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CIERRE DE PROYECTO. “Catastro del recurso energético asociado a oleaje para el apoyo a la evaluación de proyectos

de generación de energía Undimotriz”

Luis Zamorano Gubler Otarolla

Ignacio BeyaPatricio Catalan

Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718“

TEMARIO

• Introducción a las Energías Marinas en el Mundo y en Chile.

• Objetivos, Logros y Productos.

• Aspectos Generales del Proyecto.

• Resultados Relevantes

• Conclusiones y Perspectivas Futuras.

Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

Energías Marinas en el Mundo y en Chile.


Renewables 2012, Global Stat Report.

0.001% Ocean Power

Estado Mundial de las Energías Renovables.

Estado Actual - Dispositivos• Primera Granja a Nivel Mundial:

– 2008. En las costas de Portugal

– Pelamis.

• Actualmente Los paises que cuentan con dispositivos a distinta escala son:– Australia

– Escocia

– Inglaterra

– EEUU

– Japón

– Italia

– Rusia

– Otros (prototipos): Israel, Brazil, Irlanda, Canada, España, Dinamarca, Portugal, China, etc.

Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718Oyster 800, Escocia.

Oceanlinx, australia

Powerbuoy, Japón

< 0.001%(incluyendo mareas y oleaje)

F: ocean Energy, 2011?


Energías Renovables en Chile


2013

Centro de Energías Renovables

6% vs 16%

1070 MW

Precios de la Energía en Chile:• Más caros que otros paises.• Dependencia extranjera.

La ley 20.257 (Vigente) de fomento a las Energías Renovables No Convencionales establece una meta de un 10% de ERNC al 2024.

Ley 20.698 (2013) -> establece un 20% de ERNC para el 2025.


Catastro Mundial: Potencia media anual del Oleaje


OMAE, 29th International Conference on Ocean, OCEANOR - ASME 2010


Distribución Estacional de la Energía del Oleaje


OMAE, 29th International Conference on Ocean, OCEANOR - ASME 2010

(Razón entre la potencia media en el mes de menor energía y la potencia media annual.Mayor a 60% -> Alta estabilidad del Clima de Oleaje)


Sobre el Recurso Energético real (práctico).

Recurso Teórico

• Modelo Númericos

• Dato Históricos

• Mediciones

• Profunidad

Recurso Técnico

• Eficiencia de la tecnología

• Espaciamiento

• E. Mecánica -> E. Eléctrica

• Capacidad de Planta

• Otras restricciones (perdidas de transmisión)

Recurso Práctico

• Utilizable para la población

• Exclusión de áreas menores a 8 KW/m.

• Exclusión de Áreas remotas ( lejosdel sistema interconectado central)

• Exclusión de Zonas Protejidas.


F: National Research council, 2011. EEUU

15% 70%


Objetivos del proyecto


• Fortalecer el proceso de implementación de la energía Undimotriz:

• Valoración del recurso Undimotriz (Teórico) disponible.

• Información geo-espacial relevante para la inversión.

• Estudio de dispositivos, condiciones de ingreso a mercado y aspectosambientales.

TOTAL = 743 MILLONES DE PESOS

• PRODUCTOS Y LOGROS GENERADOS

– Mediciones

• Mediciones de Oleaje Espectral en aguas intermedias (150 m) durante más de 1 año (Casi 2 Años, en Curaumilla), 2 zonas.

• Mediciones deOleaje Espectral en aguas someras, más de 29 mediciones con ADCP a lo largo de la Costa.

• 10 batimetrias exploratorias en zonas costeras hasta el veril -100 ( aprox. 230 km2).


• PRODUCTOS Y LOGROS GENERADOS– Documentos técnicos Generados

• Metodología.– Verificación de técnicas de propagación.– Verificación de modelos (SWAN v/s MIKE 21 SW v/s STWAVE).– Calibración y validación de parámetros.

• Memorias de Titulación– Implicancia de las batimetría locales en modelos de oleaje.– Evaluación del clima de oleaje en Curaumilla.– Caracterización Estádistica de Datos de Oleaje.– Redes Neuronales Aplicadas a la Predicción y Estimación de los

parámetros de Oleaje.– Caracterización del recurso energético del oleaje en la zona

centro-sur de Chile.– Caracterización de energía del oleaje utilizando selección de

climas de oleaje y métodos de propagación calibrados.


