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Analizamos los datos de la Central Undimotriz de Mutriku. Producción, factor de capacidad, problemas...


El mar es una fuente de energía prácticamente infinita. El potencial teórico total de la energía de las olas es de 29.500 TWh anuales y para 2050 se estima que habrá 337 GW instalados en el mundo, según The Future of the Ocean Economy. En el caso de Europa, se espera que para la misma fecha haya 100 GW instalados entre energía mareomotriz y energía undimotriz. Y en el caso de nuestro país, el Plan de Energías Renovables 2011-2020 tiene como objetivo una potencia instalada de 100 MW para 2020. Un objetivo que, como podéis imaginar, es prácticamente imposible de cumplir.

Viendo todos estos datos parece que la energía marina es una energía renovable en pleno crecimiento. Sin embargo, hasta el momento este tipo de energía es poco más que una fuente con mucho potencial en vías de investigación. Eso sí, más cerca de lo que crees se ubica una de las plantas pioneras en el mundo en este ámbito.

La planta de energía de las olas o planta undimotriz de Mutriku es la única instalación comercial en el mundo que funciona inyectando energía eléctrica generada por las olas a la red de manera regular. En funcionamiento desde el año 2011, un grupo de investigación de la Universidad del País Vasco UPV/EHU ha analizado el comportamiento de esta innovadora planta durante el periodo 2014-2016.

Es importante conocer el funcionamiento real de la planta undimotriz, analizar cómo se comporta la tecnología empleada, y observar qué carencias y ventajas presenta para contribuir en su mejora”, afirma Gabriel Ibarra Berastegi, el autor principal del estudio. “La extracción de energía de las olas se encuentra en sus inicios y varios tipos de dispositivos y tecnologías se encuentran actualmente en desarrollo. Entre ellas, la tecnología OWC (Oscillating Water Column) empleada en Mutriku”, añade.



La tecnología OWC es una de las más populares y prometedoras formas de aprovechar la energía de las olas. Con esta tecnología, a diferencia de otras, no son las olas las que mueven las turbinas directamente, sino una masa de aire que éstas empujan.

La tecnología consiste en una estructura cuya parte superior forma una cámara de aire y cuya parte inferior está sumergida en el agua. Cuando la ola viene, el nivel del agua dentro de la cámara aumenta, desplazando el aire y haciendo que una turbina se mueva. Cuando la ola se va, el nivel del agua baja y el aire fluye en la dirección contraria. Gracias a una turbina reversible puede aprovecharse el flujo de aire en ambas direcciones para mover la turbina, que está asociada a un generador eléctrico que a su vez está acoplado a la red eléctrica a través de convertidores eléctricos de potencia.

En el estudio titulado "Electricity production, capacity factor, and plant efficiency index at the Mutriku wave farm (2014-2016)" los investigadores se centran en el estudio y análisis de los datos operacionales facilitados por el Ente Vasco de la Energía, que es quien gestiona la planta.

En el siguiente vídeo se puede ver el funcionamiento de la tecnología OWC:


Datados de la Central Undimotriz de Mutriku. Producción y factor de capacidad 

En el estudio llevado a cabo por los investigadores de la Universidad del País Vasco se evalúan los datos de más de dos años de funcionamiento, correspondientes al periodo 2014-2016. Un periodo para el cual se ha calculado tanto el factor de capacidad como la evolución de la producción según la época del año. Además, se proponen mejoras para que futuros proyectos puedan aprender y progresar tomando como referencia esta pionera planta. De esta forma, también se puede comparar esta tecnología con otras renovables y proponer mejoras para aumentar la eficiencia de la misma.

A pesar de que se diseñó para 16, la Central Undimotriz de Mutriku solo cuenta con 14 turbinas OWC operativas por defectos en que se han detectado después de su construcción.

Los resultados del estudio también muestran que la central vierte energía a la red eléctrica durante el 74,4% del tiempo. El resto del tiempo, debido principalmente a la baja energía de las olas, la central se detiene. En otros casos la planta se detiene por la necesidad de realizar labores de mantenimiento, mientras que en pocas ocasiones el motivo de su detención es una excesiva fuerza de las olas que puede poner en peligro la integridad de la instalación.

