Modelo numérico de un OWC en Puerto Coloso

Abstract

En este documento se desarrollaron los conceptos generales de la obtención de energía marina, específicamente con un sistema de columna de agua oscilante OWC (oscillating water column), el cual extrae energía directamente de las olas. El objetivo principal es estimar la potencia aprovechable en una planta OWC ubicada en Puerto Coloso para la desalinización de agua de uso minero o su utilización para el bombeo de la misma. Se analizó un modelo numérico 2D [1] con características propias de un OWC que posee validación física en un canal de olas. Los resultados del modelo con validación fueron utilizados a modo de calibración para el desarrollo de un modelo similar en Fluent, que posteriormente simuló condiciones reales de oleaje para una planta OWC en Puerto Coloso, a 80 km de Mejillones. El modelo de referencia entrega una idea del comportamiento de elevación de la columna de agua dentro de la cámara de OWC con condiciones a escala de altura H0 de 0.088m, un periodo T de 2.15s y una longitud de onda λ de 5.2m. Dentro de este marco referencial, se desarrolló un modelo 2D bajo las mismas condiciones de geometría, oleaje y de condiciones de borde con el software comercial Ansys Fluent y se comparó la elevación de la columna de agua. De esta etapa se concluye que el modelo se comporta de manera similar en términos de la elevación de la columna de agua, el periodo en la cámara del OWC y su relación con los parámetros del oleaje. Finalmente, se desarrolla un modelo para las condiciones de Puerto Coloso, usando el estado de mar típico en la zona de Mejillones con una amplitud H0 de 1.5m, un periodo T de 9s, y una longitud de onda λs de 81.7m, la caracterización de la respectiva rompiente en la costa y una geometría acorde a estos parámetros. Se obtiene la estimación de la potencia de salida por metro lineal utilizando la velocidad de aire en la boquilla del OWC y el caudal de aire por metro lineal mediante los resultados de una turbina wells [2] con los coeficientes de caída de presión, flujo y eficiencia. La potencia de salida es relativamente baja de acuerdo a proyectos de magnitudes similares (centrales Mutriku y Limpet) y se estima una potencia aprovechable de hasta 1.48 kW/m.