• PRODUCTOS Y LOGROS GENERADOS– Productos (Fichas)

• 8 Mapas que describen la zona Regional (V a X Región).– Potencia Media, percentiles, mediana.

• 11 Mapas de zonas altamente energéticas (detalle). – Potencia Media, percentiles, mediana.

– Generación de rosas a distintas profundidades (20, 50 80 y 100).

– Variablidad Temporal, estacional y espacial.

– Curvas de Excedencia de potencia

– Matrices de potencia, energía dispersión, en puntos espécificos.

– Descripción de los fondos marinos


• PRODUCTOS Y LOGROS GENERADOS– Estudios Complementarios

• Estado del Arte Dispositivos Undimotriz.

• Condiciones de Ingreso al Mercado.

• Evaluación Ambiental en proyectos de energía Undimotriz.

– Seminarios• Participación en seminarios internacionales relacionados con

la materia.

• Presentaciones en Congreso (p.e Congreso Nacional de Hidráulica).

• Publicaciones científicas.


• PRODUCTOS Y LOGROS GENERADOS

– Otros

• Experiencia en Instalación, seteo y post-proceso de datos de Boyas Triaxis Y ADCP.

• Generación de Algoritmos (Toolbox) para el pre y post proceso de Datos.

• Adquisición de Instrumental para futuros proyectos.

• Consolidación de Grupo de Trabajo y Formación de Capital Humano.

• Base de Datos de Oleaje para investigación.



TRABAJOS DE CAMPO

• Mediciones de Aguas Profundas (intermedias)

• Mediciones Aguas Someras

• Mediciones Batimétricas

METODOLOGIA

• Apoyo Académico

• Estimación de Incertidumbre

• Bases de Datos de excelencia

• Participación Internacional.

ELABORACION DE MAPA

• Tablas Potencia – ESTANDAR EMEC

• EMEC ( European Marine Energy Center)

MODELOS NUMERICOS

• Calibraciones

• Uso de Múltiples Modelos

• Nuevas Metodologías y uso de parámetros específicos.

CATASTRO

PROYECTO UNDIMOTRIZ.Catastro entre la V y la XIV Región.

FORTALEZAS

Trabajos de campo


Obtener mediciones “in situ” de datos de oleaje.

Evaluar recursos energéticosen base a mediciones.

Calibrar y Validar Modelos Numéricos

(SWAN, STWAVE, MIKE21 SW)

“Equipos Utilizados”

Boyas

Perfiladores Acústicos


ADCP Teledyne RD Instruments Workhorse Sentinel WHSW600.


Características básicas:- Resistente a impactos y giros.- Fácil manejo- Reducidos costos de operación y fondeo- Configurable por el usuario- Sensor de oleaje fiable y robusto- Avanzado análisis de movimiento y oleaje direccional.- Disponible con ADP para perfiles de corrientes.

Cúpula de policarbonato

Paneles solares

Pack de baterías

Carcasa de acero inoxidable.

Watchman 500

Fanal y antenas de transmisión



CONSIDERACIONES PARA REALIZAR UN FONDEO…..

• Embarcación.

Apoyo Armada de Chile. (Agradecimientos)

• Tipo de maniobra a utilizar.

Océano normal o extremo

• Tiempo que será fondeado el instrumental.

Mantenciones

• Eventos fortuitos.

Vandalismo y condiciones meteorológicas (sistema WatchCircle)

Fondeo Boya Triaxys.



CONSIDERACIONES PARA REALIZAR INSTALACIÓN DE ADCP

• Logística.

Embarcaciones, planificación.

• Tipo de maniobra a utilizar.

Trawl Resistant o SeaSpider

• Tiempo que será fondeado el instrumental.

Consideración de Mantenciones

• Eventos fortuitos.

Vandalismo, condiciones meteorológicas y de transporte de sedimentos(pinger acústico)

Fondeo ADCP WHSW 600



Información entregada por equipos de medición.

• BOYAS.

Espectros (matrices temporales)

o 129 frecuencias

o 121 direcciones

Parámetros de resumen de oleaje (series de tiempo)

o Altura significativa

o Periodo significativo

o Dirección

o Altura máxima etc…


Información entregada por equipos de medición.

• Perfiladores acústicos.

