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A veces la innovación viene de lugares improbables, y el dispositivo de energía de las olas que cambiará el panorama en el futuro puede haber nacido en un garaje de Colorado
Energía renovable08/12/2020Como fuente potencial de energía renovable, la energía de las olas o energía undimotriz, es tan prometedora como el mar mismo. Sin embargo, para que esta nueva y emocionante tecnología haga olas en nuestra mezcla de generación de energía futura, las matemáticas deben sumar.
El investigador del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (National Renewable Energy Laboratory, NREL), Scott Jenne, puede haber acercado la industria de la energía mareomotriz un poco más a la factibilidad con su diseño de una bomba de olas inflable, fiable y fácilmente transportable, que puede soportar grandes cargas hidrodinámicas y requiere una instalación y un mantenimiento mínimos para arrancar.
El viaje de Jenne comenzó alrededor de una pizarra con el investigador del NREL y co-inventor Yi-Hsiang Yu. Juntos, hicieron una tormenta de ideas sobre las configuraciones iniciales y las técnicas de modelado. Jenne se puso a trabajar en su propio garaje, donde construyó la primera iteración del dispositivo en su tiempo libre para verificar algunas de sus primeras suposiciones.
El prototipo resultante permitió a Jenne asegurarse el premio "Acelerar los Inventos al Mercado" (Accelerating Inventions to Market, AIM) de la Oficina de Transferencia de Tecnología del NREL. La subvención financió los esfuerzos iniciales de modelado y validación que ayudaron a mover su concepto de dispositivo de energía de las olas desde el prototipo hacia la patente.
La experiencia de Yu en el modelado numérico fue crucial para desarrollar un modelo inicial del dominio de la frecuencia que el equipo utilizó para evaluar esta tecnología específica. Evaluaron el diseño en tres tamaños diferentes (1 metro [m], 10 m y 20 m de diámetro) y evaluaron el dispositivo en función de los parámetros potenciales de extracción y ajuste de energía.
En el análisis que se realizó a continuación se comprobó que la bomba de olas inflables funcionaba de manera similar a los dispositivos convencionales de energía mareomotriz de absorción puntual, al tiempo que proporcionaba parámetros de sintonización adicionales.
Concretamente, la sintonización de la tasa de resorte y el volumen de aire permite una control adicional para los diferentes estados del mar, en lugar de depender del control de la toma de fuerza activa o de añadir masa a este sistema, como sería el caso de los dispositivos tradicionales. Estos beneficios añadidos sugieren que puede haber oportunidades para que este dispositivo satisfaga una amplia variedad de aplicaciones de mercado.
El NREL está investigando el uso de un conjunto de materiales para la energía marina, incluyendo compuestos reciclables y convertidores de energía de material flexible distribuido.
Construida con materiales flexibles de bajo costo, la bomba inflable de olas puede absorber la energía de las olas a través de presiones variables en o debajo de la superficie del agua. Este dispositivo absorbe la energía a través de la presión distribuida alrededor del cuerpo flexible y transfiere la energía a un único lugar que es fácil de aprovechar, en este caso, el diafragma.
El diseño emplea materiales baratos, como el caucho o las telas recubiertas de caucho, para sustituir a los materiales rígidos más caros y difíciles de transportar, como el acero y las estructuras compuestas.
Un diafragma con una rigidez de resorte es fundamental para este diseño único. El sistema transfiere energía, en forma de presión de aire, a este diafragma, que funciona como una bomba de desplazamiento positivo. La rigidez del resorte del diafragma proporciona la fuerza de restauración necesaria para completar el ciclo.
Cuando una ola pasa por encima del dispositivo sumergido, comprime la cámara de aire y expande el diafragma, que empuja el agua fuera del dispositivo a través de una válvula de retención unidireccional.
Cuando se reduce la presión en la cámara, el resorte del diafragma devuelve el agua al dispositivo a través de otra válvula de retención mientras que simultáneamente vuelve a inflar la cámara de aire para que el proceso pueda comenzar de nuevo.
El diseño del dispositivo se guió por las áreas clave que actualmente afectan a la asequibilidad de la energía de las olas: la eliminación de la carga, la fabricación y la instalación. El diseño de Jenne difiere de otros dispositivos de absorción de energía de las olas en varios aspectos:
Las aplicaciones potenciales de este nuevo e innovador equipo son enormes, desde la desalinización hasta la instalación en pequeña escala en aguas poco profundas, pasando por las operaciones cerca de la costa y más.
En el futuro, el equipo de Jenne tiene como objetivo asegurar fondos adicionales para el modelado y la prueba del dispositivo. El equipo quiere centrarse en el ajuste fino del mecanismo de resorte, produciendo conceptos que puedan funcionar bien en configuraciones compactas. Al equipo también le gustaría trasladar su trabajo del laboratorio a unos pocos pasos más cerca del mar con una validación de tanque de la bomba inflable de olas.
El equipo del NREL espera que el avance de este dispositivo pueda ayudar a los futuros desarrolladores de energía marina, permitiéndoles construir a partir de los datos resultantes y utilizar el dispositivo y las lecciones aprendidas de su desarrollo como una línea de base para avanzar en los futuros conceptos de energía de las olas.
Fuente: World Energy Trade (.com)
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