Sistemas más eficientes para generar electricidad a partir del oleaje

El movimiento de las olas es también una fuente de energía. La denominada energía undimotriz se basa en la explotación del movimiento de las olas por medio de dispositivos en la costa, cerca de la costa y mar adentro. Ahora, la investigación científica busca opciones para mejorar el aprovechamiento de esta fuente renovable, donde la captación de energía sufre continuamente cambios bruscos e impredecibles, lo que dificulta inyección a la red. Un equipo investigador de la Universidad de Valladolid (UVa) (España) ha creado una simulación para que los sistemas eléctricos sean más robustos.

El grupo de investigación DEEPER de la UVa aúna tres aspectos en los que trabaja tanto la industria eléctrica como el sector investigador: el diseño electrónico, la electrónica de potencia y las energías renovables. Con experiencia en mejoras de sistemas fotovoltaicos y eólicos, acaban de publicar un trabajo de investigación sobre la introducción de mejoras en la generación de energía a partir de las olas en la revista científica Electrical Power and Energy Systems.

La investigación parte de unos sistemas denominados convertidores modulares. “Existen diferentes fuentes de energía, como la eólica o la undimotriz, que no envían a la red eléctrica la misma frecuencia de forma constante, por lo que son necesarios unos convertidores que hacen pasar esta energía de corriente continua en corriente alterna", explica el coordinador del grupo, el profesor Santiago de Pablo, del Departamento de Tecnología Electrónica. Estos convertidores se sitúan en grandes bloques de celdas en la instalación que capta la energía. “La ventaja de esta estructura modular es que el voltaje de cada celda es indepedendiente de las demás, por lo que operan de forma coordinada, pero sin conflictos entre ellas", continúa. Dicho de otro modo, si se produjera la rotura de un módulo, el equipo no se pararía.

Sistema electrónico aplicado en la UVa para mejorar los sistemas de aprovechamiento de la energía de las olas. (Foto: DICYT)

Debido a que la frecuencia no es constante, estos módulos están sometidos a grandes requerimientos y deben manejar tiempos de respuesta extremadamente cortos, del orden de menos de diez microsegundos. Un microsegundo es la millonésima parte de un segundo. A partir de herramientas de diseño electrónico, el equipo de investigación de la UVa ha aportado algunas soluciones para mejorar la robustez de estos sistemas.

El grupo ha empleado circuitos reconfigurables que permiten, según De Pablo, “trabajar con volúmenes de información más grandes y con tiempos de respuesta más cortos". Asimismo, han empleado tanto procesadores industriales como otros desarrollados en su laboratorio. Fruto de una colaboración con investigadores de las universidades politécnicas de Madrid y de Cartagena en el último artículo científico los autores proponen un cambio de velocidad de respuesta de los convertidores para que esta tecnología pueda evolucionar más rápidamente. Sus simulaciones muestran que la robustez del algoritmo de control propuesto permite cambios bruscos en la potencia entregada a red de hasta el 40%.

Existen diferentes formas y lugares para aprovechar el movimiento del mar. Turbinas, boyas y colectores son empleados ya tanto de forma experimental como de producción real. En España, la mayor central undimotriz está situada en Mutriku (Guipúzcoa), dependiente del Ente Vasco de la Energía. Consta de 16 turbinas capaces de producir casi 1000 megawatios-hora al año. Aunque las primeras instalaciones para aprovechar la fuerza del mar se instalaron en la costa, las instalaciones de tercera generación han ido entrando en el mar hasta la distancia de cincuenta kilómetros, en algunos casos. Es necesario un sistema para trasladar esa corriente a la red de manera eficiente.

Los convertidores modulares multinivel empleados en esta investigación trabajan en la modulación del voltaje, para transmitir la energía generada por las boyas hasta la red eléctrica convencional. (Fuente: UVA/DICYT)