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Centro Mexicano de Innovación en Energía - Océano Responsable: Dr. Ismael Mariño Tapia L ÍNEA E STRATÉGICA : C ORRIENTES Y MAREAS
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Centro Mexicano de Innovación en Energía - Océano
Responsable: Dr. Ismael Mariño Tapia
LÍNEA ESTRATÉGICA: CORRIENTES Y MAREAS
Introducción
Objetivo: Aprovechamiento de la energía cinética contenida en las
corrientes marinas:
• Costeras : generadas por mareas – invierten su dirección.
• Oceánicas: generadas por viento y variaciones de densidad a gran escala,son mas unidireccionales y persistentes.
Alto Potencial energético
A pesar de moverse mucho mas lento que el viento, el movimiento del aguaacarrea mucha energía debido a su densidad. Para una misma area, aguamoviendose a 20 km/hr ejerce la misma fuerza que un viento de 176 km/hr.
C-LE1 Corrientes y Mareas
Introducción
Tecnología en desarrollo
Comparado con el viento y el oleaje, las corrientes marinas han recibido menosatención aunque existe bastante desarrollo vinculado con corrientes de mareaen zonas costeras.
Principales retos tecnológicos
• Evitar cavitación (turbulencia);
• Prevenir bio-incrustación
• Confiabilidad (evitar costos de mantenimiento)
• Resistencia a la corrosión.
C-LE1 Corrientes y Mareas
C-LE Corrientes y Mareas
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes marinas, mareas y su
variabilidad bajo distintas condiciones ambientales
C-LE2 Caracterización regional y aprovechamiento del potencial de energía
mareomotriz e hidro-cinética en el Golfo de California
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del desempeño en campo, de
modelos de hidrogenerador para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
C-LE1 Corrientes y Mareas
Participantes (IMTA): Dr. Efraín Mateos, Dr. Ariosto Aguilar, Dr.Rubén Morales, Dr. Víctor Correa, Dr. Héctor Camacho, M.I. Flor Cruz.
Objetivo: Elaborar un atlas nacional del potencial energético porcorrientes marinas y mareas de los mares mexicanos.
• A partir de climatologías globales, realizar corridas con modelosnuméricos regionales en toda la costa mexicana para la evaluación delpotencial energético en costas y algunas lagunas de interés.
• Realizar un estudio socio-económico-ambiental en las regiones conmayor potencial energético, para la determinación de la factibilidad deluso de tecnologías renovables.
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes marinas, mareas y procesos
asociados y su variabilidad bajo distintas condiciones ambientales
C-LE1 Corrientes y Mareas
Informe de 65 páginas, resumiendo el comportamiento de las corrientes a nivel nacional y detallando las tecnologías existentes para extraer energía de las corrientes marinas (33 artefactos)
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes marinas, mareas y su
variabilidad bajo distintas condiciones ambientales
Actividades Productos EntregablesAño 1 Año 2 Año 3 Año 4
Et. 1 Et. 2 Et. 3 Et. 4 Et. 5 Et. 6 Et. 7 Et. 8
Revisión del estado de arte.
Conocimiento de las
condiciones
oceanográficas para
planear bien el trabajo de
modelación numérica de
corrientes para el Atlas.
Reporte de integración del estado
del arte. X
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes
marinas, mareas y su variabilidad bajo distintas
condiciones ambientales
La más desarrollada hasta ahora, por mucho, es la que aprovecha el rango de marea (tidal range) pues la tecnología es muy similar a las plantas hidroeléctricas.
Sin embargo, las presas de marea se enfrentan a numerosos retos ambientales.
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes
marinas, mareas y su variabilidad bajo distintas
condiciones ambientales
Mapas mensuales de corrientes promediadas en un periodo de 20 años, de 1993 a 2012 a una profundidad de 10 m
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes
marinas, mareas y su variabilidad bajo distintas
condiciones ambientales
Mapas mensuales de corrientes promediadas en un periodo de 20 años, de 1993 a 2012 a una profundidad de 10 m
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes
marinas, mareas y su variabilidad bajo distintas
condiciones ambientales
Mapas mensuales de corrientes promediadas en un periodo de 20 años, de 1993 a 2012 a una profundidad de 10 m
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes
marinas, mareas y su variabilidad bajo distintas
condiciones ambientales
Mapas mensuales de corrientes promediadas en un periodo de 20 años, de 1993 a 2012 a una profundidad de 10 m
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes
marinas, mareas y su variabilidad bajo distintas
condiciones ambientales
Mismos conceptos desarrollados para la producción de electricidad a partir del viento.
