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Questions and Answers
¿Cuál es la implicación más significativa de que solo el 0.3% de la energía solar se transforme en energía de las olas, considerando las leyes de la termodinámica y la eficiencia energética?
¿Cuál es la implicación más significativa de que solo el 0.3% de la energía solar se transforme en energía de las olas, considerando las leyes de la termodinámica y la eficiencia energética?
- Sugiere que la energía de las olas es intrínsecamente menos valiosa que otras formas de energía renovable, como la solar directa o la eólica.
- Garantiza que la energía de las olas sea una fuente inagotable y renovable, independientemente de su explotación.
- Limita inherentemente la cantidad total de energía undimotriz explotable a nivel global, haciendo crítica la optimización de la eficiencia en la conversión. (correct)
- Implica que la infraestructura para capturar energía de las olas puede ser más económica debido a la baja densidad energética inicial.
En el contexto de los sistemas de Columnas de Agua Oscilantes (OWC), ¿cómo optimizarías el diseño del sistema para maximizar la eficiencia de conversión de energía undimotriz, considerando los principios de la hidrodinámica y la resonancia?
En el contexto de los sistemas de Columnas de Agua Oscilantes (OWC), ¿cómo optimizarías el diseño del sistema para maximizar la eficiencia de conversión de energía undimotriz, considerando los principios de la hidrodinámica y la resonancia?
- Integrar múltiples turbinas unidireccionales pequeñas en lugar de una turbina bidireccional grande para reducir las pérdidas por fricción.
- Diseñar la cámara de aire con una rigidez estructural mínima para maximizar su deformación y, por ende, la velocidad del aire.
- Ajustar las dimensiones de la columna de agua y la cámara de aire para que la frecuencia natural del sistema coincida con la frecuencia predominante de las olas locales, aprovechando la resonancia. (correct)
- Utilizar materiales de alta densidad para construir la estructura sumergida, incrementando así la inercia del sistema y su capacidad para capturar energía.
¿Qué consideraciones ingenieriles serían más críticas al diseñar el sistema de amarre para un dispositivo flotante de energía undimotriz, particularmente en ambientes marinos de alta energía y variabilidad climática extrema?
¿Qué consideraciones ingenieriles serían más críticas al diseñar el sistema de amarre para un dispositivo flotante de energía undimotriz, particularmente en ambientes marinos de alta energía y variabilidad climática extrema?
- Seleccionar materiales de amarre con la mayor flexibilidad posible para minimizar la tensión en el dispositivo flotante.
- Implementar un sistema de amarre rígido para asegurar la máxima estabilidad del dispositivo en todas las condiciones.
- Desarrollar un sistema de amarre híbrido que combine elementos de tensión y catenaria, utilizando modelos de predicción de olas y corrientes para ajustar dinámicamente la tensión y posición del amarre. (correct)
- Utilizar cadenas de amarre de gran masa para aumentar la resistencia al desplazamiento horizontal debido a las corrientes marinas.
Al evaluar la viabilidad económica de un proyecto de energía undimotriz a gran escala, ¿cuál de los siguientes factores tendría el impacto más significativo en el retorno de la inversión (ROI), considerando las incertidumbres inherentes a la predicción del recurso ondulatorio?
Al evaluar la viabilidad económica de un proyecto de energía undimotriz a gran escala, ¿cuál de los siguientes factores tendría el impacto más significativo en el retorno de la inversión (ROI), considerando las incertidumbres inherentes a la predicción del recurso ondulatorio?
¿Cómo podría la integración de sistemas de almacenamiento de energía (por ejemplo, baterías, hidrogeno) impactar más significativamente la viabilidad y la eficiencia de la red de un parque de energía undimotriz, considerando la naturaleza intermitente de las olas?
¿Cómo podría la integración de sistemas de almacenamiento de energía (por ejemplo, baterías, hidrogeno) impactar más significativamente la viabilidad y la eficiencia de la red de un parque de energía undimotriz, considerando la naturaleza intermitente de las olas?
Considerando el concepto de 'longitud de fetch' en la formación de olas, ¿cómo afectaría más críticamente la geografía costera compleja, con islas y estuarios, el potencial de energía undimotriz en una región?
Considerando el concepto de 'longitud de fetch' en la formación de olas, ¿cómo afectaría más críticamente la geografía costera compleja, con islas y estuarios, el potencial de energía undimotriz en una región?
¿Cómo se alinea la conversión de energía solar en energía undimotriz con la segunda ley de la termodinámica, dado que solo el 0.3% de la energía solar se transforma en olas?
