La búsqueda de energía nos ha llevado a explorar el sol, por aire, por tierra y por mar nuevas
fuentes de energía. Es importante que investiguemos todas las posibilidades a fin de descubrir las más
amigables y provechosas para nosotros y nuestro entorno.
La
energía del mar es también conocida como
energía marina y se refiere a la energía provista por las olas y la marea. El movimiento del agua en los océanos provee de una gran fuente de
energía cinética (la relativa al movimiento), que puede ser aprovechada para generar electricidad y dar servicio a hogares, transportes e industrias. Abarca océanos, mares y grandes cuerpos de agua. Algunas veces se incluye dentro de este campo la
eólica marina.
Muchas investigaciones muestran que el mar tiene el potencial para abastecer de cantidad importante de energía a todo el mundo. Se tiene un estimado teórico de que la energía global del planeta está en el orden de:
20 GW (2000 TWh/año) por energía osmótica
1 TW (10000 TWh/año) de energía termal del océano
90 GW (800 TWh/año) de energía de mareas
1-9 TW (8000 – 80000 TWh/año) de energía undimotriz
Este potencial teórico es superior varias veces a la demanda actual de electricidad y equivale a entre 4000 y 18 000 millones de toneladas equivalentes de petróleo (Tep).
¿En qué consiste cada una de sus variedades ? 4 formas utilizadas de obtener energía eléctrica a partir del mar son las siguientes:
1. Energía osmótica
La
energía osmótica, de igual manera llamada
energía azul, se produce cuando el agua dulce de un río choca contra el agua salada del mar. La diferencia en la concentración de la sal de ambos tipos de agua, junto a un proceso de
electrodiálisis, generan la electricidad.
2. Energía maremotérmica
La
conversión de la energía termal del océano (
OTEC, por sus siglas en inglés), consiste en aprovechar el
calor oceánico para sistemas de aire acondicionado, desarrollar granjas agrícolas y piscifactorías, producir agua desalada, extraer minerales o luchar contra el cambio climático. Una
central maremotérmica es una máquina térmica en la que el agua de la superficie actúa como fuente de calor mientras que el agua extraída de las profundidades actúa como refrigerante. Su funcionamiento se asemeja a las térmicas convencionales donde un líquido se evapora para luego pasar por una turbina. En este caso el líquido puede ser la propia agua de mar utilizada directamente o un segundo fluido de bajo punto de ebullición, como el
amoníaco, que circula en un circuito cerrado calentado por el agua de mar.
Según estimaciones del
Laboratorio Nacional de Energía Renovable (
NREL, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos, en un día medio, 60 millones de kilómetros cuadrados de los mares tropicales absorben una cantidad de
radiación solar equivalente en energía a unos 250 millones de barriles de petróleo. Si el 0,1% de esa energía solar almacenada pudiera convertirse en energía eléctrica, podría abastecerse más de 20 veces el consumo total de electricidad de Estados Unidos.
Los expertos distinguen tres tipos de
sistemas de OTEC:
- Ciclo cerrado: el agua caliente de la superficie del mar es bombeada con un intercambiador de calor que vaporiza un fluido con un punto de ebullición bajo (amoníaco o freón). El vapor en expansión mueve un turbo-generador y origina electricidad. El agua fría del fondo del mar es bombeada a través de un segundo intercambiador de calor, que convierte de nuevo el vapor en líquido.
- Ciclo abierto: el agua caliente se coloca en un recipiente de baja presión para que hierva. El vapor en expansión impulsa una turbina conectada a un generador eléctrico. El vapor de agua se condensa de nuevo en un líquido por la exposición a bajas temperaturas de las aguas profundas del océano. Este vapor es dulce, casi puro, ya que la sal ha quedado depositada en el recipiente.
- Híbrido: combina las características de los dos sistemas anteriores. El agua caliente se introduce en una cámara de vacío para su evaporación, con un método similar al de ciclo abierto. El vapor de agua evapora un líquido de bajo punto de ebullición en un circuito de ciclo cerrado que mueve una turbina para producir electricidad.
El mantenimiento de estas instalaciones es delicado, pues hay que luchar contra la corrosiva agua salada y la materia orgánica que deteriora los tubos y demás componentes. Las condiciones meteorológicas adversas de las zonas tropicales, como tormentas o huracanes, pueden acabarlas. Los defensores de estos sistemas argumentan que la tecnología no sería un problema, sino, una vez más, los
costos: la industria petrolera ha hecho frente a estos problemas durante décadas y sólo habría que invertir en soluciones similares. Algunos expertos señalan el riesgo de que estas instalaciones pudieran modificar las condiciones meteorológicas. Un indicador importante a considerar es que la disminución admisible de la temperatura de la superficie de los océanos no debe superar los 0,5 K.
3. Energía maremotriz
La
energía maremotriz es la única que se obtiene aprovechando las
mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares.
Como la
energía maremotriz no requiere de una gran diferencia entre la marea alta y baja para funcionar, puede ser utilizada en varios lugares, y su disponibilidad es muy alta en países apropiados, por ejemplo China, Corea o el Reino Unido.
