Invento para generar energía ilimitada con las olas del mar

El generador undimotriz Kaizen WEC ya está en pruebas en mar abierto para reforzar el suministro eléctrico de islas o regiones costeras remotas.

El océano representa una de las mayores reservas de energía renovable del planeta. Por eso la energía undimotriz, que aprovecha el constante vaivén de las olas, se perfila como una de las promesas más fiables del sector energético en las próximas décadas.

La ventaja clave del mar frente a la intermitencia del sol o el viento es que el oleaje es mucho más estable y predecible. Además, al ser el agua 800 veces más densa que el aire, ofrece una altísima densidad energética en un espacio reducido.

Uno de los grandes retos es la supervivencia de las máquinas en el hostil entorno marino. Desde hace años, el sector busca soluciones fiables y rentables, como las palas de Eco Wave Power instaladas en espigones o las boyas de CorPower Ocean, que muestran la diversidad de enfoques actuales.

En este contexto, la empresa neerlandesa Wave Energy Company (WECO) busca optimizar sus soluciones de ingeniería para resolver dos de los grandes escollos que están retrasando los avances del sector: la eficiencia de conversión y la durabilidad de los equipos.

Su solución es el generador Kaizen WEC, ligero, silencioso y el doble de eficiente que otros diseños similares. La última versión del prototipo ha superado las primeras pruebas en mar abierto, lo que supone un paso decisivo hacia su definitiva comercialización.

La filosofía Kaizen

WECO, con sede en La Haya (Países Bajos), nació de la mano de ingenieros con amplia experiencia en el sector offshore. Sus fundadores son grandes conocedores de los desafíos que implica diseñar maquinaria capaz de operar durante décadas entre agua salada y tormentas.

El nombre de su dispositivo no es casual. Kaizen es un término que proviene de la filosofía japonesa de la "mejora continua", un principio que define su estrategia de desarrollo.

El generador unidmotriz Kaizen WEC

En lugar de buscar un salto tecnológico disruptivo y complejo, WECO se ha centrado en optimizar cada subsistema de un diseño conocido. Su objetivo es claro: reducir drásticamente el Coste Nivelado de Energía (LCOE, por sus siglas en inglés).

Este término define el precio real de la electricidad producida por un generador durante toda su vida útil, incluyendo su fabricación, instalación, operación y mantenimiento. Para que la energía undimotriz sea viable, su LCOE debe competir con el de la eólica marina, y en eso trabaja esta compañía desde hace años.

Un diseño original

El Kaizen WEC es un convertidor de energía undimotriz diseñado para capturar la energía del movimiento horizontal de las olas. Esto lo diferencia de muchos diseños de "absorbedor puntual", que se centran principalmente en el movimiento vertical, la típica subida y bajada del oleaje.

La innovación clave del Kaizen WEC reside en su PTO (siglas de Power-Take Off), el mecanismo encargado de convertir el lento y potente movimiento mecánico de las olas en energía eléctrica. Para ello, utiliza un innovador sistema de correas sostenido por un marco flotante, cuyo eje está anclado al lecho marino.

A diferencia de muchos competidores que utilizan sistemas hidráulicos o cajas de engranajes, el sistema de WECO elimina estos elementos intermedios.

El movimiento horizontal de la ola empuja el dispositivo, haciendo que un par de correas se desenrolle mientras otro se enrolla. Esto crea un par motor que acciona directamente un generador.

Las ventajas de este diseño son críticas para el entorno marino. Al eliminar los elementos hidráulicos, se descartan los riesgos de fugas de aceite contaminante. Sin cajas de engranajes, también se reduce el número de piezas móviles sujetas a desgaste y fallo.

Esto se traduce en una mayor eficiencia de conversión y, sobre todo, en intervalos de mantenimiento mucho más largos. Todo el conjunto está encapsulado en una carcasa estanca, protegido de la corrosión del agua salada.

Control predictivo

Si el PTO es el corazón del invento, el sistema de control es el cerebro. Y es que el verdadero avance de WECO es su software de control inteligente. Para extraer la máxima energía de una ola, el dispositivo no debe simplemente resistir pasivamente el oleaje: debe ajustar su resistencia en tiempo real.

El sistema del Kaizen WEC utiliza sensores para medir el oleaje entrante y algoritmos de machine learning para predecir el patrón de olas con segundos de antelación.

Con esta información, el sistema de control ajusta activamente la resistencia del PTO. Es lo que se conoce como "control reactivo". Así, puede optimizar la captura de energía adaptándose a la velocidad y fuerza de cada ola, maximizando la generación eléctrica.

Este sistema de control también es clave cuando el oleaje aumenta. Cuando los sensores detectan condiciones de tormenta que superan los límites operativos (olas de 15 metros), el Kaizen WEC entra en 'modo de supervivencia'. El sistema de control inteligente deja de intentar generar energía y, en su lugar, reduce la resistencia del PTO al mínimo.

Esto permite que el dispositivo se mueva con la mayor libertad posible, pese a estar anclado al fondo, disipando la fuerza bruta de las olas en lugar de luchar contra ella, protegiendo los componentes críticos de los impactos más violentos.

Pruebas en entornos reales

Las pruebas recientes de la compañía se han centrado en la validación por fases. El prototipo completó su ensamblaje y pruebas en seco en las instalaciones de Holland Shipyards Group, en los Países Bajos.

Previamente, la tecnología fue validada en instalaciones de simulación de olas como el Delta Flume en Deltares, también en Países Bajos, una de las instalaciones de este tipo más grandes del mundo.

Los resultados de estas pruebas en tanques estancos permitieron validar y optimizar el diseño, según la compañía, además de confirmar la curva de potencia del generador.

El siguiente paso para validar el sistema en condiciones oceánicas reales lo dieron en la costa de Scheveningen, en La Haya, donde la compañía demostró la rapidez a la hora de desplegar el dispositivo, que estaba generando energía en solo 32 minutos gracias a la técnica de instalación drop-and-pull.

Entre sus grandes ventajas frente a otros diseños, aparte de esa facilidad y rapidez en la instalación, está su peso, 25 veces más ligero que otras plataformas undimotrices, y su potencia de 5 kW por unidad, que invita a combinar varias para adaptarse a distintas necesidades.

Sus aplicaciones a corto plazo pueden ofrecer una solución a plataformas de acuicultura en alta mar, por ejemplo, que actualmente dependen de generadores diésel, pero también reforzar el suministro eléctrico en islas y comunidades costeras remotas.

Otra aplicación prometedora en el futuro es la desalinización. La energía generada por el Kaizen WEC puede alimentar directamente plantas de ósmosis inversa, produciendo agua potable de manera sostenible en zonas áridas.

WECO estima que su tecnología podrá alcanzar un LCOE inferior a los 10 céntimos de euro por kW/h antes de 2030, lo que la sitúa en competencia directa con la eólica marina flotante.

Fuente: elespanol.com