar per quins orificis surt l’aigua. Si es fa aquesta prova

en contacte amb el terra l’aigua deixa marcada la zona per on ha sortit,

facilitant així la localització de l’orifici. Un cop localitzats tots els orificis,

es recobreixen amb més silicona, preferiblement per la part interior de

l’estructura contenidora. En el meu cas va caldre realitzar aquesta prova

cinc vegades, ja que obstruir el pas a l’aigua és molt difícil.

Operació 5: fixar la rampa subaquàtica que ajudarà l’ona a penetrar

millor a l’interior de la cambra de captura. El procediment es basa en

marcar els punts on va encaixada la rampa i aplicar‐hi silicona amb el

mateix mètode anterior.

60

Operació 6: marcar les mides de l’orifici que volem fer a la peça de

PMMA. És el mateix procediment que en la primera operació però en

comptes de marcar‐ho amb el regle, el traçat es fa amb compàs.

Operació 7: serrar la circumferència que hem traçat en la peça de PMMA.

Per fer‐ho s’utilitza un trepant de columna amb una serra de corona del

diàmetre que vulguem serrar. Aquesta operació, en el meu cas, no l’he

pogut realitzar, ja que no he pogut trobar serres de corona prou grans per

tallar el diàmetre que desitjava. Per tant he hagut d’encarregar la peça a

la botiga Servei Estació, enviant un fitxer “.ai” realitzat amb el programa

Adobe Illustrator. La peça me l’han serrat amb làser.

Operació 8: fixar la peça amb l’orifici a l’estructura contenidora. Es

reprodueix el mateix procediment seguit fins ara per fixar peces de

PMMA (veure operació 3).

Operació 9: fixar l’última peça de l’estructura principal a l’estructura

contenidora. Aquesta operació no es podia realitzar fins finalitzar

la part interior de la cambra de captura. Seguim el mateix

procediment que en l’operació 5.

Operació 10: comprovar que amb el nivell d’aigua determinat a la

maqueta no hi hagi cap orifici a l’estructura que forma la cambra

de captura per on pugui sortir l’aire, exceptuant l’orifici de sortida

on es troba l’hèlix. També comprovem que l’hèlix pot girar

perfectament en l’orifici de sortida. Per fer la prova omplim d’aigua la

maqueta i amb un ventilador, o si es vol provar, amb el moviment de les

ones observem si hi ha cap altre orifici per on surti l’aire.

Operació 11: fixar el tub de PMMA a l’orifici de sortida seguint el mateix

procediment que en les altres operacions.

Operació 12: serrar i perforar una peça de PMMA que farà de suport del

motor a la part superior del tub de PMMA. Per serrar la peça seguirem

el mateix procediment que en l’operació 2 i seguidament, amb la peça

61

ben subjectada, es perfora el centre amb un trepant de columna amb la broca del diàmetre desitjat.

Operació 13: fixar la peça serrada i perforada en la part superior del tub de PMMA seguint el

procediment de l’operació 3.

Operació 14: introduir el motor en l’orifici de la peça de suport i que aquest estigui estable.

Operació 15: unir i fixar els dos eixos amb un acoblament. Si és necessari utilitzar el tornavís.

Operació 16: comprovar que la unió és rígida i correcte i que l’hèlix es pugui moure lliurement en l’orifici

de sortida.

Operació 17: instal∙lar i soldar el cablejat elèctric amb el díode LED i el motor elèctric.

Operació 18: comprovar que l’estructura està en bones condicions i que la maqueta fa el seu paper.

Observem si amb la força de les ones podem girar l’hèlix i si el motor té prou energia mecànica per

accionar un díode LED.

62

4.3. Proves i resultats

Com he comentat en el pla de treball i en el procediment de construcció per a assegurar el bon estat i

evitar errors irreversibles en la maqueta s’han de realitzar vàries comprovacions per després seguir

avançant sense haver de retrocedir cap pas. Al llarg del procediment de construcció he realitzat les

següents proves:

‐ Prova 1: Estanquitat de l’estructura contenidora

Es comprova que no hi hagi fugues per on pugui sortir l’aigua en l’estructura contenidora. Amb

una mànega aboquem aigua dins l’estructura contenidora. Deixem d’afegir aigua i observem si

hi ha cap orifici en les unions entre cada peça per on pugui sortir l’aigua. Si la prova es realitza

en el sòl, podem veure que aquest es queda moll i deixa una marca visible en la zona on hi hagi

una fuita, facilitant‐nos el treball d’ubicació de la deficiència en l’estructura. Es marca l’orifici en

l’estructura per posteriorment tapar‐lo amb més silicona. Després d’encolar s’ha d’esperar un

temps per a que la silicona es refredi i poder fer la prova i, després de fer la prova, s’ha

d’esperar un temps per a que s’eixugui l’estructura contenidora per aplicar‐hi de novament més

silicona. He hagut de realitzar cinc vegades aquesta prova per a finalment segellar

completament l’estructura contenidora.

