Las olas siempre están en movimiento y por ello son una excelente oportunidad para producir energía renovable

A veces tenemos cosas debajo de los ojos pero no las vemos, al igual que siempre tenemos el mar visto en clave algo restringida, utilizado para la navegación, la pesca, las vacaciones, pero casi nunca lo hemos visto como fuente de energía.

Si la energía renovable producida por el viento o el sol puede tener pérdidas de producción, por periodos de ausencia de corrientes de viento, o debido a la cobertura del cielo, que reduce la radiación solar, la del movimiento de las olas es, entre las mencionadas, la más constante y continua.

Desde hace unos años se están realizando experimentos sobre cómo poder generar electricidad renovable a partir del mar, minimizando el impacto ambiental impacto y dando independencia energética incluso a pequeñas islas, alejadas de la red eléctrica que se produce en el continente.

La crisis energética surgida, primero por la pandemia del Covid y posteriormente por la guerra ruso-ucraniana, ha dado un fuerte impulso a la explotación y estudio de nuevos sistemas sostenibles de producción de energías renovables.

De hecho, el mar representa una de las principales fuentes de energía renovable sin explotar del planeta: ENEA y RSE han calculado que si aprovechando la energía suministrada por los océanos (movimiento de las olas, mareas, salinidad y gradiente térmico) obtendríamos unos buenos 80.000 TWh, es decir, unas cinco veces la demanda anual de electricidad de todo el mundo.

Otras estimaciones sitúan este valor en 130 000 TWh. Solo el componente de las olas, en las estimaciones más conservadoras, ronda los 2 TW a nivel mundial, lo que corresponde a unos 18.000 TWh al año, casi igual a la demanda eléctrica anual del planeta.

Nuestro sistema ISWEC (Inertial Sea Wave Energy Converter) hace exactamente eso: convierte la energía de las olas del mar en energía eléctrica, haciéndola inmediatamente disponible para plantas en alta mar o alimentándolo a la red eléctrica para alimentar comunidades costeras e islas pequeñas.

ISWEC fue desarrollado junto con Wave for Energy S.r.l., una empresa derivada del Politécnico de Turín. El sistema consta de un casco flotante sellado con un par de sistemas giroscópicos en su interior conectados a otros tantos generadores.

Giroscopios, grandes volantes que giran continuamente, tienden a mantener fijo su eje de rotación generando una fuerza perpendicular al eje para oponerse a fuerzas que tienden a modificarlo.

Este fenómeno se conoce como precesión giroscópica. Las olas hacen que la unidad cabecee, anclada al lecho marino, pero libre de moverse y oscilar.

El cabeceo del casco es interceptado por los dos sistemas giroscópicos: estos están conectados a otros tantos generadores que producen electricidad. Una solución simple, con un corazón de alta tecnología.

De la planta piloto a la aplicación de ISWEC para la isla de Pantelleria

ISWEC es perfecto para suministrar electricidad a islas más pequeñas que no están conectadas a la red principal, comunidades costeras e infraestructura en alta mar, como plataformas de petróleo y gas.  

La primera planta piloto se instaló en Rávena en marzo de 2019, conectada a nuestra plataforma PC80 e integrada con un sistema fotovoltaico.

Al final de la campaña experimental, la planta fue desmantelada en septiembre de 2022. Este tipo de aplicación aumenta la autosuficiencia energética de las estructuras ubicadas en un mar medioambiente, y quizás en contextos geográficos en los que el suministro eléctrico no se da por descontado.

En febrero de 2023, Eni completó la instalación del primer dispositivo ISWEC en el mar Mediterráneo, a 800 metros de la costa de Pantelleria.

Números ISWEC en Pantelleria

El modelo ISWEC instalado frente a Pantelleria consta de un casco de acero de 8x15 m que alberga el sistema de conversión de energía, que consta de dos unidades giroscópicas de más de 2 m de diámetro cada uno.

El dispositivo se mantiene en posición, a una profundidad de 35 m, mediante un amarre especial autoalineable según las condiciones climáticas y del mar, compuesto por tres líneas de amarre y un swivel (junta giratoria), mientras que la electricidad producida se lleva a tierra a través de un cable eléctrico submarino.

El dispositivo será capaz de alcanzar un pico de 260 kW de producción de energía de las olas y también tendrá el propósito de adquirir datos para optimizar la diseño de nuevos dispositivos.

Además de las olas, el mar puede proporcionar energía limpia de muchas otras formas

Para estudiar y aprovechar al máximo el potencial energético de los mares y océanos, en colaboración con el Politécnico de Turín, hemos creado MÁS – Marine Offshore Laboratorio de Energías Renovables: un laboratorio íntegramente dedicado al desarrollo de tecnologías para explotar el movimiento de las olas, pero también las corrientes oceánicas, las mareas y los gradientes de sal, así como para mejorar la energía eólica y solar en alta mar.

