Energía del mar:

esfuerzos del CEMIE-Océano

para extraer energía del oleaje

Dr. Manuel Gerardo Verduzco Zapata

Facultad de Ciencias MarinasManzanillo, Colima, México.manuel_verduzco@ucol.mx+52 (314) 33 11 205

Contenido

Introducción

CEMIE-Océano

Sub-proyectos de las líneas OLE-1, OLE-2 y OLE-3

Proyectos comerciales en México

Comentarios finales

• Producción

energética

Fuentes primarias:

petróleo, carbón y gas

natural.

Principal causa de

contaminación del aire.

Millones de personas

carecen de acceso al

servicio.

¿Energía de fuentes

renovables?

Generación de energía

Deepwater Horizon

CEMIE’S

México adquirió un compromiso nacional en el 2012 con la Ley General de Cambio Climático.

35% de la energía del país deberá ser suministrada a través de energías alternativas al combustible fósil al 2024

Energías renovableso Hidráulica

o Geotérmica

o Solar

o Eólica

o Biomasa

o Océano

Oleaje (undimotriz)

Mareas y corrientesmarinas

Gradiente térmicoy salino

o CEMIE-s

o Geo

o Sol

o Eólico

o Bio

o Océano

Mérida-Saltillo-Guadalajara

Problemáticao ¿Cuál es la disponibilidad

energética actual y futura en

México?

o ¿Cuáles son los límites de

extracción con afectación

mínima ambiental?

o ¿Cuáles son los sitios de alto

potencial energético?

o ¿Cómo preservar el alto valor

ambiental (p.e. Golfo

California)?

o Consideración de eventos

extremos en el desarrollo de

tecnologías de energía del

océano.

Línea estratégica OLE-1

Evaluación de la disponibilidad de la energía y la

potencia de las olas: Determinación de las condiciones

medias y extremas de oleaje en la zona costera.

*Línea a cargo del Dr. Francisco Javier Ocampo Torres y del grupo de

oleaje del CICESE, Ensenada, México.

• Implementación de modelo global de

oleajeWWIII.

•Mayor potencial energético en 40°-

70° N y 30°-70° S. Potencia entre 70

y 120 kW/m.

•20-40 kW/m en zona tropical.

•En invierno (DEF) máximos de 70-

120 kW/m en hemisferio norte.

•En verano (JJA) llega a 120 kW/m en

hemisferio sur.

Altura significante promedio Variabilidad interanual de altura significante

Potencia promedio del oleaje Promedio de variabilidad interanual de la potencia

Línea estratégica OLE-2

Implementación integrada y evaluación del desempeño

en campo de convertidores de energía de oleaje.

Video: Luis Iván Castillo Agustín

Elaboración de diseños conceptuales de prototipos CEO

CEO-PSG-CICESE CEO-PALANCA-SS DINA-UNAMElementos principales• Plataforma inferior:

• Una base rectangular fijada alpiso marino

• Doble tubo.• Plataforma móvil:

• Boya• Palanca• Cable

• Generador:• Cable de tracción• Peso de restitución

Elementos principales:• Plataforma superior

• Plataforma• Mecanismo hidromecánico.• Cable

• Plataforma inferior• 4 pilares fijados al piso marino• Boya anclada a los pilares.

Elementos principales:• Plataforma móvil superior:

• Flotadores BOC• Brazos• Rótulas unidas a generadores

lineales• 6 patas simétricamente ubicadas:

• Generadores lineales.• Plataforma fija inferior:

• Rótulas unidas a patas.

Diseño de un modelo 3D de CEO-PSG con el software

CAD 3D SolidWorks.

Impresión de CEO-PSG 1:25 con impresora 3D BCN

SIGMA, con material PLA

Se contempla probar el dispositivo CEO-PSG 1:25 en el

canal de olas del laboratorio de Hidráulica Marina, de la

Facultad de Ciencias Marinas de la Universidad de

Colima.

• El CEO-Palanca 1:20 se probó en el canal de

oleaje de Costas y Puertos del Instituto de

Ingeniería.

• Se realizaron pruebas de estabilidadestructural, potencia y eficiencia degeneración con cada arreglo del sistema bajolas condiciones de oleaje listadas en la tabla.

Hs (m)

T (s)

Oleaje 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

1.

6 1.7

1.

8 1.9 2.0

2.

1

2.

2

Regular

0.050 91 81 66 68 59 60 47 42 45 41 34 38 43 31 27

0.075 130 120

10

4 101 89 92 75 80 75 71 58 66 73 61 52

0.100 168 161 144

14

0 115 107 102 98 87 91 83 90 102 82 77

Irregular

0.050 31 34 32 31 29 29 27 25 23 20 19 19 23 18 15

0.075 64 69 63 66 68 63 58 56 52 47 46 43 37 31 30

0.100 70 75 84 89 89 80 79 80 81 73 67 70 66 56 55

Una vez obtenidos losresultados se procederáa realizar el análisispara determinar elarreglo óptimo con elcual el prototipologrará generar lamayor cantidad deenergía.