‐ Prova 2: Segellament de la cambra de captura

Es comprova que no hi hagi fugues en la cambra de captura. La sortida d’aire per altres orificis

que no siguin el de la turbina fa disminuir el rendiment de la maqueta i la seva eficiència. Per tal

d’evitar això i aprofitar el rendiment màxim hem de segellar hermèticament la cambra de

captura. Per comprovar‐ho s’omple l’estructura contenidora amb aigua fins a assolir un nivell

d’aigua en que es bloquegi la sortida d’aire per la part inferior. Seguidament amb un assecador

comprovem si hi ha sortides d’aire en les unions de l’estructura. S’ha de vigilar que no hi hagi

contacte entre l’aigua i l’assecador. Vaig haver de realitzar aquesta prova dues vegades: en la

primera vaig observar dos orificis per on sortia l’aire i en la següent vaig comprovar que havia

cobert bé els orificis. Es comprova també amb l’assecador que l’hèlix giri sense problemes dins

el tub de PMMA de l’orifici de sortida.

63

‐ Prova 3: Mobilitat de l’hèlix

Es realitza una prova per observar que no hi hagi cap interferència entre l’eix i l’hèlix i que és

possible un moviment de gir dins el tub. També s’observa que el motor estigui ben subjectat i

que l’eix estigui completament centrat. Per a comprovar‐ho creem ones en l’aigua amb les

mans. Això ha de generar un moviment a l’hèlix i, si aquesta gira bé i amb velocitat, voldrà dir

que no hi ha cap interferència que impedeixi el moviment.

‐ Prova 4: Test final

Es fa una prova final on s’observen tots els aspectes de la maqueta i si s’obté energia suficient

per encendre un díode LED. Es realitza la prova seguint el mateix procediment que en la prova

anterior. En el meu cas, malauradament, aquesta prova no ha tingut un resultat òptim. S’ha

comprovat que el motor pot transformar energia suficient per encendre el díode LED i que

l’hèlix gira perfectament, però el corrent elèctric màxim que es pot assolir amb el moviment de

les ones de la maqueta no és suficient. Tots els aspectes de la maqueta són els desitjats però no

es pot obtenir el moment necessari.

4.4. Anàlisi i conclusió

Realitzant aquest projecte he pogut determinar que, per molt simple que sigui el funcionament i

l’estructura d’una maqueta, si es treballa amb aigua s’ha de ser molt precís i metòdic perquè contenir

aigua en un recipient és increïblement difícil. La recerca dels materials i de les peces necessàries per

muntar la maqueta ha requerit bastant de temps i anar a diverses botigues especialitzades, ja que he

constatat que es tracta d’elements que no es troben amb facilitat.

L’execució de la maqueta m’ha permès comprovar el funcionament de la central OWC, però també he

constatat que es necessita una gran estructura i molta precisió per a obtenir energia suficient per

encendre un díode LED. En aquest sentit, per exemple, aspectes com la mida i la forma de l’hèlix o el

diàmetre de l’orifici de sortida de l’aire, o el cabal d’aire que s’ha aconseguit fer sortir amb el moviment

induït de l’aigua, poden haver incidit en el fet que no hagi estat possible obtenir el moment necessari

per a encendre el díode LED.

64

5. CONCLUSIONS

65

Com a conclusió general, entenc que es pot considerar que, dels objectius que em vaig plantejar a l’inici

del Treball de Recerca, pràcticament els he assolit tots.

Des del punt de vista de l’aprenentatge teòric sobre l’energia marina, sens dubte he ampliat molt i he

aprofundit els meus coneixements inicials i, en particular, he obtingut molta informació sobre els tipus

d’aprofitament de l’energia marina. Pel que fa a l’estat actual del sector de l’energia marina, he

constatat que existeix una gran activitat de desenvolupament tecnològic i sembla que també un interès

econòmic en aquest sector però, en canvi, tot això encara no ha donat lloc de moment a una presència

significativa de l’energia marina entre els mitjans de producció d’energia.

