Enerxía undimotriz

A enerxía undimotriz é o transporte da enerxía producida polo movemento das ondas e a súa captación para aplicala en facer un traballo útil; por exemplo, para a xeración de electricidade, a desalinización, ou o bombeo de auga (en depósitos). É unha fonte de enerxía renovable menos coñecida e estendida cá maremotriz, pero cada vez aplícase máis.

Dúas das 3 P-750 máquinas no porto de Peniche, Portugal

Conceptos físicos

Cando un obxecto flota sobre unha onda experimenta unha traxectoria elíptica.

Movemento dunha partícula sobre as ondas dun océano.
A = Auga profunda. O movemento orbital das partículas dun fluído diminúe rapidamente ao aumentar a profundidade debaixo da superficie.
B = Auga superficial (o solo oceánico atópase agora en B). O movemento elíptico das partículas dun fluído aplánase coa diminución da profundidade.
1 = Dirección de propagación.
2 = Crista da onda.
3 = Val da onda.

Véxase tamén: Enerxía, Potencia e Traballo mecánico.

As ondas son xeradas polo vento que pasa sobre o mar: sempre que as ondas se propagan máis lentas que a velocidade do vento situado xusto enriba delas, hai unha transferencia de enerxía dende o vento ata as ondas máis enerxéticas. Tanto as diferenzas de presión entre o barlovento e o sotavento da crista dunha onda como a fricción sobre a superficie da auga pola cizalladura do vento, causan o crecemento das ondas. A altura das ondas increméntase cando aumenta:

• A velocidade do vento.
• A duración do vento.
• A distancia do mar aberto.
• A profundidade da auga.

Xeralmente, as ondas grandes son as máis potentes. En concreto, a onda de enerxía vén determinada pola altura das ondas, a velocidade de onda, a lonxitude de onda e a densidade da auga.

O movemento oscilatorio é máis elevado na superficie e diminúe coa profundidade. Porén, para as ondas estacionarias cerca da costa, a súa enerxía tamén está presente a gran profundidade polas oscilacións de presión, que produce microsismos. Estas flutuacións de presión a maior profundidade son demasiado pequenas para resultar interesantes dende o punto de vista do poder da onda.

As ondas propáganse na superficie do océano, e a súa enerxía tamén se transporta horizontalmente coa velocidade de grupo. A media de taxa de transporte da enerxía das ondas a través dun plano vertical paralelo á crista dunha onda chámase fluxo de enerxía ou poder dunha onda.

Unha das propiedades características das ondas é a súa capacidade de desprazarse a grandes distancias sen apenas perda de enerxía; por iso, a enerxía xerada en calquera parte do océano acaba no bordo continental. Deste modo a enerxía das ondas concéntrase nas costas.

Fórmula da enerxía das ondas

En augas profundas, se a profundidade da auga é maior que a metade da lonxitude de onda, o fluxo de enerxía das ondas é

$P={\frac {\rho g^{2}}{64\pi }}H_{m0}^{2}T\approx \left(0.5{\frac {\text{kW}}{{\text{m}}^{3}\cdot {\text{s}}}}\right)H_{m0}^{2}\;T,$

onde

• P é o fluxo de enerxía das ondas por unidade de lonxitude de crista da onda (kW/m);
• H_m0 é a altura representativa da onda (en metros), medid polas boias e a onda precedida polos modelos de predición. Por definición, H_m0 é catro veces a desviación estándar da altitude da superficie da auga;
• T é o período das ondas (en segundos);
• ρ é a densidade da masa de auga (kg/m³), e
• g é a intensidade do campo gravitatorio (m/s²).

