ENERGÍA
UNDIMOTRIZ
Dos de las
tres máquinas P-750, en el puerto de Peniche, Portugal.
La energía
undimotriz, o energía olamotriz,: es la energía que permite la obtención de
electricidad a partir de energía mecánica generada por el movimiento de las
olas. Es uno de los tipos de energías renovables con más recientes estudios, y
presenta enormes ventajas frente a otras energías renovables debido a que en
ella se presenta una mayor facilidad para predecir condiciones geológicas
óptimas que permitan la mayor eficiencia en sus procesos. Es más fácil llegar a
predecir condiciones óptimas de oleaje, que condiciones óptimas en vientos para
obtener energía eólica, ya que su variabilidad es menor.
Este tipo
de tecnología de energía fue inicialmente trabajada e implementada en la década
de 1980, y ha ido teniendo gran acogida, debido a sus características
renovables, y su enorme viabilidad de implementación en un futuro próximo. Su
implementación se hace aún más viable entre las latitudes 40° y 60° por las
características del oleaje.
Se define a la energía undimotriz a aquella que
es obtenida a través de la captación de la energía cinética contenida en el
movimiento de las aguas de los océanos y mares. Las olas son el resultado del
efecto del viento sobre la superficie del agua. Este viento se origina a partir
de la principal entrada de energía del planeta: la energía del sol. La energía
contenida en el movimiento oscilatorio de las aguas de los océanos es enorme.
En ciertos lugares donde la actividad de las olas es abundante, la energía
cinética almacenada en este movimiento supera los 70MW/km2.
En teoría, podría especularse con la
construcción de enormes estaciones captadoras y generadoras de energía
eléctrica basadas en el movimiento de las olas pero existen varios factores que
condicionan negativamente su implementación. El principal problema
consiste en que el tamaño y la frecuencia de las olas no son constantes ni
predecibles como ocurre, por ejemplo, con las mareas. Esto genera un
claro problema de ajuste entre la oferta y la demanda de la energía generada.
Por esta razón la energía obtenida de las olas todavía se encuentra en fase de
experimentación y por el momento se ha restringido a sistemas y
prototipos de pequeña escala.
Identificar las zonas donde se generan olas de
mayor tamaño resulta de extrema relevancia a la hora de planificar y desplegar
equipamiento de captación de energía undimotriz. Teniendo en cuenta que la
formación de las olas tiene estrecha relación con los vientos de superficie, es
correcto inferir que las zonas con mayor factibilidad para emplazamientos
undimotrices se encuentran comprendidas entre los 40º y 60º grados de latitud
en ambos hemisferios.
VIABILIDAD
ECONÓMICA
Actualmente
esta energía ha sido implementada en muchos de los paises desarrollados,
logrando grandes beneficios para las economías de estos paises, debido al alto
porcentaje de energía que suple con relación al total de energía que demandan
al año.
En Estados
Unidos. Se estima que en Estados Unidos alrededor de 55TWh por año son suplidos
por energías provenientes del movimiento de las olas. Dicho valor es un 14% del
valor total energético que demanda el pais al año.
En Europa.
Se sabe que en Europa alrededor de 280TWh son provenientes de energías
generadas por movimiento de las olas en el año.
REQUERIMIENTOS
Aun cuando
el trabajo y estudio realizado alrededor de este tipo de energía renovable es
bastante bajo con relación a otras energías renovales, aparte de los costos de
inversión necesarios para la implementación de los equipos y herramientas que
permitan el correcto funcionamiento para obtener energía eléctrica a partir del
movimiento de las olas, es necesario tener una serie de condiciones geológicas
para su optimo uso:
PROFUNDIDAD
Según estudios realizados a lo largo de la historia con respecto
a esta energía renovable, se sabe que la cantidad de energía que se puede
obtener a partir de ella, es proporcional al periodo de oscilación de las olas,
al igual que al cuadrado de la amplitud de estas. Por tal razón se sabe que
este tipo de características se hallan en territorios marítimos con
profundidades entre 40 y 100 metros. Entre dichas profundidades las
características de las olas resultan ser óptimas para la energía undimotriz.
EQUIPOS
Los equipos
de mayor uso en la actualidad para la implementación de este tipo de energía
son:
FLOTADORES
Estos se
encuentran sujetos al fondo mediante un anclaje o un peso sumergido.
Dispositivos
móviles articulados
Estos
dispositivos siguen el movimiento de las olas que actúan sobre un generador hidráulico.
Es un aparato flotante de partes articuladas que obtiene energía del movimiento
relativo entre estas partes. Como la serpiente marina Pela-mis.