Si las corrientes marinas alcanzan una rapidez promedio de 2 -2.5 m/s, la instalación será económicamente viable.
Tipos de artefactos (turbinas de eje horizontal):
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes
marinas, mareas y su variabilidad bajo distintas
condiciones ambientales
Tipos de artefactos (turbinas de eje vertical):
C-LE1 Generación de un inventario nacional de corrientes
marinas, mareas y su variabilidad bajo distintas
condiciones ambientales
Tipos de artefactos (Hidro-hojas oscilantes):
La membrana ondula debido a la presión del fluido en movimiento, lo que provoca que un sistema electromecánico produzca electricidad. baja velocidad de arranque (0.4 m/s)
C-LE2 Corrientes y Mareas
Participantes (CICESE): Dra. Vanesa Magar, Dr. Juan Manuel LópezMariscal, Dr. Jose Gómez Valdés, Dr. Victor Manuel Godínez. (Univ. deFlorida) Dr. Arnoldo Valle Levinson.
Objetivo:
• Evaluar el recurso y el aprovechamiento de energía mareomotriz ehidro-cinética a nivel regional y local.
• Cuantificar las incertidumbres asociadas con dicha evaluación.
• Estudiar los impactos hidro-ambiental y de mareas de tormenta.
Los objetivos se alcanzarán a través de simulaciones numéricasanidadas, y experimentos de campo en lugares selectos. Losexperimentos en campo incluirán, la instalación de dispositivos deprueba.
C-LE2 Caracterización regional y aprovechamiento del potencial de energía
mareomotriz e hidro-cinética en el Golfo de California
¿Porqué el Golfo de California?
Amplio rango de mareas en la cabeza (~6 m).
Fuertes corrientes de marea especialmente en los canales de las Islas.
Baja probabilidad de incidencia de huracanes.
Sitio muy estudiado desde perspectiva oceanográfica: Componentes de marea, corrientes residuales, ondas atrapadas a la costa, oceanografía geológica, dinámica sedimentaria, ecología marina, etc.
C-LE2 Caracterización regional y aprovechamiento del
potencial de energía mareomotriz e hidro-cinética en el
Golfo de California
C-LE2 Corrientes y Mareas
C-LE2 Caracterización regional y aprovechamiento del potencial de energía
mareomotriz e hidro-cinética en el Golfo de California
Actividades Productos EntregablesAño 1 Año 2 Año 3 Año 4
Et. 1 Et. 2 Et. 3 Et. 4 Et. 5 Et. 6 Et. 7 Et. 8
Revisión bibliográfica, adquisición de equipo y
reclutamiento de personal.
Planes de campañas de
campo, distribución de
responsabilidades.
Reporte con objetivos y metas de
recopilación de datos y procesos a
estudiar con base en el equipo que
alcance comprar con el dinero
autorizado.
X
Incertidumbres en el uso de distintas batimetrías disponibles
C-LE2 Caracterización regional y aprovechamiento del
potencial de energía mareomotriz e hidro-cinética en el
Golfo de California
Corrientes de marea (m/s)
Inventarios de equipos, mantenimiento y fabricación de anclajes
C-LE2 Caracterización regional y aprovechamiento del
potencial de energía mareomotriz e hidro-cinética en el
Golfo de California
Salida de prospección a sitios de interés
• Isla San Jorge, localizada a ~50 km al Suroeste de Puerto Peñasco
• Punta Jagüey, localizada a ~20 km al Suroeste de Isla San Jorge
C-LE2 Caracterización regional y aprovechamiento del
potencial de energía mareomotriz e hidro-cinética en el
Golfo de California
Colaboración con la línea transversal de ecología
Se empezó un dialogo con el “Centro de Estudios Culturales y Ecológicos Prescott College, A.C.”, en Bahía Kino, Sonora, donde tienen un programa de investigación sobre mamíferos marinos bien establecido, tanto en el Canal del Infiernillo y como en aguas adyacentes
C-LE2 Caracterización regional y aprovechamiento del
potencial de energía mareomotriz e hidro-cinética en el
Golfo de California
Comunidades rurales
En la zona de la comunidad indígena (Comcaac o Seri) tienen derecho al uso exclusivo del Canal del Infiernillo, y es básico contar con su autorización.
