Simulación de un sistema OWC para extracción de energía undimotriz

Abstract

Los sistemas OWC (Oscillating Water Column) son unas de las variantes de la energía undimotriz. Se basa en obtener energía eléctrica a partir del giro de una turbina movida por el aire que entra y sale de una cámara semisumergida de hormigón debido al ascenso y descenso de la columna de agua en el interior de la cámara. La finalidad principal del presente artículo es desarrollar un modelo que represente fielmente la interacción de las olas del mar con la cámara del sistema OWC así como el comportamiento de la columna en el interior. Una vez generado el modelo el segundo objetivo era analizar la influencia del amortiguamiento creado por la turbina en la captura de energía del OWC. Para realizar las simulaciones se escogió seguir las dimensiones dadas por Morris de un modelo a escala del OWC, en el que la turbina está representada por un orificio. El diseño fue realizado en Autocad y mallado mediante Gambit, para las simulaciones se utilizó Fluent. La simulación se realizó con modelo multifase agua-aire, y generando la ola mediante una UDF que produce un movimiento de la pared tipo pistón. Los resultados obtenidos indican que la anchura de orificio ideal es de entorno a 1 cm, ya que anchuras mayores conllevan a una disminución excesiva del diferencial de presiones, mientras que más pequeñas llevan a caudales demasiado bajas que el aumento en el diferencial de presiones no es capaz de compensar. Las presiones no tienen una evolución sinusoidal debido a la variación del coeficiente de amortiguamiento con el tiempo. En lo que se refiere a la interacción entre la cámara y las olas, la influencia de la cámara es considerable en el agua próxima. Además los movimientos del agua dentro y fuera de la cámara son notablemente diferentes, de hecho la columna interior no tiene un movimiento sinusoidal y las alturas de las entrefases agua-aire son distintas dentro y fuera de la cámara.