NEUMÁTICOS
Un volumen
de agua contenido dentro de un tubo curvado (OWC HORIZONTAL - COLUMNA DE AGUA
OSCILANTE HORIZONTAL inventada por Jorge Egúsquiza Loayza de Lima- Perú) sobre
un bote o plataforma, cuando la ola hace oscilar al bote o plataforma, el
volumen de agua contenido dentro del tubo oscila y empuja el aire hacia la
turbina wells ubicada en un extremo del tubo, en el otro extremo sucede lo
inverso, se produce un vacío y el aire al ocuparlo acciona la otra turbina.
Basada en el principio de conservación del nivel.
DEPÓSITOS
Un pozo con
la parte superior hermética y la berruga comunicada con el mar. En la parte
superior hay una pequeña abertura por la que sale el aire expulsado por las
olas. Se aprovecha la energia cinética moviendo una turbina, para generar la
electricidad.
CLASIFICACIÓN
DE DISPOSITIVOS
DISPOSITIVOS
DE COLUMNA DE AGUA OSCILANTE
Estos
funcionan con una turbine de aire que se encuentra ensamblada a un generador .
Esta estructura normalmente se encuentra ubicada en la costa. Su parte inferior
se encuentra sumergida que se abra hacia el oleaje, en su parte superior contiene
una cámara de aire. El aire se desplaza por la columna de agua generando un
movimiento en la turbina ubicada en la parte alta del dispositivo. Se utiliza
energía neumática para generar energía mecánica.
DISPOSITIVOS
OSCILANTES
Estos
funcionan con un motor hidráulico, turbina hidráulica y un generador eléctrico
lineal.
FLOTADORA
Estas boyas
contienen un sistema hidráulico el cual acciona un generador gracias al
constante movimiento del oleaje ya que éste hace que se genere un movimiento relativo
entre el mástil y el flotador. La salida eléctrica se lleva hasta una
subestación
ROTACIÓN
Este
sistema está formado por un módulo que se encuentra anclado al fondo marino y
mediante las oscilaciones se accionan unos pistones que logran una transformación
hidroeléctrica. Están constituidos principalmente por una estructura articulada
que en las conexiones de los nodos dispone de un sistema hidráulico el cual
actúa sobre un generador eléctrico. Esta tecnología es comercial ya que por
medio de 30 de estos aparatos se podría brindar energía a 20.000 hogares
TRASLACION
LINEAL
Estos sistemas están constituidos por dos partes: Una se
encuentra fija sobre el fondo marino, y la otra se mueve de manera vertical por
la variación de presiones hidrostáticas bajo el agua por las olas.
COLECTORES DE OLAS
Aprovechando
la energía potencial de las olas, los aparatos reciben esta energía mover unas
turbinas hidráulicas. El deposito se encuentra ubicado un nivel encima del mar
al cual a través de una rampa ingresan las olas, a continuación pasan por
ESTRUCTURA FLOTANTE: WAVE DRAGON
Este
sistema es similar al de la estructura fija, la diferencia es que se trata de
una estructura flotante.
EL CASO
DE ESPAÑA
En España aún no se aprovecha este tipo de energía
comercialmente. Sólo en Cantabria y en el País Vasco, en fase piloto, existen
dos centrales: en Santoña y en Motrico. Así mismo existe un proyecto para
instalar una planta undimotriz en Granadilla (Tenerife).1
SANTOÑA
(CANTABRIA)
Su funcionamiento se basa en aprovechamiento de la energía de la
oscilación vertical de las olas a través de unas boyas eléctricas que se elevan
y descienden sobre una estructura similar a un pistón, en la que se instala una
bomba hidráulica. Como consecuencia del movimiento el agua entra y sale de la
bomba e impulsa un generador que produce la electricidad. La corriente se
transmite a tierra mediante un cable submarino.
Iberdrola,
la promotora, ha instalado 10 boyas, sumergidas 40 metros (de profundidad), a
distancias entre 1,5 y 3,0 kilómetros la costa, en una superficie de unos 2 000
km2. La potencia total de las boyas es de 1,5 MW, que suben y bajan al vaivén
de las olas, enrollan y desenrollan un cable, que mueve un generador de
energía. Según sus promotores, las ventajas principales de este sistema son
a)
seguridad (por su ubicación sumergida)
b) mayor
durabilidad
c) impacto
ambiental mínimo.2
Central
undimotriz de Motrico
CENTRAL
UNDIMOTRIZ DE MOTRICO.