Espectros (matrices temporales)

o 128 frecuencias

o 090 direcciones

Parámetros de resumen de oleaje (series de tiempo)

o Altura significativa

o Periodo significativo

o Dirección

o Altura máxima etc…


%$&#@#

Problemas en terreno

1. Embancamiento de ADCP.2. Agregación de organismos.3. Robo de material de línea

de fondeo.4. Relaciones complejas con

comunidades del entorno.5. Disponibilidad de

embarcación.


Swell o mar de fondo

Sea waves o mar de viento

Metodología


H - T - D

Formas de representar estados de mar

Metodología


Medido

EstadisticaCo

mp

ra d

e e

qu

ipo

s y

esta

dis

tica

20 años

Evaluar variabilidad estacional y casos extremos

Metodología


20 añosX

365 díasX

8 Espectrosdiarios

=

58.400modelaciones

X Tamaño del área de modelación

O

X N° de modelos (8)

467.200modelaciones=

Metodología


U

U’

R

R’

Metodología


H - T - D

Análisis de datos de oleaje


Análisis de datos de oleaje


REGION POTENCIA MEDIA (KW/m)

Región de Valparaiso 41

Región de Ohiggins 42

Región del Maule 46

Región del BioBio 47

Región de la Araucanía 50

Región de los Ríos 52

Región de los Lagos 57


Datos de CampoMatrices de Dispersión de Energía Hm0 vs Te.

Hm

o [m

]

Te [s]

11 67 119 93 27 5 3

12 162 285 386 301 206 71 34 9

14 280 595 565 410 255 117 21 5 1 1

8 144 529 642 545 277 134 24 7 2

13 204 321 374 217 86 23 1 1 2

1 45 105 188 162 94 34 11 2

3 13 32 49 59 80 45 11 1

5 5 21 44 28 19 1

1 5 24 17 8 4

1 2 7 14

1 2 3 3

1 1 1 1

1

5 [kW/m]

25 [kW/m]

100 [kW/m]

250 [kW/m]

500 [kW/m]

750 [kW/m]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

% E

nerg

ia O

leaje

Anual P

rom

edio

(309 [M

Wh/m

])

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Hm

o [m

]

Te [s]

1 5 39 63 43 26 11 5 2 1

58 243 440 509 441 253 128 62 22 7 2 1 1

31 378 949 872 567 324 181 39 18 9 5 2 1

2 113 466 543 416 302 134 47 10 1 1 1

2 28 107 225 233 120 27 11 1 5

2 2 26 31 48 22 4 4 1 2

1 1 2 12 20 9 4

1 5 11 5 2 2

1 1 2

5 [kW/m]

25 [kW/m]

100 [kW/m]

250 [kW/m]

500 [kW/m]

750 [kW/m]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

% E

nerg

ia O

leaje

Anual P

rom

edio

(139 [M

Wh/m

])

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Aguas de mayor profundidad Aguas de menor profundidad


Datos de CampoMatrices de Dispersión de Energía Hm0 vs Te.


Hm

o [m

]

Te [s]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Err

or

Esta

ndar

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

Hm

o [m

]

Te [s]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Err

or

Esta

ndar

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

Incerteza


Matrices de Dispersión de Energía Hm0 vs MWD

Hm

o [m

]

m [°]

74 156 4

6 458 1817 57

2 370 2979 103 2

68 1712 29

26 654 31

7 96 7

2 6 42 6

7 28 4

7

90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 3600

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

% E

nerg

ia O

leaje

Anual P

rom

edio

(133 [M

Wh/m

])

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Hm

o [m

]

m [°]

8 119 88 74 28 4 2 1

31 529 604 227 55 12 5 1 1

1 56 1195 748 178 39 19 20 8 1

73 1220 819 149 27 13 7 1

17 550 582 73 10 8 1 1

11 244 278 67 27 9 2 2

1 123 124 34 5 1 2 1

1 55 50 15 2

1 26 21 9 2 1

8 11 5

1 1 8

1 3

1

90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 3600

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

% E

nerg

ia O

leaje

Anual P

rom

edio

(309 [M

Wh/m

])

0

2

4

6

8

10

12

14

16



Curvas de Excedencia

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Potencia del oleaje [kW/m]

Pro

babili

dad d

e E

xcedencia

[%

]

Total

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Potencia del oleaje [kW/m]P

robabili

dad d

e E

xcedencia

[%

]

Total


04-Sep-11 24-Oct-11 13-Dec-11 01-Feb-12 22-Mar-12 11-May-120

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Hm

0 [m

]

Fecha [dd-mmm-yy]