¿Cómo se alinea la conversión de energía solar en energía undimotriz con la segunda ley de la termodinámica, dado que solo el 0.3% de la energía solar se transforma en olas?
En el contexto de los sistemas de Superficies Articuladas (como Pelamis), ¿cómo podrías mitigar más eficazmente el riesgo de fallas mecánicas y fatiga de materiales debido a la continua flexión de las bisagras en un entorno marino corrosivo y de alta energía?
En el contexto de los sistemas de Superficies Articuladas (como Pelamis), ¿cómo podrías mitigar más eficazmente el riesgo de fallas mecánicas y fatiga de materiales debido a la continua flexión de las bisagras en un entorno marino corrosivo y de alta energía?
Considerando que la energía undimotriz se obtiene de manera local, ¿cuál es la implicación más directa de esta característica en la resiliencia y seguridad energética de comunidades costeras aisladas?
Considerando que la energía undimotriz se obtiene de manera local, ¿cuál es la implicación más directa de esta característica en la resiliencia y seguridad energética de comunidades costeras aisladas?
¿Cómo impactaría más significativamente un cambio climático que condujera a un aumento en la frecuencia e intensidad de las tormentas extremas en la viabilidad a largo plazo de los parques de energía undimotriz, considerando tanto los aspectos técnicos como económicos?
¿Cómo impactaría más significativamente un cambio climático que condujera a un aumento en la frecuencia e intensidad de las tormentas extremas en la viabilidad a largo plazo de los parques de energía undimotriz, considerando tanto los aspectos técnicos como económicos?
En el contexto de la evaluación del impacto ambiental de un proyecto de energía undimotriz, ¿cuál sería el desafío más complejo al evaluar los efectos en la vida marina, especialmente en ecosistemas sensibles como arrecifes de coral o áreas de cría de especies en peligro?
En el contexto de la evaluación del impacto ambiental de un proyecto de energía undimotriz, ¿cuál sería el desafío más complejo al evaluar los efectos en la vida marina, especialmente en ecosistemas sensibles como arrecifes de coral o áreas de cría de especies en peligro?
¿Cómo se relaciona el concepto de 'periodo' de una ola con la eficiencia en la generación de energía undimotriz, particularmente en el diseño de dispositivos resonantes?
¿Cómo se relaciona el concepto de 'periodo' de una ola con la eficiencia en la generación de energía undimotriz, particularmente en el diseño de dispositivos resonantes?
En un análisis comparativo entre diferentes tecnologías de energía undimotriz, ¿qué métrica consideraría más crítica para evaluar su potencial de escalabilidad y despliegue masivo, más allá de la eficiencia de conversión individual?
En un análisis comparativo entre diferentes tecnologías de energía undimotriz, ¿qué métrica consideraría más crítica para evaluar su potencial de escalabilidad y despliegue masivo, más allá de la eficiencia de conversión individual?
¿Cómo podría la implementación de técnicas de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML) mejorar más significativamente la operación y el mantenimiento de un parque de energía undimotriz, considerando la variabilidad inherente del recurso ondulatorio y la complejidad de los sistemas de conversión?
¿Cómo podría la implementación de técnicas de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML) mejorar más significativamente la operación y el mantenimiento de un parque de energía undimotriz, considerando la variabilidad inherente del recurso ondulatorio y la complejidad de los sistemas de conversión?
En el diseño de sistemas de energía undimotriz, ¿cómo ponderarías la importancia relativa de la supervivencia de la infraestructura durante eventos climáticos extremos versus la eficiencia en la conversión de energía, considerando las implicaciones económicas y ambientales a largo plazo?
En el diseño de sistemas de energía undimotriz, ¿cómo ponderarías la importancia relativa de la supervivencia de la infraestructura durante eventos climáticos extremos versus la eficiencia en la conversión de energía, considerando las implicaciones económicas y ambientales a largo plazo?
Al analizar el potencial de la energía undimotriz como una solución para la mitigación del cambio climático, ¿cuál es la limitación más apremiante que debe abordarse, más allá de los desafíos técnicos y económicos directos?
Al analizar el potencial de la energía undimotriz como una solución para la mitigación del cambio climático, ¿cuál es la limitación más apremiante que debe abordarse, más allá de los desafíos técnicos y económicos directos?
¿Cómo influye la profundidad del agua en la propagación de las olas y, consecuentemente, en el diseño y la ubicación óptima de los dispositivos de conversión de energía undimotriz?