Dispositivos

Existen diversos dispositivos para captar a enerxía procedente das ondas. Podemos agrupar estes sistemas en dous grupos:

- Activos: os elementos da estrutura móvense ao golpear as ondas e extráese a enerxía utilizando os movementos que provocan as partes móbiles e as partes fixas:

• Un aparato flotante de partes articuladas que obtén enerxía do movemento relativo entre as súas partes. Chámase Pelamis, pola serpente mariña Pelamis platurus. Instalada xa en Portugal, estímase que a cantidade de enerxía obtida por 30 destes sistemas, podería abastecer aproximadamente 20.000 fogares cun consumo medio europeo. Pódense conectar varios dispositivos xuntos e chegar á costa a través dun só cable submarino.
• O dispositivo convertedor Wavedragon ("O dragón das ondas"). Trátase dun dispositivo flotante grande, deseñado para capturar e concentrar ondas. As ondas soben unha rampla a un depósito elevado mediante os brazos da plataforma; alí a auga recollida fará xirar as turbinas instaladas. A rotación destas xera a electricidade. Esta construción alcanza os 250 metros, está composta por dúas ás ou brazos de 126 metros, pesa máis de 150 toneladas, ás que hai que sumar outras 87 toneladas de peso que se conseguen coa auga e así obter o peso ideal para que a plataforma poida traballar.

- Pasivos: a estrutura está fixa ao fondo do mar ou na costa e a enerxía extráese directamente do movemento da auga:

• Un aparato ancorado ao fondo e cunha boia de mar aberto unida a el cun cable. O movemento da boia utilízase para mover un xerador. Outra variante é ter a maquinaria en terra e as boias metidas nun pozo comunicado co mar. Son os dispositivos de tecnoloxía OPT.
• Unha cámara grande de aire instalada sobre o fondo do mar, polo que non utiliza a onda superficial para a xeración de enerxía. A parte superior da cámara de aire móvese continuamente de arriba a abaixo, mentres que a parte inferior permanece nunha posición fixa. A variación periódica da presión nunha onda inicia o movemento da sección superior. Un exemplo disto son os osciladores de onda de Arquimedes.

Vantaxes e desvantaxes

As instalacións undimotrices requiren un alto investimento e un maior desenvolvemento tecnolóxico. Os seus responsables deben mellorar en varias cuestións, como a súa eficiencia ao aproveitar o movemento non lineal e esquivo das ondas, ou a súa resistencia ao embate destas, e todo iso cun custo asumible. Por iso, as instalacións deste tipo aínda non son competitivas.

Por outra banda, a tecnoloxía undimotriz presenta incluso máis vantaxes que outras renovables: trátase dunha enerxía constante e inesgotable, xa que sempre hai ondas, e o seu impacto no contorno tamén é menor.

En España

En España inda non se aproveita este tipo de enerxía de forma comercial. En Cantabria e no País Vasco estanse desenvolvendo proxectos de centrais piloto que utilizan a forza das ondas en Santoña e en Mutriku.

Santoña (Cantabria)

O seu funcionamento baséase no aproveitamento da enerxía da oscilación vertical das ondas a través dunhas boias eléctricas que se elevan e descenden sobre unha estrutura similar a un pistón, na que se instala unha bomba hidráulica. A auga entra e sae da bomba co movemento e impulsa un xerador que produce a electricidade. A corrente transmítese á terra a través dun cable submarino. Iberdrola, a promotora, instalará 10 boias somerxidas a unha profundidade de 40 metros, a unha distancia da costa entre 1,5 e 3 quilómetros, ocupando unha superficie duns 2000 km². As boias teñen unha potencia total de 1,5 MW, e soben e baixan ao vaivén das ondas, enrolando e desenrolando un cable que move un xerador de enerxía. Segundo os seus promotores, as principais vantaxes deste sistema son a súa seguridade, ao atoparse somerxido, a súa maior durabilidade e un impacto ambiental mínimo. En España estase utilizando tamén na zona costeira de Mora de Rubielos, que xa conta cunhas 40 boias.

Véxase tamén

Bibliografía

• A enerxía maremotriz^{[Ligazón morta]}
• Blog sobre Ciencias da Terra
• A enerxía das ondas

Ligazóns externas

• Animación flash que explica a enerxía undimotriz (en castelán)