eWave 2.0: Validación experimental de una estrategia de control óptimo para un sistema de conversión de la energía de las olas para maximizar el aprovechamiento de la energía oceánica

Los océanos albergan una gran cantidad de energía que aún no hemos aprovechado. La energía oceánica,
presente en las olas, las mareas y las corrientes oceánicas, es limpia, renovable, densa y de gran abundancia
en nuestro planeta. Su explotación podría ayudarnos a alcanzar objetivos de mucha importancia para la
humanidad, como el “Neto cero para 2050” y el remplazo de fuentes de energía convencionales con fuentes
limpias y renovables que ayuden a desacelerar el calentamiento del planeta. Sin embargo, el alto costo de
extracción de la energía oceánica (cuatro veces mayor al de la energía eólica o solar) ha ocasionado la lenta
adopción de esta tecnología a nivel mundial.
Estudios recientes señalan que debe realizarse una mejora integral de los sistemas convertidores de energía
oceánica, considerando aspectos como la optimización del control para maximizar de la energía
aprovechable, la mejora en la toma de fuerza de estos sistemas y la reducción de los costos de construcción,
instalación y mantenimiento. Varios modelos de control han sido propuestos para maximizar el
aprovechamiento de estos sistemas; sin embargo, en su vasta mayoría han sido validados únicamente a
través de simulaciones numéricas. Esto causa que muchos aspectos físicos reales, como fricción, no
linealidad del sistema y/o pérdidas viscosas, no se vean reflejados en los modelos, provocando una desviación
entre lo simulado y lo que ocurre en el sistema físico real.
Este proyecto de investigación atiende esta problemática, ya que busca validar experimentalmente la
estrategia de control óptimo Real time iteration-nonlinear model predictive control (RTI-NMPC) para maximizar
la eficiencia de un sistema olamotriz. Esta estrategia de control fue desarrollada por uno de los autores de
esta propuesta (Prof. Juan Guerrero) y ha demostrado, en simulaciones numéricas, ser superior a otras
estrategias de control utilizadas actualmente para sistemas olamotrices. De funcionar en la práctica, esta
estrategia de control podría aumentar significativamente la eficiencia de los sistemas olamotrices y, por lo
tanto, contribuir a la reducción del costo de extracción de la energía oceánica.
Este proyecto será desarrollado en la Escuela de Ingeniería Electromecánica, la cual cuenta con una
plataforma de experimentación para sistemas olamotrices con la capacidad de generar oleaje artificial en
condiciones controladas, y contará con la colaboración del Centre for Ocean Energy Research (COER) de la
Universida Maynooth en Irlanda, y del laboratorio de Ingeniería Marítima de Ríos y Estuarios (IMARES) de la
Universidad de Costa Rica. El proyecto se divide en cuatro etapas: 1) acondicionamiento de plataformas de
experimentación, 2) simulaciones de estrategias de control, 3) validación experimental del modelo de control
óptimo RTI-NMPC, y 4) divulgación de resultados.
Este proyecto es pertinente ya que responde a objetivos del Plan Estratégico del Tecnológico, el VII Plan
Nacional de Energía 2015-2030 y a la Agenda 2030 de Objetivos de Desarrollo Sostenible. Además, es
novedoso ya que los resultados de la validación experimental producidos aquí aún no se encuentran en la
literatura científica. Por lo anterior, el potencial de esta investigación es de relevancia nacional e internacional.

Validar de forma experimental de un sistema de control óptimo para un sistema de conversión de energía de las olas para maximizar el aprovechamiento
de la energía oceánica eléctrica.

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