Parámetros para la caracterización de oleaje con fines energéticos

1. Parámetros para la caracterización de oleaje con fines energéticos Álvaro Ossandón Á. Alumno Magister en Ciencias de la Ingeniería Civil, UTFSM. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718 “Catastro del recurso energético asociado a oleaje para el apoyo a la evaluación de proyectos de generación de energía Undimotriz”

2. Motivación • Los parámetros utilizados habitualmente están orientados al diseño de obras portuarias. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

3. Motivación • Los parámetros utilizados habitualmente están orientados al diseño de obras portuarias. • La información espectral no es utilizada habitualmente para la caracterización del oleaje. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

4. Motivación • Los parámetros utilizados habitualmente están orientados al diseño de obras portuarias. • La información espectral no es utilizada habitualmente para la caracterización del oleaje. • No es habitual el uso de parámetros para cuantificar la incerteza respecto a la dirección y periodo del oleaje. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

5. Motivación • Los parámetros utilizados habitualmente están orientados al diseño de obras portuarias. • La información espectral no es utilizada habitualmente para la caracterización del oleaje. • No es habitual el uso de parámetros para cuantificar la incerteza respecto a la dirección y periodo del oleaje. • No se han establecido mecanismos de detección de oleaje local. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

6. Motivación • Los parámetros utilizados habitualmente están orientados al diseño de obras portuarias. • La información espectral no es utilizada habitualmente para la caracterización del oleaje. • No es habitual el uso de parámetros para cuantificar la incerteza respecto a la dirección y periodo del oleaje. • No se han establecido mecanismos de detección de oleaje local. • Debido a lo anterior es primordial establecer una caracterización adecuada del oleaje, de forma, de disminuir la incerteza en cuanto a los parámetros de diseño de dispositivos de extracción de energía del oleaje. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

7. Objetivos • Determinar set de parámetros que permitan caracterizar el oleaje con fines energéticos. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

8. Objetivos • Determinar set de parámetros que permitan caracterizar el oleaje con fines energéticos. • Estudiar la validez de la fórmula aproximada para el cálculo de la potencia. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

9. Objetivos • Determinar set de parámetros que permitan caracterizar el oleaje con fines energéticos. • Estudiar la validez de la fórmula aproximada para el cálculo de la potencia. • Estudiar la validez de la potencia media del oleaje como valor de diseño de dispositivos de extracción de energía del oleaje. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

10. Objetivos • Determinar set de parámetros que permitan caracterizar el oleaje con fines energéticos. • Estudiar la validez de la fórmula aproximada para el cálculo de la potencia. • Estudiar la validez de la potencia media del oleaje como valor de diseño de dispositivos de extracción de energía del oleaje. • Determinar parámetros que permitan cuantificar la incerteza del oleaje respecto a la dirección y periodo. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

11. Objetivos • Determinar set de parámetros que permitan caracterizar el oleaje con fines energéticos. • Estudiar la validez de la formula aproximada para el calculo de la potencia. • Estudiar la validez de la potencia media del oleaje como valor de diseño de dispositivos de extracción de energía del oleaje. • Determinar parámetros que permitan cuantificar la incerteza del oleaje respecto a la dirección y periodo. • Cuantificar la presencia de oleaje local. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

12. Datos Empleados Boya ubicada en la zona central de Chile, esta entrega: Espectros Direccionales , cada 1 hora • Resolución: • Frecuencias: 0.005 [Hz] • Direcciones: 3° • Profundidad: 150 metros Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

13. Datos Empleados Longitud de los datos: 22 de abrilde 2012 a 2 de septiembre de 2013 Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

14. Definición: Parámetros de resumen En estudios de oleaje Habitualmente… Pero para fines energéticos es mas adecuado Donde, Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

15. Definición: Potencia Potencia integrada: Donde Potencia aproximada (condición de aguas profundas): Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

16. Definición: Potencia Direccional Potencia direccional: Dirección de máxima potencia direccional: d=1 d2<d1 Coeficiente direccional de potencia: S(q) d1<1 qPmax q Esto permite tener una estimación del Spreading direccional Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

17. Parámetros Adicionales 2 Ancho espectral (Mollison, 1985): S(f) 1 f Parámetro de correlación (Kimura, 1980): Donde, corresponde al tiempo de separación entre dos olas sucesivas y se estima como: Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

18. Resultados: Parámetros de resumen Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

19. Resultados: Potencia Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

20. Resultados: Potencia Matriz de energía y dispersión vs : Oleaje Dominante Oleaje Reinante • Oleaje Dominante: • Oleaje Reinante: Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

21. Resultados: Potencia Matriz de energía y dispersión vs : Oleaje Dominante Oleaje Reinante Finalmente….. • Oleaje Dominante: • Oleaje Reinante: Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

