Energías alternativas
Mareomotriz, Undimotriz y Térmica oceánica - Las energías latentes del mar

La potencialidad de la energía del mar está en su abundancia, tres cuartas partes de la superficie de la Tierra están cubiertas por el mar, por lo que es una fuente con elevados recursos; incluso algunos informes expresan que en el mar se hallan los sustitutos de las energías convencionales.

La explotación de está energía se lleva a cabo desde hace siglos aunque la producción de electricidad no se encuentra desarrollada, más allá de casos puntuales. En el antiguo Egipto ya se utilizaban molinos que aprovechaban la diferencia entre mareas.

Las principales ventajas de obtener energía eléctrica del mar es que es renovable, la abundancia del agua salada en el planeta y que ninguna de ellas emite contaminantes o residuos durante la explotación y son poco agresivas con el medio natural. También debe señalarse que nos permiten utilizar energía eléctrica en puntos de difícil acceso como barcos o plataformas y pueden utilizarse para procesos como la extracción de plancton, cultivos marinos o desalación de agua.

Las principales fuentes para aprovechar la energía del mar son:

• Energía de las mareas.
• Energía de las olas.
• Aprovechamiento del gradiente térmico del mar.



La energía mareomotriz

La energía mareomotriz se debe a las fuerzas de atracción gravitatoria entre la Luna, la Tierra y el Sol. La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar 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. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. Es un tipo de energía renovable limpia.

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. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una proliferación notable de este tipo de energía.

La energía estimada que se disipa por las mareas es del orden de 22000 TWh. De esta energía se considera recuperable una cantidad que ronda los 200 TWh.

Esquema de la central mareomotriz del estuario de Rance (Francia).

El obstáculo principal para la explotación de esta fuente es el económico. Los costes de inversión tienden a ser altos con respecto al rendimiento, debido a las bajas y variadas cargas hidráulicas disponibles. Estas bajas cargas exigen la utilización de grandes equipos para manejar las enormes cantidades de agua puestas en movimiento. Por ello, esta fuente de energía es sólo aprovechable en caso de mareas altas y en lugares en los que el cierre no suponga construcciones demasiado costosas.

La limitación para la construcción de estas centrales, no solamente se centra en el mayor coste de la energía producida, si no, en el impacto ambiental que generan.
La única que ha alcanzado un cierto grado de implementación es la energía de las mareas, ya que existen centrales en funcionamiento desde hace décadas. El precedente a las centrales mareomotrices está en los molinos de marea, abundantes en las costas europeas a partir del siglo XI, en especial, en Gran Bretaña, aunque hoy día son muy pocos los que se encuentran funcionando. La idea de aprovechar centrales mareomotrices data de la segunda década del siglo XX. La primera gran central mareomotriz para la producción de energía eléctrica comercial no se construyó hasta 1967 en el Estuario de Rance (Francia); es la central más importante del mundo con una potencia instalada de 240 MW, un salto de agua de 8 metros y un dique de más de 700 mts., siendo la superficie de agua embalsamada de 17 Km2.


Al subir la marea las compuertas se abren ingresando el agua de mar al embalse.

Como funciona

Al subir la marea las compuertas se abren ingresando el agua de mar al embalse.
En el momento que el agua llega al nivel máximo del embalse, se cierran las compuertas.
Se produce la marea baja y el nivel al lado contrario del embalse desciende.
Al producirse la máxima diferencia entre el embalse y el nivel del mar, se abren las compuertas de las turbinas para que el agua pase a través de ellas generando electricidad.



La Energía undimotriz

La Energía undimotriz es la energía producida por el movimiento de las olas. Es menos conocida y extendida que la maremotriz, pero cada vez se aplica más.

Algunos sistemas pueden ser:

-Un aparato anclado al fondo y con una boya unida él con un cable. El movimiento de la boya se utiliza para mover un generador. Otra variante sería tener la maquinaria en tierra y las boyas metidas en un pozo comunicado con él mar.
-Un pozo con la parte superior hermética y la inferior comunicada con el mar. En la parte superior hay una pequeña abertura por la que sale el aire expulsado por las olas. Este aire mueve una turbina que es la que genera la electricidad.

Un aparato anclado al fondo y con una boya unida él con un cable. El movimiento de la boya se utiliza para mover un generador. Otra variante sería tener la maquinaria en tierra y las boyas metidas en un pozo comunicado con él mar.