Esta diferencia de alturas puede aprovecharse poniendo partes móviles al proceso natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje.
Cuando la marea sube, las compuertas del dique se abren y el agua ingresa en el embalse. Al llegar el nivel del agua del embalse a su punto máximo se cierran las compuertas. Durante la bajamar el nivel del mar desciende por debajo del nivel del embalse. Cuando la diferencia entre el nivel del embalse y del mar alcanza su máxima amplitud, se abren las compuertas dejando pasar el agua por las turbinas.
La
energía mareomotriz tiene la cualidad de ser renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos.
En Francia, en el estuario del río Rance,
EDF, la principal compañía proveedora de electricidad, instaló una central eléctrica con energía mareomotriz. El costo del kWh resultó similar o más barato que el de una central eléctrica convencional, sin el coste de emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera ni consumo de combustibles fósiles ni los riesgos de las centrales nucleares.
Otros sistemas recientes para aprovechar la energía mareomotriz están basados en otras técnicas y prometen ser ambientalmente menos impactantes. Por ejemplo, una es la instalación de gigantes molinos sumergidos, tal y como ha hecho
Marine Current Turbines, en Escocia.
En esta línea trabaja también
Lunar Energy, si bien ha optado por decenas de pequeñas turbinas que se situarían a ras de fondo. Por su parte, la
Florida Atlantic University ha optado por turbinas que se situarían a media profundidad unidas al fondo por un cable a modo de "cometas submarinas". La
Oxford University también ha presentado su propuesta: el
THAWT (
Transverse Horizontal Axis Water Turbine). Estas turbinas, que son de rotación transversal al flujo de agua y recuerdan a las cuchillas de las máquinas cosechadoras, están siendo consideradas como la segunda generación de turbinas marinas.
4. Energía undimotriz
La
energía undimotriz, también conocida como
energía olamotriz, es la energía producida por el movimiento de las olas.
Como una fuente de energía relativamente nueva, concebida en la década de los setentas, el índice de rendimiento individual de una turbina para aprovechar las olas puede ser más grande que el de una turbina eólica similar. Teniendo que el agua es 800 veces más densa que el aire eso significa que un solo generador puede proveer una cantidad importante de energía aun con una velocidad baja de la marea (comparada con la velocidad del aire).
Poco progreso hubo en transformar este movimiento en energía útil hasta el último cuarto del siglo pasado, principalmente por falta de conocimiento científico de lo que era una ola, cómo avanzaba y cómo podría ser transformada.
Por otra parte, también existía un merecido respeto por la naturaleza formidable de la tarea, y el considerable capital necesario tampoco estaba disponible.
En general, la
circulación oceánica es un fenómeno complejo en el que intervienen un grupo de factores, como son: el campo gravitatorio, la rotación de la Tierra, la presión atmosférica, la densidad, la profundidad, la forma y el calentamiento de los océanos, etcétera.
A diferencia de la
energía hidroeléctrica, la energía de las olas no puede contar con el flujo de agua en una sola dirección. No es posible colocar una rueda de agua en el mar y hacerla girar y generar electricidad, a pesar de que, para el espectador en la costa, parecería que las olas avanzan en línea recta.
Leonardo da Vinci observó que, cuando el viento soplaba sobre un trigal, parecía que olas de trigo corrían a través del trigal, mientras que, en efecto, sólo las puntas individuales se movían ligeramente. Lo mismo sucede con las olas en el mar, que también pueden compararse con el movimiento de una cuerda para saltar. Cuando se mueve uno de sus extremos, una forma de onda se transporta al otro, pero la cuerda misma no avanza.
Pipo Systems, una empresa española, ha desarrollado un artilugio capaz de exprimir todo el potencial energético de las olas y producir hasta tres veces más energía que con cualquier otro dispositivo existente. Todo gracias a un sistema bautizado como
Pysis, que, a diferencia del resto, aprovecha los tres tipos de energía que esconde una ola: los dos producidos por los cambios de empuje en las dos fases de su movimiento: cresta (al ascender y caer), seno (al sumergirse y volver a emerger) y un tercero nacido de su desplazamiento.
El dispositivo lo forma una serie de boyas de 12 metros de diámetro y 36 de longitud, conectadas por un sistema de transmisión a unos depósitos invertidos que, llenos de aire, ofrecen resistencia ante los movimientos de la ola y aprovechan esa fuerza para producir energía. Pese a que las boyas están conectadas, funcionan autónomamente, de manera que cada una aprovecha el estado de la ola en función de su posición. El sistema se completa con unas pantallas curvadas instaladas en la parte superior de la estructura, que conducen la ola desde su entrada en la balsa hasta la salida.
Los resultados con los prototipos son prometedores. Se espera que generen 300% más que cualquier otro sistema boyante.
Las olas se desplazan con un movimiento esquivo, arriba y abajo. Su
altura es el indicador de su fuerza, en consecuencia mientras más agitado esté el mar, más fructífero será. El reto consiste en absorber la energía de las olas sin que las centrales eléctricas naufraguen.
La relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico principalmente, así como la falta de investigación sobre el impacto ambiental por
instalar los dispositivos, han impedido una proliferación notable de este tipo de energía.