22. Resultados: Potencia La Distribución de potencia no es normal La media no es el indicador mas adecuado para la potencia La mediana seria un indicador mas adecuado . La media sobrestima en 29% la potencia Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

23. Resultados: Potencia Direccional Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

24. Resultados: Potencia direccional Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

25. Resultados: Potencia direccional Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

26. Resultados: Potencia direccional El error aumenta cuando el valor de Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

27. Resultados: Potencia direccional • Se aprecia que para el error aumenta bruscamente • Se aprecia que para el error aumenta bruscamente • Lo anterior se ve reflejado en los espectros , donde se aprecia la presencia de dos sistemas de oleaje. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

28. Resultados: Parámetros adicionales • Parámetros de ancho espectral y correlación Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

29. Resultados: Parámetros adicionales • Parámetros de ancho espectral y correlación • Se detectan espectros bimodales para independiente de los valores de . • Para solo se detectan espectros unimodales. • A medida que aumenta, la energía se tiende a concentrar en un menor rango de frecuencias • Se detectan espectros bimodales para independiente de los valores de . • Se detectan espectros bimodales para independiente de los valores de . • Para solo se detectan espectros unimodales. • A medida que aumenta, la energía se tiende a concentrar en un menor rango de frecuencias o disminuir el peak secundario en los oleajes bimodales. • Parámetro apropiado para la cuantificación de oleaje bimodal • Se detectan espectros bimodales para independiente de los valores de . • Para solo se detectan espectros unimodales. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

30. Resultados: Cuantificación Oleaje Bimodal • Parámetros de ancho espectral () y coeficiente de potencia direccional (d) Se detectan espectros bimodales para y Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

31. Resultados: Cuantificación Oleaje Bimodal Matriz de energía y dispersión de la potencia Cantidad de datos: 10404 Valores del parámetro de ancho espectral que se encuentra más presente en la estadística va entre 0.2 y 0.4, y entre 0.6 y 0.9 para el coeficiente de Potencia direccional . Este rango correspondería a un oleaje del tipo unimodal. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

32. Conclusiones • La formula aproximada para el calculo de la potencia subestima el valor de esta. Pero el error en la estimación es bajo (media inferior a 5%), excepto en los casos de tormentas (hasta 11%). Como aproximación se considera aceptable. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

33. Conclusiones • La formula aproximada para el calculo de la potencia subestima el valor de esta. Pero el error en la estimación es bajo (media inferior a 5%), excepto en los casos de tormentas (hasta 11%). Como aproximación se considera aceptable. • La potencia media no es el valor adecuado para el diseño de dispositivos de extracción de energía. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

34. Conclusiones • La formula aproximada para el calculo de la potencia subestima el valor de esta. Pero el error en la estimación es bajo (media inferior a 5%), excepto en los casos de tormentas (hasta 11%). Como aproximación se considera aceptable. • La potencia media no es el valor adecuado para el diseño de dispositivos de extracción de energía. • Parámetros de resumen de uso habitual () no son suficientes para la caracterización del oleaje. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

35. Conclusiones • La formula aproximada para el calculo de la potencia subestima el valor de esta. Pero el error en la estimación es bajo (media inferior a 5%), excepto en los casos de tormentas (hasta 11%). Como aproximación se considera aceptable. • La potencia media no es el valor adecuado para el diseño de dispositivos de extracción de energía. • Parámetros de resumen de uso habitual () no son suficientes para la caracterización del oleaje. • Para tener una noción respecto a la incerteza en la dirección y periodo del oleaje se deben incorporar el coeficiente de potencia direccional (d) y parámetro de ancho espectral . Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

36. Conclusiones • La formula aproximada para el calculo de la potencia subestima el valor de esta. Pero el error en la estimación es bajo (media inferior a 5%), excepto en los casos de tormentas (hasta 11%). Como aproximación se considera aceptable. • La potencia media no es el valor adecuado para el diseño de dispositivos de extracción de energía. • Parámetros de resumen de uso habitual () no son suficientes para la caracterización del oleaje. • Para tener una noción respecto a la incerteza en la dirección y periodo del oleaje se deben incorporar el coeficiente de potencia direccional (d) y parámetro de ancho espectral . • Los parámetros y permiten cuantificar la presencia de oleaje bimodal. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

37. Trabajo Futuro • Estudiar la validez de los parámetros y para cuantificar la presencia de oleaje bimodal mediante de la utilización de métodos de detección de oleaje local que incorporen datos de viento. Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718

38. Agradecimientos: • Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718 • Financiamientoestudios de PostgradoCONICYT-PCHA/Magíster Nacional/2013 –221320628 Álvaro Ossandon Á. Gracias Por su atención! Preguntas?