08 Modelización de un sistema de generación mareomotriz con

Master en Energía
Título del trabajo: Modelización de un sistema de generación mareomotriz
con turbinas en serie
Directores: Matilde Santos y Carlos Armenta
Alumno: oferta abierta
Objetivo
Modelizar el comportamiento y respuesta energética de un sistema de
aprovechamiento de la energía mareomotriz mediante una configuración de
turbinas en serie a distintos niveles de profundidad
Sinopsis
La energía mareomotriz representa una fuente de energía potencialmente muy
considerable debida a las grandes masa de agua que se desplazan, y que
puede dar ser utilizada de manera eficaz mediante el adecuado dimensionado
y colocación de turbinas mareomotrices.
El aprovechamiento de la energía mareomotriz en el momento presente es muy
reducido, por el elevado coste de las centrales y el reducido conocimiento del
comportamiento energético de las mareas en muchas de las situaciones. Si
bien desde hace años los franceses llevan explotando una central mareomotriz
en el estuario del Rande (costa francesa del Océano Atlántico), existen muchas
ubicaciones en la geografía mundial donde es factible aprovechar la energías
de las mareas en mucha mayor cantidad, dado que en esas zonas la diferencia
de altura del nivel del agua entre la pleamar y la bajamar es mucho mayor, en
concreto la bahía de Fundy en Canadá, Río Gallegos y el estuario del Mar del
Plata en Argentina, la zona costera de Bristol (Inglaterra), y algunos otros
lugares del planeta.
La configuración generalmente adoptada por las centrales mareomotrices es la
de “turbinas en paralelo”, esto es, una alineamiento de las turbinas de manera
que todas ellas presentan un frente común a la línea de la marea. Esta
configuración presenta la ventaja de evitar la influencia de las turbulencias
creadas por la propia turbina sobre el resto, lo que facilita el estudio del
comportamiento, al tratarse de un sistema múltiple de turbina simple. Sin
embargo, esta configuración no permite el aprovechamiento del frente de
marea más que en la anchura correspondiente al de la propia central, la cual
está limitada por razones técnicas, de diseño y construcción, a unos cuantos
centenares de metros, limitando así la cantidad de energía aprovechable.
Una configuración alternativa, que es la que se pretende estudiar en este
trabajo, es la de “turbinas en serie”, es decir utilizar el recorrido del frente de
marea en toda su extensión, aprovechando la orografía del lecho marino para
crear un sistema en el que las turbinas estuvieran situadas una a continuación
de la otra, “sistema en serie”, manteniendo una distancia mínima que limitara o
eliminara las turbulencias de la turbina anterior sobre la posterior. Esta
configuración permitiría un mayor aprovechamiento de la superficie cubierta por
la marea, lo que redundaría en la generación de una mayor cantidad de
energía.
Para alcanzar los objetivos establecidos en el estudio se llevará a cabo el
siguiente plan de trabajo:
Plan de Trabajo
1. Caracterizar el comportamiento de una turbina mareomotriz sumergida en
función de la profundidad
2. Estudiar el régimen de turbulencias creado por la turbina
3. Modelizar el campo de turbulencias
4. Diseñar la configuración de un campo de turbinas mareomotrices
sumergidas que eviten las turbulencias de unas sobre otras
Metodología
1. Estudiar el comportamiento hidrodinámico de diferentes tipos de turbinas
para un régimen de flujo de agua constante y variable
2. Analizar las turbulencias creadas por una turbina bajo diferentes
condiciones hidrodinámicas de operación
3. Modelar el campo de influencia de las turbulencias creadas por una turbina
para las condiciones de trabajo impuestas
4. Diseñar un modelo de “campo mareomotriz” que permita evitar la influencia
de las turbulencias o minimizarla
5. Calcular la cantidad de energía obtenida por cada turbina y por el campo
completo en función de las condiciones de operación establecidas
6. Comparar los resultados con la energía obtenida para otras
configuraciones, “turbinas en paralelo”, bien a partir de simulaciones o de
datos reales
Resultados esperados
1. Aumento en la potencia y energía generadas
2. Mejora general del comportamiento del sistema
3. Incremento de la eficiencia global