ADCP Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3

Modelo BIAS RMS SI SKILL m R^2

1 0.097 0.185 0.184 0.825 0.913 0.774

2 0.232 0.288 0.287 0.728 0.816 0.751

3 0.140 0.221 0.220 0.792 0.875 0.754

ModelaciónValidación Modelos Hm0


Validación Modelos Te


10

15

20

Te [s]

Fecha [dd-mmm-yy]



1 0.561 1.629 0.494 0.853 0.949 0.327

2 -0.755 1.706 0.517 0.846 1.070 0.302

3 -0.251 1.505 0.456 0.864 1.018 0.350


Validación Modelos Potencia


5

10

15

20

25

30

35

40

45

Po

we

r [k

W/m

]

Fecha [dd-mmm-yy]



1 1.826 3.139 1.326 0.545 0.747 0.692

2 2.563 3.623 1.530 0.475 0.691 0.719

3 1.869 3.356 1.417 0.513 0.725 0.678


Pote

ncia

del ole

aje

[kW

/m]

Año

93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 130

20

40

60

80

100

120

140

Máxima Promedio Mediana Mínima

Probabilidad de Excedencia [%]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Estadística de Largo Plazo.Variación interanual


Estadística de Largo Plazo.Variación Mensual

Pote

ncia

del ole

aje

[kW

/m]

Mes

E F M A M J J A S O N D0

20

40

60

80

100

120

140



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Pote

ncia

del ole

aje

[kW

/m]

Año

93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 130

20

40

60

80

100

120

140



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Primavera

Pote

ncia

del ole

aje

[kW

/m]

Año

94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 130

20

40

60

80

100

120

140



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Verano

Pote

ncia

del ole

aje

[kW

/m]

Año

94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 130

20

40

60

80

100

120

140



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

OtoñoP

ote

ncia

del ole

aje

[kW

/m]

Año

94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 130

20

40

60

80

100

120

140



0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Invierno

Estadística de Largo Plazo.Variación Estacional


10

20

P [kW/m]

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Estadística de Largo Plazo.Mapa de Potencia (mediana)

• Conclusiones– Se logro cuantificar el nivel de incertidumbre de

diferentes modelos numéricos, a través de mediciones de campo. • Modelos SWAN, STWAVE, MIKE21 SW dan resultados

similares.

– El área de estudio entre la V y X regiones, presenta zonas atractivas para la instalación de dispositivos, en efecto, este proyecto caracteriza dichas zonas con normativa EMEC para facilitar la inversión de fabricantes de este tipo de dispositivos.


CONCLUSIONES Y PERSPECTIVA FUTURA

• Conclusiones– De acuerdo a los resultados de las mediciones

obtenidas de las boyas, se proyecta que la zona norte sería más atractiva que lo estimado anteriormente por otros estudios.

– En el ámbito internacional existe un gran interés y una fuerte inversión pública y Privada para el desarrollo de las energías marinas. Resalta el ámbito de los estudios completarios, como por ejemplo en el desarrollo de normativas ambientales, tributarias y sociales, para facilitar el ingreso en los mercados.



• Perspectivas futuras.– Extrapolar este estudio hacia la zona norte del país, específicamente

entre la XV y IV regiones, de esta forma completar este estudio.– Extrapolar este estudio hacia territorio insular, ya que en términos de

competitividad de fuentes energéticas puede permitir el ingreso temprano de este tipo de dispositivos.

– Se considera relevante mantener un sistema de monitoreo de oleaje a lo largo de toda la costa de Chile a fin de mejorar las predicciones y disminuir la incertidumbre de los modelos numéricos existentes, replicando lo que se hace en otros países lideres en la materia.

– Incentivar los estudios complementarios, como por ejemplo, aspectos legales, ambientales, incentivos tributarios, normativa de implementación y equipamiento.

– Crear un grupo de investigación activo que fomente el ingreso de los dispositivos de generación considerando la realidad nacional.



• Agradecimientos a:

– INNOVA CORFO.

– HydroChile

– Armada de Chile.

– Grupo de Trabajo (UTSM,UV,PUC,PRDW).

– Administrativos y personal de apoyo.



Boya Triaxys – V Región.

Catastro entre la V y la XIV Región.

Garrad Hasan, 2009 -> 37 KW/m.Monardez y Acuña , 2008 -> 43 KW/m

titulo de presentación - inh.cl · 6% vs 16% 1070 mw precios de la ... energías marinas en el...

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