La energía undimotriz es aquella energía producida por el movimiento de las olas. Se trata de una energía renovable y limpia la cual aún no ha sido explotada en nuestro país como una alternativa de generación de energía. La extensa costa chilena, junto con la variedad en climas de ola que posee y la presencia del oleaje durante todo el año otorgan a Chile una alta potencialidad para la instalación de centrales que utilicen tecnologías que aprovechen la energía de las olas. El presente tema de investigación estudió, bajo criterios técnicos y económicos, la factibilidad de implementar esta tecnología en la costa chilena, para lo cual se seleccionó dos sistemas distintos que usan la energía de las olas, dentro de los disponibles en el mercado, los cuales fueron evaluados en tres puntos específicos en la costa, obteniendo la potencia generada y el factor de planta correspondiente a cada caso. Con esto fue posible determinar el mejor sitio para la instalación de dos centrales, cada una usando uno de los sistemas evaluados, la inversión involucrada en cada proyecto, y el costo del MWh generado por cada una de ellas. Con esto fue posible concluir que la generación eléctrica aprovechando el oleaje marino es una alternativa viable de implementar en Chile desde el punto de vista técnico, obteniéndose factores de planta razonables dentro del rango de las energías renovables que son utilizadas en la actualidad, los cuales mejoran considerablemente mientras más expuesto al oleaje sea el sitio en donde se instale una central de estas características. Sin embargo, de acuerdo a la magnitud de las inversiones involucradas en los proyectos y los costos estimados del MWh generado para cada caso, y en estrecha relación con los precios a los que se comercializa la energía en nuestro país, ambos proyectos evaluados no son rentables y no recuperan la inversión dentro de su vida útil. Esto crea la necesidad de una reestructuración en las políticas energéticas nacionales para que proyectos de esta naturaleza sean rentables por si mismos, implementando tarifas diferenciadas que incentiven la inversión en energías renovables limpias, y reconociendo, para esta tecnología en particular, un pago por potencia instalada, gracias a la presencia sin interrupción de oleaje durante todo el año que asegura un mínimo de energía generada.

Ingeniera Civil Mecánica / La demanda de energía eléctrica está en constante crecimiento y actualmente la generación del país proviene de fuentes no renovables. El cambio climático es inminente por lo que se requiere una solución. Es por esto que el gobierno de Chile impuso una agenda energética para el país, en la cual se declara que para el 2025 el 20% de la energía eléctrica debe ser producida mediante energías renovables no convencionales. La extensa costa del país y las características de su oleaje hacen que la energía marina se plantee como una solución al problema anterior. El presente trabajo de titulación trata del estudio de generación de energía undimotriz mediante una boya fijada a la costa con un brazo mecánico, basado en el dispositivo Wave Star Energy, de la Universidad de Aalborg, Dinamarca. El movimiento vertical oscilatorio de las olas permite que la boya suba y baje trasmitiendo este vaivén al brazo mecánico, el cual acciona un pistón conectado a un circuito hidráulico. Con este último se obtiene la potencia eléctrica. El objetivo principal del proyecto es estudiar el comportamiento que tiene este equipo en las costas chilenas y optimizar su desempeño. Para ello en primer lugar se seleccionan 3 ubicaciones que representan el norte, el centro y el sur de Chile y se evalúa el recurso undimotriz que poseen sus oleajes. Luego se desarrolla una simulación en el programa de modelación ANSYS, en el módulo AQWA del cual se obtienen los coeficientes hidrodinámicos preliminares del dispositivo sin considerar los efectos que provoca la presencia del circuito hidráulico, en primera instancia. En seguida, gracias a la librería de código abierto WEC-Sim, se agrega esta influencia, con lo cual es posible conocer las potencias absorbida, mecánica y eléctrica que se producen con el dispositivo. Se valida la metodología usada comparando los resultados con un estudio anterior realizado en Francia. Además, se analiza el efecto que tiene variar la dirección predominante de las olas en la capacidad de absorción de la energía y los resultados arrojan que se debe preferir ubicar el brazo de la boya, de forma paralela a la dirección de las olas. Luego, se varían los parámetros que determinan los equipos y elementos mecánicos del circuito hidráulico de forma que el sistema se optimiza específicamente para el oleaje promedio de las costas chilenas, que implica periodos altos con alturas significativas variadas entre los 0,5 y los 5 metros. Finalmente, se evalúa el desempeño del dispositivo en las 3 ubicaciones escogidas, obteniéndose un promedio de 43 kW para la localización de Huentemó, décima región.