Prescott también tiene un programa de trabajo continuo con la comunidad. En la etapa 1 se hizo la presentación a Prescott College, quienes recomendaron esperar a la elección de nuevas autoridades indígenas antes de exponerles el proyecto.
C-LE3 Corrientes y Mareas
Participantes (CINVESTAV): Dr. Ismael Mariño, Dr. Alejandro Souza, Dra.Lucien Veleva, Dr. Ruben Raygoza Barahona (II-Sisal) Dr. José LopézGonzález, Dr. Bernardo Figueroa Espinoza, (FC-Sisal) Dra. Cecilia EnríquezOrtiz, Xavier Chiappa Carrara, Vanesa Papiol, Rodolfo Rioja, (PotenciaIndustrial) Ing. Roberto Gottfried.
Objetivo: Propuesta integrada
Caracterización del recurso.
Mejorar el diseño de hidrogeneradores (IMPULSA)
Evaluación de su desempeño numéricamente y en campo (con tecnologías demonitoreo en tiempo real)
Evaluación de materiales, recubrimientos y su interacción con el ambientemarino
Evaluación de huella ecológica.
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del desempeño en campo, de
modelos de hidrogenerador para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
C-LE3 Corrientes y Mareas
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del desempeño en campo, de
modelos de hidrogenerador para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinasActividades Productos Entregables
Año 1 Año 2 Año 3 Año 4
Et. 1 Et. 2 Et. 3 Et. 4 Et. 5 Et. 6 Et. 7 Et. 8
Evaluación del recurso energético
Caracterización de la
intensidad, dirección y
variabilidad espacio-
temporal de las corrientes
marinas en el canal de
Cozumel y en la plataforma
de Yucatán frente a
Telchac y Sisal.
Reporte, dos publicaciones, una
tesis de maestría. X x x x x x
Caracterización de la corriente en Yucatán (mediciones).
Boya oceanográfica CINVESTAV
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del
desempeño en campo, de modelos de hidrogenerador
para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
Caracterización de la corriente de Cozumel (modelación).
Salidas del modelo NEMO con resolución de 1/12⁰, 85 niveles en la vertical y forzamiento DFSA y DFS5, de 1958 a 2012
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del
desempeño en campo, de modelos de hidrogenerador
para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
Superficie (m/s) Primeros 50 m (m/s)
Caracterización de la corriente de Cozumel (Mediciones).
Mediciones obtenidas por el nuestro grupo (batimetría costera y AQP) y compartidas por CANEK (CICESE) para CEMIE (ADCP)
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del
desempeño en campo, de modelos de hidrogenerador
para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
Caracterización de la corriente de Cozumel (Mediciones profundas).
Compartidas por CANEK (CICESE) para CEMIE (ADCP)
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del
desempeño en campo, de modelos de hidrogenerador
para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
Caracterización de la corriente de Cozumel (Mediciones costeras).
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del
desempeño en campo, de modelos de hidrogenerador
para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
Caracterización de la corriente de Cozumel (Batimetría costera).
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del
desempeño en campo, de modelos de hidrogenerador
para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
Mejoras al diseño del generador hidrocinético:
Modelo Open Foam
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del
desempeño en campo, de modelos de hidrogenerador
para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
Caracterización ecológica:
Evaluación de comunidades del zooplancton, bajo el criterio que la conectividad biológica (vía transporte de larvas) es uno de los principales fenómenos que un campo de hidrogeneradores puede afectar desde la perspectiva pelágica.
Especies vulnerables incluyen corales, erizos, caracoles y peces.
C-LE3 Diseño, implementación integrada y evaluación del
desempeño en campo, de modelos de hidrogenerador
para producción de energía eléctrica a partir de
corrientes marinas