La producción anual de la Central Undimotriz de Mutriku durante el periodo estudiados ha sido de 246.486 kWh. El récord de producción en una hora ha sido de 158 kWh, mientras que el valor mínimo ha sido de 1 kWh, siendo la media de 37,4 kWh.


La producción total de la planta durante el periodo estudiado (Enero 2014-Octubre 2016) fue de 691.867 kWh, que corresponden a la media anual mencionada anteriormente 246.486 kWh. Teniendo en cuenta esta producción, los resultados indican que el factor de capacidad de la planta es de 0,11, con una gran diferencia entre la producción en invierno respecto a la de verano. Esa estacionalidad se puede comprobar si comparamos el factor de capacidad de los meses de diciembre y enero (0,22) con el de los meses de julio y agosto (0.03).

Si lo comparamos con otras fuentes de generación renovable, un factor de capacidad de 0,11 corresponde a unas 963,6 horas equivalentes, frente a las alrededor de 2150 que tiene la eólica en España de media, las 1700 de la fotovoltaica o las 2100 de la termosolar.

Uno de los motivos de este bajo factor de carga en el caso de la central de Mutriku es la disponibilidad de las turbinas. Y es que durante el periodo estudiado, la media del número de turbinas disponible ha sido de 9,94.


La producción, por debajo de las expectativas

Cuando se inauguró, la central de energía de las olas de Mutriku, esta tenía una producción estimada de 600.000 kWh anuales. Sin embargo, la realidad ha demostrado que la producción media anual apenas llega al 41% de las estimaciones iniciales.

Los motivos son diversos. Por un lado, ya de primeras, un problema de diseño dejó inoperativas 2 de las 16 cámaras con las que contaba el dique. Además, como hemos explicado anteriormente, por motivos de mantenimiento solo 9,94 turbinas han estado operativas de media. Esto de primeras ya merma la capacidad de la central hasta el 62% de lo planteado inicialmente. A esto se suman otras cosas como la dificultad de prever en fase de desarrollo algunos de los fenómenos que ahora ocurren en aplicación real.


Conclusiones

A pesar de que no destaque por su producción energética, una de las principales ventajas de la Central Undimotriz de Mutriku es la posibilidad de poder probar prototipos en en condiciones reales. Algo que acelera el proceso de desarrollo de cualquier proyecto que esté en vías de investigación y que contribuye a el desarrollo de la energía marina a nivel mundial.

No se puede negar que la producción se ha quedado lejos de las expectativas iniciales, siendo el factor de capacidad de la central de solo 0,11. Si bien es cierto que buena parte de los motivos de esta baja producción han sido identificados, pudiendo ser algunos de ellos solucionables en futuras instalaciones. Lo que está claro es que si algún día esta tecnología quiere tener aplicaciones comerciales viables, necesita mejorar su factor de capacidad.

Por último, el otro inconveniente a superar por esta central es sin duda la intermitencia de su producción. Lo cierto es que esta característica es compartida con otras fuentes de energía renovable, por lo que tampoco es se puede considerar un defecto a destacar. Sin embargo, podría pensarse que la energía marina no estaba sujeta a una estacionalidad tan marcada y se demuestra que al menos en el caso de Mutriku no es así. Viendo el gráfico de producción por meses, tiene un perfil de producción similar al de la eólica en nuestro país, por lo que podría complementar perfectamente con la fotovoltaica para conseguir una curva de producción más plana.

¿Será la tecnología de columna de agua oscilante el futuro del aprovechamiento de la energía de las olas para generar electricidad? El tiempo lo dirá.

Datos técnicos

  • Tecnología marina OWC (Columna de agua oscilante).
  • 16 unidades cámara-turbina, de las cuales 14 operativas.
  • Potencia instalada 296 kW.
  • Producción eléctrica renovable: alrededor de 250.000 kWh anuales.

Fuente:

G. Ibarra-Berastegi, J. Sáenz, A. Ulazia, P. Serras, G. Esnaola, C. García-Soto
"Electricity production, capacity factor, and plant efficiency index at the Mutriku wave farm (2014-2016)"
Ocean Engineering. Vol. 147. Pages 20-29.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2017.10.018

Gracias a Francisco Valverde por las fotos y su colaboración

Foto 2 | EVE

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