Respecte al procés de desenvolupament dels diversos mecanismes de producció d’energia m’ha sorprès,

en primer lloc, el gran nombre i varietat dels dispositius en els quals s’està treballant. Crec que és molt

important també ser conscient de la dificultat que planteja produir aquests dispositius, tant per la seva

complexitat tecnològica, com pel temps i el cost econòmic que requereix el procés, des del plantejament

inicial del mecanisme fins que aquest està en condicions de ser objecte d’explotació comercial. Es tracta

d’un procés en el qual han de participar especialistes d’alt nivell en disciplines diverses, s’han de fer

prototips d’escala i funció diferents i s’han de realitzar nombroses proves que, a més, necessiten

d’instal∙lacions especials.

Pel que fa a les diferents tecnologies existents, he desenvolupat una opinió basada en tot l’estudi que he

realitzat i considero que els dispositius amb més futur són els que aprofiten l’energia undimotriu, ja que

l’aprofitament d’aquesta és possible a tots els oceans i mars oberts d’arreu del món i hi ha una gran

extensió de terreny aprofitable. Aquesta característica és la causa de què la majoria de països estiguin

desenvolupant la citada tecnologia, elevant‐ne l’eficiència i, per tant, la rendibilitat dels dispositius. Dins

dels dispositius que jo he analitzat, opino que els que tenen més sortida en el mercat són els projectes

Pelamis i Oyster, que presenten un funcionament relativament simple, es troben en una fase de

producció molt avançada i tenen una alta rendibilitat que els fa viables econòmicament.

Finalment, pel que fa a l’apartat pràctic d’aquest treball de recerca he d’assenyalar que, si bé he

desenvolupat correctament el plantejament i la realització de la maqueta, el resultat no ha estat

totalment satisfactori respecte als objectius proposats. Concretament, he aconseguit que el mecanisme

absorbeixi part d’energia de les ones i la transformi en energia elèctrica, amb la qual cosa he assolit la

finalitat bàsica d’exemplificar mitjançant la maqueta el funcionament de l’energia undimotriu però, en

66

canvi, no ha estat possible obtenir un moment suficient per a encendre un díode. En definitiva, he pogut

verificar que la central OWC funciona però que s’han d’ajustar amb molta precisió els elements que la

formen per tal d’obtenir el moment requerit per encendre un díode LED.

67

6. FONTS CONSULTADES

68

En general:

‐ Carlos Caballero Santos, ESTUDIO DE PLANTAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES

CON APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA DEL MAR, Treball de fi de carrera. http://e‐

archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/12153/PFC_Carlos_%20Caballero_Santos.pdf?seq

uence=1

Energia marina:

‐ Enciclopèdia online “Wikipedia, la enciclopedia libre”:

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_marina

‐ Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía:

http://www.idae.es/index.php/relcategoria.1021/id.513/relmenu.310/mod.pags/mem.detal

le

‐ Bioenciclopedia: http://bioenciclopedia.com/energia‐marina/

‐ “European Marine Energy Centre LTD”: http://www.emec.org.uk/marine‐energy/wave‐

developers/

Energia mareomotriu:

‐ El Blog de la Energía Sostenible: http://www.blogenergiasostenible.com/energia‐

mareomotriz‐mundo‐espana/

‐ El Blog de la Energía Sostenible: http://www.blogenergiasostenible.com/ventajas‐

inconvenientes‐energia‐mareomotriz/

‐ Energies alternatives: http://energiesalternatives.weebly.com/central‐maeomotriu.html


http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mareomotriz

‐ Blog “Fieras de la Ingenieria”: http://www.fierasdelaingenieria.com/las‐plantas‐de‐energia‐

mareomotriz‐mas‐grandes‐del‐mundo/

Energia undimotriu:

‐ Pàgina Web “Energias como bienes comunes”:

http://www.energias.bienescomunes.org/2012/10/12/que‐es‐la‐energia‐undimotriz/#more‐

465

‐ Pàgina Web “Energías Renovables”:

http://energiasrenovablesunig9.weebly.com/energiacutea‐undimotriz.html

‐ Infografia “Consumer Eroski: Energía Undimotriz”: http://meteolot.com/anim/energia‐

undimotriu.swf

‐ Pàgina Web “Tecnalia: energies marinas”:

http://www.energiasmarinas.es/cas/energiamarina_energiadelasolas_1.aspx

69

Energia dels corrents:

