Energía de las olas

Energía de las olas: Tecnología y Diagramas

Existen cinco tipos principales de tecnología para generar energía a partir de las olas.

• Absorbedores: estructuras flotantes que absorben energía mediante sus movimientos en la superficie del agua. Una vez extraída, la energía se convierte en electricidad mediante un generador lineal o rotativo.

• Columnas de Agua Oscilantes (CAO): estructuras cerradas parcialmente sumergidas. La parte superior está llena de aire y permanece por encima de la superficie del agua. Las olas entrantes se canalizan hacia la parte inferior sumergida de la estructura. La entrada de las olas hace que el aire de la parte superior se presurice y despresurice. Esto empuja y arrastra el aire a través de una turbina de aire conectada situada encima, que acciona un generador.

• Atenuadores: dispositivos flotantes con dos "brazos" unidos por una bisagra. Funcionan en paralelo a la dirección de las olas, "cabalgando" sobre ellas. Los atenuadores captan la energía del movimiento relativo de los brazos al paso de la ola, convirtiéndola en electricidad mediante una bomba hidráulica.

• Dispositivos de rebase: "presas" que capturan el agua cuando las olas rompen en un embalse. El agua se devuelve al mar, pasando por una turbina que acciona un generador.

Los dispositivos de desbordamiento son muy similares a las presas hidroeléctricas convencionales.

• Convertidores de olas oscilantes: unas paletas articuladas sobre una junta montada son empujadas hacia delante y hacia atrás como un péndulo por el movimiento de las olas. El movimiento de la pala acciona una bomba hidráulica que alimenta un generador eléctrico.

Energía de las olas: Lugares

La energía de las olas varía considerablemente en todo el mundo. Sólo es una fuente de energía económicamente viable en algunas regiones del mundo, dependiendo de la fuerza del viento y del acceso a las costas.

La generación de energía a partir de la energía de las olas es más adecuada en:

• Regiones entre 30° y 60° N

• Latitudes meridionales que sufren tormentas circumpolares

• Costas occidentales de países templados

Entre las zonas económicamente viables para las granjas de olas están Portugal, Australia, EE.UU. y el Reino Unido.

Energía de las olas en el Reino Unido

Las ventosas costas de Escocia tienen un excelente potencial para la generación de energía undimotriz. De hecho, en las costas escocesas podrían generarse anualmente hasta 21,5 GW de energía undimotriz y mareomotriz.

Escocia ya produce en torno al 10% del total de la energía de las olas de Europa, y las islas Orcadas son una de las zonas líderes mundiales en energía de las olas.

Ejemplo práctico: ¿Cuál es el mejor sitio para aprovechar la energía de las olas?

La energía de una ola depende de su

• Altura

• Longitud de onda

• Distancia de ruptura

La energía (E) de la ola por metro cuadrado es proporcional al cuadrado de la altura (H):

^E∝H2

Por ejemplo, la Ola A tiene el doble de altura que la Ola B. La Ola A tendrá cuatro veces más energía por metro cuadrado de agua que la Ola B.

Fig. 3 - Cuanto más fuerte sea el viento, más alta será la ola y, por tanto, más energía tendrá. Unsplash

Durante tus A-Levels, puede que tengas que comparar dos posibles emplazamientos para aprovechar la energía de las olas, y calcular cuál generará más energía. Esta tabla muestra los datos de altura de las olas de dos emplazamientos diferentes, el Emplazamiento A y el Emplazamiento B.

Podemos utilizar una prueba t para ver si existe una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de dos sitios. Si la diferencia es significativa, es poco probable que se haya producido por casualidad.

Para utilizar una prueba t, necesitamos conocer la media de cada conjunto de datos, la desviación típica de cada conjunto de datos y el tamaño de la muestra de cada conjunto de datos.

Cálculo de la desviación típica

• x̄: media del conjunto de datos

• x: medida individual de los datos

• ∑: suma de

• n: tamaño de la muestra

• √: raíz cuadrada

$\frac{\sum {(x-x̄)}^2}{n-1}=s^2$

$\sqrt{s^2}=s\tan darddeviation$

Apliquemos la información del Sitio A a esta ecuación.

La media del Sitio A es 4,58, y el tamaño de la muestra es 10.

$\frac{\sum {(x-4.58)}^2}{10-1}=0.602$

La desviación típica del centro A es 0,776.

Ahora hagamos lo mismo con el Sitio B.

La media del polígono B es 2,58, y el tamaño de la muestra es 10. La desviación típica del polígono B es 0,776.

$\frac{\sum {(x-2.58)}^2}{10-1}=0.806$

La desviación típica del Emplazamiento B es 0 ,898.

Cálculo de t

Ahora que hemos calculado la desviación típica, vamos a calcular nuestro valor t.