¿Cómo influye la profundidad del agua en la propagación de las olas y, consecuentemente, en el diseño y la ubicación óptima de los dispositivos de conversión de energía undimotriz?
Considerando la anatomía de una ola, ¿cómo se relacionan la altura, la longitud de onda y el período de una ola para determinar la potencia que puede extraerse de ella?
Considerando la anatomía de una ola, ¿cómo se relacionan la altura, la longitud de onda y el período de una ola para determinar la potencia que puede extraerse de ella?
En el contexto de la transmisión de energía eléctrica generada por un parque de energía undimotriz a la red en tierra, ¿cuál es el desafío más significativo al diseñar el sistema de cableado submarino, considerando tanto los aspectos técnicos como económicos?
En el contexto de la transmisión de energía eléctrica generada por un parque de energía undimotriz a la red en tierra, ¿cuál es el desafío más significativo al diseñar el sistema de cableado submarino, considerando tanto los aspectos técnicos como económicos?
¿De qué manera la gestión de la incertidumbre en la predicción del recurso ondulatorio influye más significativamente en la toma de decisiones estratégicas relacionadas con la inversión, el diseño y la operación de los parques de energía undimotriz?
¿De qué manera la gestión de la incertidumbre en la predicción del recurso ondulatorio influye más significativamente en la toma de decisiones estratégicas relacionadas con la inversión, el diseño y la operación de los parques de energía undimotriz?
Considerando la naturaleza intermitente de la energía undimotriz y su impacto en la estabilidad de la red eléctrica, ¿qué estrategias de gestión de la demanda podrían implementarse para mitigar más eficazmente los efectos de la variabilidad en la generación?
Considerando la naturaleza intermitente de la energía undimotriz y su impacto en la estabilidad de la red eléctrica, ¿qué estrategias de gestión de la demanda podrían implementarse para mitigar más eficazmente los efectos de la variabilidad en la generación?
¿Cuál de los siguientes factores es más crítico para garantizar la sostenibilidad ambiental a largo plazo de los proyectos de energía undimotriz?
¿Cuál de los siguientes factores es más crítico para garantizar la sostenibilidad ambiental a largo plazo de los proyectos de energía undimotriz?
En el diseño de un parque de energía undimotriz, ¿cómo equilibrarías las consideraciones de optimización del espacio marino con las necesidades de otros usuarios del océano, como la pesca, la navegación y la conservación marina?
En el diseño de un parque de energía undimotriz, ¿cómo equilibrarías las consideraciones de optimización del espacio marino con las necesidades de otros usuarios del océano, como la pesca, la navegación y la conservación marina?
¿Cuáles son los desafíos más significativos al intentar predecir el rendimiento a largo plazo de los sistemas de energía undimotriz?
¿Cuáles son los desafíos más significativos al intentar predecir el rendimiento a largo plazo de los sistemas de energía undimotriz?
Considerando la exposición continua a la corrosión marina, ¿cuáles son las estrategias más efectivas para proteger los componentes sumergidos de los dispositivos de energía undimotriz?
Considerando la exposición continua a la corrosión marina, ¿cuáles son las estrategias más efectivas para proteger los componentes sumergidos de los dispositivos de energía undimotriz?
En el contexto de los sistemas de control para parques de energía undimotriz, ¿qué tipo de algoritmo se considera más adecuado para optimizar la extracción de energía en tiempo real, dadas las características no lineales y estocásticas del oleaje?
En el contexto de los sistemas de control para parques de energía undimotriz, ¿qué tipo de algoritmo se considera más adecuado para optimizar la extracción de energía en tiempo real, dadas las características no lineales y estocásticas del oleaje?
¿Qué implicaciones tendría más significativas para la política energética global un avance tecnológico que redujera drásticamente el costo de la energía undimotriz, haciéndola competitiva con las fuentes de energía convencionales?
¿Qué implicaciones tendría más significativas para la política energética global un avance tecnológico que redujera drásticamente el costo de la energía undimotriz, haciéndola competitiva con las fuentes de energía convencionales?
En términos de impacto ambiental, ¿qué medidas se podrían tomar para minimizar la perturbación de las rutas migratorias de las especies marinas causada por un parque undimotriz?
En términos de impacto ambiental, ¿qué medidas se podrían tomar para minimizar la perturbación de las rutas migratorias de las especies marinas causada por un parque undimotriz?
Si tuvieras que desarrollar una nueva tecnología de conversión de energía undimotriz, ¿qué principios fundamentales de la ingeniería y la física aplicarías para maximizar la eficiencia, la confiabilidad y la sostenibilidad ambiental?