‐ Pàgina Web “Tecnalia: energías marinas”:

http://www.energiasmarinas.es/cas/energiamarina_corrientesmarinas.aspx


http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_las_corrientes_marinas

Energia osmòtica:

‐ PDF de la revista “Energías renovables en el medio marino”: http://www.revista‐

anales.es/web/n_14/pdf/seccion_8.pdf

‐ Pàgina Web “Tecnalia: energies marinas”:

http://www.energiasmarinas.es/cas/energiamarina_gradientesalino.aspx

Energia mareotèrmica:

‐ El Blog de la Energía Sostenible: http://www.blogenergiasostenible.com/plantas‐energia‐

maremotermica‐mas‐grandes‐mundo/

Vivace

‐ Pàgina Web de la Universitat de Michigan: http://www.umich.edu/search/keywords/vivace/

‐ Pàgina Web oficial de Vivace: http://www.vortexhydroenergy.com/

‐ Blog sobre “La Tecnología del Pez”: http://www.biodisol.com/tecnologia/la‐tecnologia‐del‐

pez‐genera‐energia‐de‐remolinos‐en‐los‐cursos‐de‐agua‐energias‐alternativas‐

investigacion‐e‐innovacion/

‐ Pàgina Web “ASME”: https://www.asme.org/engineering‐topics/articles/arctic‐

engineering/out‐of‐the‐vortex

‐ PDF d’un treball d’un informe final “Design of a Power Take Off System

‐ for the VIVACE Generator”:

http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/58692/me450w08project10_rep

ort.pdf?sequence=1

‐ PDF de la presentació “The VIVACE converter”:

http://webarchive.nced.umn.edu/system/files/bernistas_presentation.pdf

‐ Pàgina Web de la Universitat de Michigan “Michael Bernitsas”:

http://name.engin.umich.edu/people/michael‐m‐bernitsas‐ph‐d/

Weptos

‐ Pàgina Web oficial de “Weptos”: http://www.weptos.com

Pelamis

‐ Pàgina Web oficial de “Pelamis”: http://www.pelamiswave.com/

‐ Enciclopèdia online “Wikipedia, la enciclopedia libre”: http://ca.wikipedia.org/wiki/Pelamis

70


http://en.wikipedia.org/wiki/Richard_Yemm

Oyster

‐ Pàgina Web oficial de “Aquamarine Power”:

http://www.aquamarinepower.com/technology/how‐oyster‐wave‐power‐works/


http://en.wikipedia.org/wiki/Oyster_wave_energy_converter

Powerbuoy

‐ Pàgina Web oficial de “OPT”: http://phx.corporate‐ir.net/phoenix.zhtml?c=155437&p=irol‐

IRHome

‐ Pàgina Web oficial de “OPT”: http://www.oceanpowertechnologies.com/mark3.html

‐ Pàgina Web “Moris Arroes”: http://www.morisarroes.es/powerbuoy‐el‐piston‐marino/

Wave Dragon

‐ Pàgina Web oficial de “Wave Dragon”: http://www.wavedragon.net/index.php

‐ PDF del llibre “Ocean Wave Energy: Current Status and Future Prespectives”:

http://books.google.es/books?id=XVBNCexCjoUC&pg=PA324&lpg=PA324&dq=wave+dragon

+inventor&source=bl&ots=160O4IxCsC&sig=j7l46es9ises1SCs‐

_cHJZzG1Ok&hl=ca&sa=X&ei=‐

ZtGVP2DL8riaovlgugM&ved=0CDMQ6AEwAg#v=onepage&q=wave%20dragon%20inventor&

f=false

Projecte columna oscil∙lant

‐ Vídeo online a la pàgina “Youtube” de “OWC Simulation”:

https://www.youtube.com/watch?v=0OZAqRNnnKc

‐ Vídeo online a la pàgina “Youtube” de “OWC Simulation”:

https://www.youtube.com/watch?v=mVQ3ZTli_Hs

‐ PDF de “FullWatt”: http://www.fullwat.com/documentos/00379‐LNK02440.pdf

‐ Pàgina oficial de “OWC”: http://owcwaveenergy.weebly.com/

‐ Pàgina Web “Gencat”:

http://www20.gencat.cat/docs/ptop/Home/Departament/Actuacions/Actuacions%20dR+D

+i/Eixos%20rdi/actuacions/mes%20enlla/imatges/Mutriku%20funcionament.png

L'energia marina

Documents

Transcript of L'energia marina