domingo, 8 de abril de 2018

Energía de las corrientes marinas y undimotriz en un mismo dispositivo


Este texto se centra en la última solución propuesta de un dispositivo de conversión de energía oceánica flotante (FOECD) capaz de capturar tanto energía de las olas como corriente marina.

El FOCED diseñado por el Instituto de Tecnología de Ningbo (NIT), Universidad de Zhejiang, que se desplegó en el Mar de China Oriental cerca de la ciudad de Ningbo, incluye: la boya flotante y las piezas de conexión, las partes de captura de la corriente marina, componentes de transmisión y conversión de energía hidráulica, las partes de almacenamiento de energía hidráulica, las piezas de control y generación eléctrica, el dispositivo de conversión de energía marina actual y la plataforma flotantante tipo catamaran. Debido al hecho de que la mayoría de los sistemas de generación de energía oceánica pueden ser fácilmente destruidos por mares extremos, la plataforma puede ser remolcada para evitar dichas condiciones. El principio de trabajo de FOECD se basa en acoplar la conversión de la energía de las corrientes marinas y la generación de energía de las olas. Cuando solo hay energía de las olas, las boyas flotantes oscilan verticalmente alrededor del eje; las bombas absorben el aceite hidráulico de baja presión del tanque de aceite y bombean el fluido hidráulico de alta presión al acumulador. Cuando solo hay energía de marea, las palas de la turbina gira en una cierta dirección y la bomba del rotor girará a alta velocidad a través de los engranajes elevadores. Esto absorbe el fluido hidráulico de baja presión y lo bombea a alta presión, donde la línea de alta presión es la misma que la conversión de energía de las ola. Cuando olas y corrientes ocurren al mismo tiempo, tanto la bomba de pistón como la bomba de rotor trabajan juntas, y dos arboles de fluido de alta presión se juntan en una sola línea. El aceite hidráulico de alta presión se almacena inicialmente en el acumulador hidráulico. Cuando la presión del aceite alcanza cierto umbral, se libera el aceite a alta presión, abriendo una válvula de control de flujo proporcional desde el acumulador al motor hidráulico para accionar el generador eléctrico, que girará con una velocidad de diseño constante. Si la presión del aceite hidráulico cae a un cierto valor, la válvula proporcional se apagará por completo, y así las entradas de energía de la onda se conservarán en el acumulador cíclicamente. Al hacer esto, se completa el ciclo de conversión de las entradas de energía de las olas y corrientes en una salida eléctrica estable, y la electricidad se carga en baterías para su almacenamiento.

El esquema del FOECD consiste en los siguientes bucles principales del subsistema: captura de energía de las olas, captura de energía de las corrientes, almacenamiento de energía hidráulica, generación eléctrica y control. La parte de captura de energía de las olas incluye boyas de oscilación y bombas de pistón para convertir la energía mecánica en energía hidráulica. Se utilizan cuatro válvulas de retención para establecer un circuito de puente hidráulico, que convierte los dos flujos opuestos de aceite hidráulico en un suministro de una sola dirección. La parte de las corrientes marinas incluye, una turbina montada en el eje horizontal, una turbina con tres alabes, el reductor de velocidad y la bomba del rotor. La parte de almacenamiento de energía hidráulica consiste principalmente en el acumulador, el circuito de descarga, los instrumentos de presión y los sensores del caudalímetro. La parte de generación eléctrica consiste en el motor hidráulico y el generador eléctrico, y la parte de control incluye el sensor de presión, el medidor de flujo y la válvula de control de flujo proporcional, que se utiliza para regular la caída de presión y el caudal del aceite hidráulico a través del motor. Algunas escalas y caracteres principales de FOECD son los siguientes:
  • El ancho y la altura totales de la plataforma flotante son 14 x 13 x 5.5 m, respectivamente. El cuerpo de la plataforma tiene tres partes o capas: las cabinas inferiores son tanques de agua para ajustar el calado de la plataforma (catamarán); la capa intermedia es donde se disponen los convertidores; el superior es la sala de control.
  • La plataforma flotante puede elevarse y/o hundirse unos 3 m bombeando agua desde el tanque de agua, lo que también es conveniente para verificar el estado de las boyas oscilantes y las palas de la turbina.
  • Teniendo en cuenta que las palas de la turbina deben orientarse en la dirección del flujo de agua, se adopta el amarre de punto fijo en el FOECD. Cuando la dirección actual cambia, la plataforma puede ajustar su posición automáticamente.
  • La plataforma flotante se puede remolcar a la bahía u otros lugares seguros para evitar tifones u otras condiciones severas. También se puede remolcar para las operaciones de mantenimiento en puerto.
  • La plataforma puede remolcarse a áreas con abundante energía oceánica o a áreas cercanas a una isla para cubrir problemas de subministro electrico.




Source:
Song, R.; Zhang, M.; Qian, X.; Wang, X.; Ming Dai, Y.; Chen, J.; A Floating Ocean Energy Conversion Device and Numerical Study on Buoy Shape and Performance. Mar. Scien. and Engin. 2016.
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