Si tuvieras que desarrollar una nueva tecnología de conversión de energía undimotriz, ¿qué principios fundamentales de la ingeniería y la física aplicarías para maximizar la eficiencia, la confiabilidad y la sostenibilidad ambiental?
¿Qué papel juega la política gubernamental en la aceleración del desarrollo y la adopción de la energía undimotriz?
¿Qué papel juega la política gubernamental en la aceleración del desarrollo y la adopción de la energía undimotriz?
En el análisis del ciclo de vida (ACV) de una planta de energía undimotriz, ¿cuáles son las etapas que suelen generar el mayor impacto ambiental y qué estrategias se pueden implementar para mitigar estos impactos?
En el análisis del ciclo de vida (ACV) de una planta de energía undimotriz, ¿cuáles son las etapas que suelen generar el mayor impacto ambiental y qué estrategias se pueden implementar para mitigar estos impactos?
Flashcards
¿Qué es la energía undimotriz?
¿Qué es la energía undimotriz?
Energía obtenida del movimiento de las olas en océanos y mares, convertida en energía eléctrica mediante energía mecánica.
¿Cómo se originan las olas?
¿Cómo se originan las olas?
Las olas recogen y almacenan esta energía, resultado del calentamiento terrestre que genera vientos.
¿Cuánta energía genera una ola?
¿Cuánta energía genera una ola?
Una ola de 1 metro de altura con un periodo de 10 segundos puede generar 14.5MW por kilómetro de costa.
¿Cuál es el potencial energético de las olas?
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¿Qué es el efecto empuje de las olas?
¿Qué es el efecto empuje de las olas?
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¿Qué son las columnas de agua oscilantes?
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¿Qué es Wave Dragon?
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¿Cómo funciona Pelamis?
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¿Qué son los sistemas de superficies articuladas?
¿Qué son los sistemas de superficies articuladas?
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¿Cómo funciona la variación de presión?
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¿Qué son los dispositivos flotantes amarrados?
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¿Cuáles son las ventajas de la energía undimotriz?
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¿Cuáles son las desventajas de la energía undimotriz?
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¿Cuáles son las ventajas y desventajas generales de la energía undimotriz?
¿Cuáles son las ventajas y desventajas generales de la energía undimotriz?
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Study Notes
Definición
- La energía undimotriz se obtiene a través de la captación del movimiento de las olas en océanos y mares, generando energía eléctrica mediante energía mecánica.
- Las olas son un producto de la energía solar; el sol calienta la superficie terrestre, creando zonas de diferente presión que producen vientos, que a su vez generan y almacenan la energía de las olas.
- El 0.3% de la energía solar se convierte en energía de las olas, capaces de desplazarse grandes distancias con mínima pérdida de energía.
- Una ola de 1 metro de altura con un período de 10 segundos representa una potencia de 14.5 MW por kilómetro de costa.
- Las olas representan un potencial mundial de aproximadamente 5 TW de potencia, con capacidad de generar 22,000 TWh al año.
Anatomía de una Ola
- Altura: Distancia vertical entre la cresta y el valle de la ola.
- Longitud de onda: Distancia horizontal entre dos crestas o dos valles consecutivos.
- Período: Tiempo que tarda una ola completa en pasar por un punto dado.
- Dirección: Sentido en el que se desplaza la ola.
- Cresta: El punto más alto de la ola.
- Valle: El punto más bajo de la ola.
Tipos de Aprovechamiento de las Olas
- Aprovechamiento del empuje de la ola
- Aprovechamiento de la variación de la altura en la superficie
- Aprovechamiento de la variación de la presión bajo la superficie.
Efecto Empuje de las Olas
- Consiste en una represa que recolecta agua de la marea alta, generando potencial para producir energía y luego liberando el agua a presión a través de una turbina durante la marea baja.
- La turbina de pozo gira en la misma dirección independientemente de la dirección del viento.
- El aire fuera de la columna de agua oscilante (OWC) es impulsado por la ola al llegar.
- Al retirarse la ola, se aspira nuevamente aire en la OWC.
Sistemas de Columnas de Agua Oscilantes
- Estos sistemas se basan en una estructura hueca parcialmente sumergida, con una abertura expuesta bajo el nivel del agua.
- Una gran cámara de aire se crea en esta estructura y varía en tamaño según la fluctuación del nivel del agua debida a las olas.
- El aire atrapado en la estructura es sometido a compresiones violentas al llenarse la cámara con agua, y luego se canaliza a través de ductos que mueven turbinas bidireccionales.