Selección de dos sitios piloto para el estudio detallado de las condiciones oceanográficas

V

Escenario 1, arreglo de 1 x 15 CEOs, la separación entre dispositivos es de 100m. Separación del arreglo de la costa: a) 100 m, b) 200 m, c) 300 m, d) 400 m, e) 500 m, f) 600 m, g) 700, h) 800 m, i) 900 m, j) 1 km.

• Modelación numérica en una playa del

norte del Estado de Yucatán utilizando

MIKE 21 para identificar la influencia de

una granja de CEOs.

Simulación de objetos flotantes

Desarrollo de materiales y recubrimientos para CEO para evitar la bio-contaminación o la corrosión de materiales

• El objetivo es producir un recubrimiento de carácter

superhidrofóbico y características autolimpiables.

• Los materiales están compuestos de carburo de silicio(SiC) mediante policarbosilano (PCS) como precursorprecerámico y grafito como agente de relleno.

• Los materiales deben ser capaces de proteger contra la

corrosión y bioincrustración de los componentes marinos,

de manera sustentable y económica.

• En la figura (del lado izquierdo) se observauna muestra hidrofílica.

• Mientras que del lado derecho la muestracon cerámica se obtuvo un ángulo de 136°correspondiente a superficies que se acercana un comportamiento superhidrofóbico.

Línea estratégica OLE-3

Laboratorio natural para la investigación, innovación y

desarrollo tecnológico de la energía renovable oceánica.

INFORMACIÓN

SOC

IB

PLO

CA

N

CA

RIC

OO

S

CEN

CO

OS

SEC

OO

RA

MA

RA

CO

OS

NER

AC

OO

S

PA

CIO

OS

AO

OS

NA

NO

OS

SCC

OO

S

GC

OO

S

Área (km2) 23

Años de operación. 6 10 9 11 7 13 9 10 9 13 15 15

Formación de R.H. x x

Radares HF. x x x x x x x x x x x

Planeadores submarinos (e.i. Gliders, WaveGliders, Sailbuoy, Seabotix, etc.).

x x x x x x x x x x x

Boyas de deriva y/o boyas Argo.

x x x

Boyas oceanográficas. x x x x x x x

Monitoreo de playas. x

Buque oceanográfico. x x x x x x

Estaciones fijas de mediciones (temperatura, salinidad, presión y/o calidad de agua).

x x x x x x x x

Plataforma oceánica. x

Laboratorios terrestres. x

Cámara hiperbárica. x

Centro de tecnología. x

Estaciones meteorológicas. x x x x x

Perfiladores de corrientes. x

Modelos. x

Datos satelitales. x

Bahía Todos Santos, Ensenada, B.C., México.

Implementación de un laboratorio natural altamente instrumentado y dos laboratorios alternos para estudios de energía oceánica y de desempeño de CEOs y otros

AWAC

Batimetrías de detalle en sitios de pruebas

• Los datos batimétricos secolectaron, procesaron yvisualizaron utilizando elprograma hidrográficoHYPACK 2016.

• Resolución 10x10 m ecosondamultihaz.

• Resolución 50x50 m ecosondahaz simple en regionesprofundas.

Procesamiento de imágenes SAR de alta resolución y simulacionesnuméricas de detalle en los sitios elegidos

• Se trabajó en el desarrollo de nuevosalgoritmos para obtener el espectrodireccional del oleaje a partir de lasimágenes SAR.

• Los resultados preliminares secompararon con los espectrosdireccionales obtenidos a partir demediciones con boyas oceanográficas yde meteorología marina (BOMM).

Medición de variables meteorológicas y marítimas

• La plataforma Trellopermite la creación degrupos de trabajo ydar seguimiento ogestoría a losproyectos en línea.

• A través de estaplataforma seencuentra disponiblela información gráficade algunas variablesde oleaje.

Instalación de sistemas de computación y almacenamiento, y para visualización y recepción de datos

• Se recopilaron lasmediciones de oleaje ycorrientes hechas en laBahía Todos Santos yel Golfo deTehuantepec. Sehomogenizaron almismo formatonetCDF y se añadierona la base de datos.

ECO WAVE POWER MÉXICO,

en Manzanillo, Colima, México.

* Sin relación formal con el CEMIE-Océano

Proyectos reales en la región*

Comentarios finales

• El uso de combustibles fósiles provoca un deterioro en la calidad del

ambiente, y con ello afecta nuestra salud y compromete nuestro futuro.

• La energía del océano se encuentra disponible en distintas formas, es

cuestión de saber extraerla y aprovecharla. En latitudes altas la potencia de

las olas es mayor que en latitudes medias, pero en estas últimas su

variabilidad es menor.

• Las tres líneas estratégicas de oleaje del CEMIE-Océano son fundamentales

para avanzar en el desarrollo de dispositivos eficientes para las condiciones

oceanográficas presentes en la región.

Agradecimientos

CONACYT PROBLEMAS

NACIONALES 2015-01-674

CEMIE-O

ASADES

38

CONTACTO:manuel_verduzco@ucol.mx

geo.ucol.mx

Visiten:geo.ucol.mx

Para conocer más acerca de nuestros proyectos en energía renovable.