Ingeniera Civil Mecánica / La energía undimotriz es una energía limpia, abundante y promisoria, pero aún no se ha explotado a gran escala. Como consecuencia, existen prototipos que aprovechan de manera distinta las olas incidentes según distintos supuestos de operación. La zona sur y central de Chile aparece con una de las mayores concentraciones de energía undimotriz en el mundo. Esto, sumado a la extensión de su costa, lo hace atractivo para llevar a cabo una evaluación en profundidad de las posibilidades de explotación del recurso. El objetivo del presente trabajo es obtener y analizar la potencia generada por un conversor undimotriz oscilante bajo las condiciones de oleaje de la costa chilena, mediante la simulación en Ansys ® AqwaTM y WEC-Sim de distintas geometrías. El dispositivo corresponde a una placa de grandes dimensiones que se encuentra fija en el fondo marino y que oscila por la incidencia de las olas accionando dos pistones hidráulicos. El circuito hidráulico incluye acumuladores de alta y baja presión, un motor hidráulico y un generador eléctrico. Primero se seleccionaron 5 ubicaciones cercanas a la costa y con distinto recurso con la ayuda del Explorador Marino Undimotriz. La profundidad de los sitios seleccionados fue de 14 metros. Luego se crearon 3 geometrías distintas en SolidWork® para la placa oscilante basadas en un dispositivo existente llamado Oyster ® que fue desarrollado por la empresa Aquamarine Power Ltda.. Después se define el sistema en Ansys ® Hydrodynamic DiffractionTM para obtener, a partir de la simulación, coeficientes hidrodinámicos en un rango de frecuencias. Estos coeficientes son necesarios para el cálculo de las fuerzas de difracción y de radiación presentes en la ecuación de movimiento de la placa. Los datos inerciales de la geometría más los coeficientes hidrodinámicos permiten, mediante la simulación en WEC-Sim, calcular las potencias obtenidas por el dispositivo, esto es, potencia absorbida, mecánica y eléctrica. Para conseguir las potencias se asumieron olas regulares, el flujo del pistón se consideró compresible y se omitieron las distintas variaciones que pueden presentarse en el circuito hidráulico. Los resultados muestran que de las 3 geometrías, la placa basada en Oyster® es la que mejor se comporta alcanzando niveles de potencia de 700 kWe en uno de los sitios cercanos Puerto Montt. Esto además sucede para una ubicación cercana a Puerto Corral y con un factor de captura de 55% a 60% en ambos casos. Con respecto a las ubicaciones estudiadas, para las 3 geometrías se presentó una mejora en su desempeño en Puerto Montt y Puerto Corral, además, todos generan su menor potencia en Puerto San Vicente. De todas maneras la potencia generada no es lo único importante en el estudio de estos dispositivos, sino que también importa la variabilidad del recurso estacional, que para el caso de Chile es baja, permitiendo generar no sólo un buen nivel de potencia, sino que además se mantiene en el tiempo. Por último, se realizó un estudio de la variación de la potencia en función del periodo de ola y su altura, para rangos típicos de las olas chilenas. Analizando las 3 geometrías con el estudio, se observó que el dispositivo con geometría similar a Oyster presenta la mayor estabilidad de funcionamiento con respecto a la variabilidad del recurso.