- El efecto aerodinámico producido es de igual intensidad tanto al ingresar como al retirarse el agua de la cámara.
- El ciclo se completa cuando el aire reingresa desde el exterior, rotando las turbinas y preparándose para la siguiente ola.
Wave Dragon
- Posee depósitos de almacenamiento de agua embarcada.
- Cuenta con conductos de evacuación donde se alojan las turbinas que producen electricidad.
- En su interior se encuentran tanques de lastre, equipo de control de energía generada y sistema de control de la apertura de cascos.
- El dispositivo puede cerrar los cascos para afrontar condiciones climáticas adversas
- La estructura flotante está realizada en acero.
- Se mantiene en posición por medio de líneas de fondeo.
- El proceso del Wave Dragon incluye recibir, depositar, transformar y liberar.
Variación de Altura (Pelamis Dispositivo Móvil Articulado)
- El Pelamis es un conjunto de cilindros semi-sumergidos unidos por bisagras, diseñado para operar en aguas de entre 50 y 70 metros de profundidad.
Sistemas de Superficies Articuladas
- Aprovechan mecánicamente el movimiento de las olas a través de dispositivos que copian la rugosidad de la superficie del agua, articulando movimientos de bisagras.
- La diferencia de nivel relativo hace girar bisagras y puntos de quiebre con sistemas hidráulicos que bombean fluidos para hacer girar generadores eléctricos.
- Se ha diseñado para soportar las inclemencias del mar con el mínimo mantenimiento posible.
- El movimiento activa bombas hidráulicas que mueven un fluido a alta presión dentro de un circuito.
- El fluido a alta presión activa un generador hidráulico de 250 kW, y cada bloque está unido por un sector de bisagra que genera electricidad.
- La energía producida se transmite a través de un sistema de cableado submarino hasta la red eléctrica convencional en la superficie.
- La estructura está amarrada y anclada al lecho marino con cableados especiales.
Variación de Presión
- Se sitúa entre 40 y 100 metros bajo el nivel del mar, sujeta al lecho marino mediante un pedestal.
- Su único elemento móvil es una carcasa superior llena de aire que actúa como flotador.
- Puede generar hasta 1.2 MW y se dirige a la superficie mediante un cable submarino.
- Al elevarse la ola, aumenta la columna de agua y la presión; al descender la ola, el efecto es inverso.
- Debido a la presión, el cilindro flotador desciende, y cuando la ola baja, el aire comprimido se expande, empujando el cilindro hacia arriba.
- Un generador de movimiento vertical produce la electricidad.
Dispositivos Flotantes Amarrados
- Este tipo de dispositivo flota en la superficie del océano, amarrado al lecho marino con cuerdas o cables que pueden estar tensos o sueltos.
- El captador mecánico debe resistir el movimiento de las olas, requiriendo que una parte de la máquina se mueva mientras la otra permanece inmóvil.
- El amarre es fundamental y permite que el movimiento de las olas solo impulse una parte de la máquina.
- La electricidad se genera a partir del movimiento oscilatorio de la parte móvil que sigue el movimiento de las olas.
- Periodo es 9 seg
- Amplitud es 0.90 mts
- Longitud de onda es 14 mts
- Genera 14 kw/h
Ventajas de la Energía Undimotriz
- Es una fuente renovable y un combustible limpio.
- No destruye el medio ambiente.
- Las olas y mareas son predecibles.
- No requiere combustible, lo que reduce su costo.
- No produce gases de efecto invernadero.
- No representa graves riesgos de seguridad para quienes trabajan en su generación.
Desventajas de la Energía Undimotriz
- Puede interferir con el amarre y anclaje de líneas de pesca comercial y deportiva.
- La generación de electricidad depende del tamaño de las olas, que puede ser variable.
- Se requiere un sistema que conduzca la electricidad a tierra firme sin dañar el medio ambiente.
- La alta inversión inicial implica un largo período de amortización para las centrales.
Conclusiones
- La energía undimotriz es limpia, renovable, silenciosa y de bajo impacto ambiental.
- Su viabilidad económica requiere altas inversiones iniciales y largos períodos de amortización, dependiendo de las tarifas eléctricas.
- La energía se obtiene localmente, siendo autónoma y continua.
- A pesar de su relativa novedad, su evolución avanza rápidamente gracias a las nuevas tecnologías.
- La maquinaria necesaria para convertir el movimiento de las olas en electricidad es costosa e implica inversiones adicionales en construcción, operación y mantenimiento.
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