• _x1 es la media de la muestra 1

• _s1 es la desviación típica de la muestra 1

• _n1 es el tamaño de la muestra 1

• _x2 es la media de la muestra 2

• _s2 es la desviación típica de la muestra 2

• _n2 es el tamaño de la muestra 2

$t=\frac{(x_1-x_2)}{\sqrt{\frac{{\left(s_1\right)}^2}{n_1}}+\frac{{\left(s_2\right)}^2}{n_2}}$

Pongamos en práctica esta ecuación.

$5.329=\frac{(4.58-2.58)}{\sqrt{\frac{0.{776}^2}{10}}+\frac{0.{898}^2}{10}}$

Así, nuestro valor t calculado es 5,329. ¿Y ahora qué?

Valor t crítico

Para ver si nuestro valor t calculado es significativo, tenemos que averiguar el valor t crítico.

Para ello, calculamos nuestros grados de libertad (el tamaño total de la muestra menos 2), que es igual a 18.

A continuación, tomamos nuestros grados de libertad y los aplicamos a una tabla de significación para hallar el valor t crítico. En ciencias medioambientales, utilizamos un nivel de significación de 0,05. Esto significa que hay un 95% de probabilidades de que estos resultados no se hayan producido por casualidad.

• Si tu valor t calculado es mayor que el valor t crítico, puedes concluir que la diferencia entre las medias de los dos grupos es significativamente diferente.

• Si tu valor t calculado es inferior al valor t crítico, puedes concluir que la diferencia entre las medias de los dos grupos no es significativamente diferente.

Para 18 grados de libertad, el valor T crítico es 2,101. Nuestro valor t calculado es 5,329, que es mayor que 2,101. Por tanto, podemos concluir que la diferencia entre las medias es significativamente diferente.

¿Qué emplazamiento, A o B, es mejor para aprovechar la energía de las olas?

Ventajas de la energía de las olas

¿Cuáles son las principales ventajas de la energía de las olas?

• Renovable: las olas son impulsadas por el viento, que mueve la energía solar alrededor de la Tierra. Mientras el Sol forme parte de nuestro sistema solar, la energía de las olas será una fuente renovable de energía.

• Fiable : las olas siempre están en movimiento. No dependen de la estación ni del tiempo.

• Accesible: aproximadamente el 72% de la Tierra está cubierta de agua, y 2.400 millones de personas viven a menos de 100 kilómetros de la costa. La energía de las olas tiene potencial para convertirse en un importante recurso energético para miles de millones de personas en todo el mundo.

• Gran energía: se calcula que aprovechar el movimiento de los océanos podría producir hasta 80.00 TWh (teravatios hora) de electricidad, ¡cuatro veces el consumo energético actual del mundo!

• Limpia: la energía de las olas no produce gases de efecto invernadero ni contaminantes nocivos.

• Ventajas económicas: la utilización de la energía de las olas puede proporcionar puestos de trabajo a millones de personas en todo el mundo, y reduce la necesidad de importar combustibles fósiles.

• No daña la tierra: generar energía a partir de las olas no tiene ningún impacto en los ecosistemas terrestres.

Desventajas de la energía de las olas

¿Cuáles son las principales desventajas de la energía de las olas?

• Visualmente poco atractiva: la tecnología de la energía de las olas podría considerarse un adefesio, y podría afectar al turismo en las zonas costeras, provocando un efecto en cadena en la economía local.

• Dañosa la vida marina: la tecnología de la energía de las olas es relativamente nueva, por lo que los científicos no están seguros de su impacto en la vida marina. Son motivo de preocupación las perturbaciones del fondo marino, los daños a los hábitats bentónicos (que afectan a animales como los cangrejos y las estrellas de mar), la contaminación acústica y el peligro de filtraciones de sustancias químicas tóxicas al agua.

• Perturbación de barcos: la tecnología undimotriz puede afectar al paso de barcos y otras embarcaciones.

• Coste inicial : la mayor parte de la tecnología undimotriz está aún en las primeras fases de desarrollo, por lo que su construcción e instalación son caras. Sin embargo, se espera que los costes de construcción disminuyan a medida que la tecnología undimotriz se generalice.

• Mantenimiento: inspeccionar y reparar la tecnología undimotriz es difícil, lleva tiempo y es caro.

Espero que este artículo te haya explicado la energía de las olas. Recapitulando: es una fuente de energía renovable, limpia y libre de carbono. El aprovechamiento de la energía de las olas es más adecuado en zonas costeras ventosas. La energía producida es proporcional al cuadrado de su altura: cuanto más alta es la ola, más energía se produce.

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^{2. Gretel von Bargen, Prueba T independiente, Biología para la vida, 2022}

^{3. GRID-Arendal, Spots of potential for wave energy harvest, Economía verde en un mundo azul - Informe completo, 2013}

^{4. Laboratorio Nacional de Energías Renovables, Energía de las olas, 2015}

^{5. Renee Cho, Aprovechamiento de la energía oceánica, Columbia Climate School, 2017}

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^{7. Universidad de Hawai, La energía de las olas y los cambios de las olas con la profundidad, Explorando nuestra Tierra Fluida, 2022}