La central undimotriz de Motrico se ubica en la población
guipuzcoana de Motrico en el País Vasco. Se inauguró el 8 de julio de 2011,
consta de 16 turbinas con una potencia total de 296 kW capaces de producir 970
MWh al año. Es primera planta comercial de energía undimotriz a nivel mundial.
Esta planta
está ubicada en el dique exterior de abrigo del puerto de Motrico y utiliza la
tecnología denominada columna de agua oscilante (OWC, Oscilating Water Column)
con la cual la corriente de aire que se produce cuando el nivel del agua en
unas celdas cerradas asciende y desciende debido al movimiento de las olas
mueven sendas turbinas.
El proyecto
pertenece al Ente Vasco de la Energía, EVE y tuvo un coste de 6,7 millones de
euros de los cuales el gobierno vasco aportó 2,73 siendo el coste de la central
de 2,3 millones y el del dique en el que se ubica de 4,4 millones de euros. La
instalación la realizó la empresa escocesa Wavegen que pertenece al grupo Voith
cuya división Voith Siemens Hydro Power Generation ha desarrollado la
tecnología mareomotriz OWC (columna de agua oscilante). Las turbinas fueron
fabricadas en la planta que esta empresa tiene en la localidad guipuzcoana de
Tolosa.
DIFICULTADES
DE IMPLEMENTACIÓN
Uno de los
problemas técnicos importantes consiste en cómo absorber la energía mecánica,
que incide en un campo aleatorio de velocidades, en energía eléctrica apta para
su conexión a la red eléctrica.
El alto
costo económico de la inversión inicial demanda que el periodo de amortización
de estas centrales sea largo.
Su
utilización se circunscribe a zonas costeras o próximas a la costa, por mayor
erogación económica que implicaría transportar la energía obtenida a lugares
del interior.
Otro
inconveniente es el impacto ambiental debido a las instalaciones, que requieren
modificación del paisaje para su construcción. Se ha de disponer de mucho
espacio para albergar las enormes turbinas, lo cual involucra un impacto
ecológico sobre los ecosistemas, habitualmente costeros.
La tecnología disponible hasta el momento define tres
diferentes sistemas para convertir la energía de las olas en energía eléctrica:
1- Dispositivos Flotantes Amarrados
Este tipo de dispositivo flota en la
superficie del océano amarrado al lecho marino por cuerdas o cables que pueden
estar tensos o sueltos, dependiendo del sistema. El captador mecánico debe
resistir el movimiento de las olas para generar energía: parte de la máquina
necesita moverse mientras que otra parte debe quedar inmóvil. En este tipo de
dispositivo, el amarre es fundamental y está dispuesto de tal manera que el
movimiento de las olas solo mueva una parte de la máquina. La electricidad se
genera entonces a partir del movimiento oscilatorio de la parte móvil que
acompaña las olas.
Sistemas Undimotrices por Dispositivos
Flotantes Amarrados. Figuras: 1,2,3
2- Sistemas de Columnas de Agua Oscilantes
Estos sistemas funcionan basados en una estructura hueca parcialmente sumergida
en el agua y con una abertura expuesta por debajo de la linea del agua. Por
encima de este nivel se genera una gran cámara de aire que varia en tamaño al
estar sometida a la fluctuación de nivel del agua por efecto de las olas. Este
aire atrapado en la estructura sufre violentos compresiones por efecto del
llenado de agua en la cámara y es canalizado a través de ductos que mueven
turbinas bidireccionales.
El efecto aerodinámico producido es de igual intensidad cuando el agua que
ingreso se retira de la cámara. El reingreso de aire desde el exterior vuelve a
rotar las turbinas emplazadas en los ductos y así el ciclo se cierra esperando
el ingreso de una nueva ola.
Sistemas de Generación por Columna de Agua
Oscilante. Figuras 1,2,3
3- Sistemas de Superficies Articuladas.
Este sistema se basa en aprovechar
mecánicamente el movimiento de las olas a través de dispositivos de gran
extensión que copian la rugosidad de la superficie del agua articulando
movimientos de bisagras. La diferencia de nivel relativo entre distintos puntos
de la maquina hacen girar bisagras y puntos de quiebre donde se encuentran
sistemas hidráulicos que al ser accionados bombean fluidos que hacen girar
generadores eléctricos.
La principal ventaja de este tipo de dispositivos es que no necesitan estar
fijados al lecho marino y solo funcionan con la diferencia de nivel relativa
del agua. Esto permite emplazamientos a distintos tipos de profundidades y
distancias de la costa.