Los primeros experimentos de explotación de la energía de las olas datan de 1874, en la que se emplea una embarcación dotadas de aletas por Henning. En Mónaco, en 1929, se presentó el “Rotor de Savonius” donde se aprovechaba la fuerza horizontal de las olas. En la actualidad, podemos nombrar el Convertidor de Kvaener de Noruega, basado en la Columna de Agua Oscilante, con una potencia instalada de 500 kW que abastece de energía eléctrica a unas cincuenta viviendas. También, se debe hacer mención de la planta japonesa de Sakata, con una generación de 60 kW y de la planta india de Wizhinja con una generación de 150 kW.

Las olas concentran una gran cantidad de energía cinética, pero el número de ciclos por minuto es muy bajo, entre 3 y 30 ciclos por minuto; para obtener energía eléctrica a partir de este movimiento hay que utilizar convertidores que conviertan estas bajas frecuencias en otras mucho más altas necesarias para producir energía eléctrica, con las grandes pérdidas de energía que estas conversiones conllevan.

El sistema más maduro es el de Columna de Agua Oscilante; que es un tubo hueco que contiene aire que se comprime y expande por efecto de las olas, éstas penetran por la parte inferior y desplazan hacia arriba una columna de aire aumentando la presión, una turbina situada en el extremo superior del tubo aprovecha la energía de aire.

Las olas al chocar con el muro frontal ingresan a la camara de aire. Al subir el nivel del agua, ejerce presión sobre el aire que esta encerrado en la camara. El aire a presión empuja las aspas de una hélice que esta conectada a una turbina y genera la electricidad. Al retirase la ola nuevamente la cámara vuelve a llenarse de aire.


El funcionamiento de la energía a partir de las olas, es el siguiente:

Las olas al chocar con el muro frontal ingresan a la camara de aire.
Al subir el nivel del agua, ejerce presión sobre el aire que esta encerrado en la camara. El aire a presión empuja las aspas de una hélice que esta conectada a una turbina y genera la electricidad.
Al retirase la ola nuevamente la camara vuelve a llenarse de aire. 




Energía térmica oceánica


La conversión de energía térmica oceánica es un método de convertir en energía útil la diferencia de temperatura entre el agua de la superficie y el agua que se encuentra a 100 m de profundidad. En las zonas tropicales esta diferencia varía entre 20 y 24 ºC. Para el aprovechamiento es suficiente una diferencia de 20ºC.

Las ventajas de esta fuente de energía se asocian a que es un salto térmico permanente y benigno desde el punto de vista medioambiental. Puede tener ventajas secundarias, tales como alimentos y agua potable, debido a que el agua fría profunda es rica en sustancias nutritivas y sin agentes patógenos.
Las posibilidades de esta técnica se han potenciado debido a la transferencia de tecnología asociada a las explotaciones petrolíferas fuera de costa. El desarrollo tecnológico de instalación de plataformas profundas, la utilización de materiales compuestos y nuevas técnicas de unión harán posible el diseño de una plataforma, pero el máximo inconveniente es el económico.

Imagen donde se muestran zonas donde las diferencias de temperatura entre la superficie del mar y los 1000 metros son más pronunciadas. Fuente, US NREL Laboratory.

El pionero de la energía mareomotérmica fue en 1881 D´Arsonval, aunque la primera central de este tipo no se construyó hasta 1930 en Cuba, central que tuvo una corta vida. En 1979 se montó una planta de producción de energía eléctrica de potencia 15 kW usando energía mareomotriz en la costa de Hawai; esta planta fue un prototipo de ensayo de la central OTEC-1 en funcionamiento en la actualidad y de potencia instalada 1 MW, ambas funcionan con un ciclo cerrado. También funciona en Japón otra central con la misma potencia que la OTEC-1.

La energía mareomotérmica está basada en la diferencia de temperaturas entre la superficie y las profundidades del mar, el gradiente térmico. Las variaciones de temperatura en las zonas tropicales superan los 20 grados centígrados para una distancia inferior a 100 metros; en las zonas alejadas del Ecuador la explotación es más difícil.


Sistemas de producción de energía basados en las diferencias de temperatura marina entre la superficie y niveles inferiores son alternativas posibles a las necesidades energéticas futuras, sobre todo en regiones tropicales.






Fuentes: Faro de Vigo (www.farodevigo.es) – RAM (Revista del Aficionado a la Meteorología) – Wikipedia



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