Nuestro compromiso con el desarrollo del sector de las energías renovables marinas se ha visto reforzado con nuestra entrada, como socio principal, en Ocean Energy Europe (OEE) , la mayor organización europea para el desarrollo de la energía oceánica.

Un encargo que nos permite contribuir a la definición de líneas estratégicas para el desarrollo y comercialización de soluciones tecnológicas para la producción de energías renovables en un entorno offshore.

El desafío técnico

La energía de las olas es la más constante de las renovables: a diferencia del sol y el viento, el mar actúa de forma continua.

Esta energía es también la más “densa” porque concentra la producida por el viento y la derivada del calentamiento de la atmósfera debido al sol.

Los principales aspectos a resolver asociados a ISWEC fueron dos: la corrosión por sal y la optimización del funcionamiento del dispositivo ya que varía la intensidad de las ondas.

Ambas han sido superadas ya que las partes móviles y delicadas están dentro del casco sellado, completamente aislado del agua salada, mientras que el funcionamiento de los sistemas giroscópicos que La potencia de los dos generadores se optimiza mediante un sistema que responde a las diferentes condiciones meteorológicas y del mar.

ISWEC tiene un componente activo en el proceso de captura de energía, el cual es regulado por la velocidad de rotación del volante y el par del generador y permite adaptar la inercia del casco a la longitud de onda del mar que lo golpea.

Esta característica, implementada por primera vez en el mundo por Eni en un prototipo a gran escala, es el verdadero punto de discontinuidad respecto de hecho, con otros sistemas de captura, es posible variar la inercia del dispositivo como si estuviéramos modificando sus dimensiones, obteniendo efectivamente un sistema de geometría variable virtual.

Integración a gran escala

ISWEC es un ejemplo del trabajo en equipo que genera cada una de nuestras tecnologías propietarias. En este caso, uno de los retos tecnológicos más delicados a resolver fue el dimensionamiento del sistema giroscópico para optimizar su respuesta a las condiciones locales del mar, paso fundamental para explotar esa disponibilidad constante que constituye el característica más interesante del movimiento ondulado.

Implicaba analizar y cruzar grandes cantidades de datos de diferentes fuentes, datos meteorológicos y relacionados con el funcionamiento de la máquina.

La ayuda ha venido de HPC4 y HPC5, nuestras supercomputadoras: gracias a su poder de cómputo, usamos modelos matemáticos avanzados para elaborar fórmulas de respuesta adecuadas para cada clima y situación del mar.

Otra adición tecnológica a ISWEC fue la instalación de paneles fotovoltaicos en la cubierta del casco que ofrecen una gran captura de recursos solares.

Además, la integración entre nuestra gente y estructuras y el MORE Lab es particularmente profunda y diversificada. El laboratorio, de hecho, tiene su sede en el Politécnico y emplea investigación infraestructuras del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial e interfaces con el Marine Virtual Lab en el Green Data Center de Ferrera Erbognone, que utiliza el superordenador HPC5.

MORE Lab también se conecta con el sitio de Pantelleria, donde ISWEC está conectado a la red eléctrica de la isla.

El ISWEC de Pantelleria contribuye al objetivo de independencia energética de la isla y a la eliminación del impacto paisajístico potencial causado por cualquier instalación industrial en la isla.

A plena capacidad, el MORE Lab emplea alrededor de 50 investigadores que colaboran con nuestra gente, para un rápido crecimiento de conocimientos específicos y para la finalización industrial de tecnologías. .

El centro también cuenta con un tanque de prueba naval y laboratorios de última generación. Al mismo tiempo, el Politécnico de Turín ha activado una cátedra específica sobre "Energía del Mar" para formar ingenieros especializados en el diseño, implementación y uso de nuevas tecnologías que se desarrollarán directamente en el laboratorio.

El impacto en el medioambiente

Aunque diferentes, todos los asentamientos marítimos se parecen porque tienen necesidades similares. Una pequeña isla habitada no es tan diferente de una plataforma.

Por esta razón es posible suministrar electricidad a partir de fuentes renovables a las comunidades que viven en islas pequeñas.

Además, ISWEC se puede integrar perfectamente con otras soluciones de producción de energías renovables en el sector offshore, como por ejemplo la eólica, en cuanto a ambos sistemas de conexión. a la red eléctrica e integración en un espacio marítimo, maximizando la conversión de la energía disponible.

Otra ventaja de esta tecnología es la reducción considerable del impacto en el paisaje ya que el dispositivo solo emerge aproximadamente 1 metro por encima del agua nivel.

Traducción automática. Nos disculpamos por cualquier inexactitud. Artículo original en italiano

Fuente Eni