La energía de las mareas como fuente de electricidad

1999/02/01 Susaeta, Tomasa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Energia berriztagarriak

Aprovechar la energía de las mareas no es nada nuevo. Desde la Edad Media, los campesinos de las costas acumulaban el agua de los ríos durante la pleamar y liberando el agua acumulada al bajar la marea hacían circular los molinos de agua. Tenemos muchos ejemplos en nuestra propia costa. XX. En la segunda mitad del siglo XX los ingenieros han comenzado a estudiar el camino de la energía eléctrica de las mareas a escala industrial, pero a pesar de que la obtención de energía eléctrica desde la marea no era tecnológicamente complicada, no era económicamente rentable. Se realizaron varios proyectos, pero poco rentables por los graves problemas que se producían en las máquinas e instalaciones, que no podían soportar adecuadamente el duro medio marino. Pero en la década de los 90 se ha constatado que el avance de la tecnología ha hecho posible que la obtención de energía barata desde los mares no sea un sueño, sino una opción real. Y en varios estados del mundo se ha comenzado a analizar proyectos.

Centrales mareales estuarinas

Hasta hace poco se ha considerado que los lugares más adecuados para el uso de la energía mareomotriz eran los estuarios, en los que discurre un gran volumen de agua por un estrecho espacio, dando lugar a aguas rápidas de alta velocidad. Cuando se construye una presa a la entrada del estuario y se inicia la pleamar se cierra el acceso. En consecuencia, en la zona de mar de la presa el nivel del agua aumenta respecto al de la otra parte. En las dos últimas horas de la pleamar se abren los puertos y el agua del mar se dirige hacia el estío a través de las turbinas, generando energía eléctrica.

Figura . Esquema de la marea central del estuario.

Cuando la marea está más alta, los puertos se cierran de nuevo y el agua se deposita en el estuario durante la marea baja. Al final de la bajamar se abrirán los portillos y el agua se verterá desde el estuario hacia el mar, moviendo las turbinas en sentido contrario, generando una vez más energía eléctrica. En el mundo hay dos centrales mareales en funcionamiento: Uno de 16 megavatios en Canadá, Nueva Escocia, y la conocida central de La Rance, construida en 1967 en la costa de Normandía, con un dique de 750 m de longitud y una potencia de 240 megavatios.

La idea de la presa del estuario, tecnológicamente adecuada, plantea serios problemas ambientales: el hábitat intermareal de los estuarios, el hábitat de la fauna, se deteriora, se dificulta la circulación de los peces, las turbinas atrapan y matan a los peces, se dificulta la navegación y, además, los sedimentos que quedan atrapados en la presa pueden reducir rápidamente el volumen del estuario. Por ello, investigadores e ingenieros han descartado la tecnología de diques en estuarios.

Una oportunidad: centrales en el mar

No obstante, sobre la base de esta tecnología, pero para evitar problemas medioambientales, se ha desarrollado un sistema que consiste en la construcción de una charca en el mar, cerca de la costa, apoyada en el suelo submarino, un recinto amurallado. Con la marea arriba (1) la charca se inundará y el agua se acumulará allí cuando la marea baja. Con la marea baja (2) el agua de la charca y el agua del mar no están al mismo nivel y, con los puertos abiertos, el agua de la balsa se verterá al mar a través de las turbinas; en este paso la central genera energía eléctrica. Una vez vaciados (3), el agua de la lámina y el agua de mar se encuentran al mismo nivel. Entonces se cerrará el acceso a la charca y cuando suba la marea (4) volverá a existir una diferencia de nivel entre el agua del mar y el agua de la charca. Se abren las válvulas y el agua del mar penetra en la balsa a través de las turbinas, donde la central también genera energía. Cuando se llena la charca (5), el ciclo vuelve a empezar. En Alaska, México e India se están desarrollando proyectos para este tipo de centrales mareales.

Objetivos de las corrientes marinas

Figura . Esquema de la marea central marina.

Por problemas medioambientales, investigadores e ingenieros abandonaron la tecnología de las mareas estuarinas y comenzaron a estudiar el potencial de las corrientes costeras. De hecho, al ascender y bajar las mareas, a menudo se forman corrientes en las proximidades del litoral (a menudo lejos de bahías y estuarios). El relieve del suelo submarino en muchos lugares obliga al agua a atravesar canales estrechos o a rodear los cabos, como la orografía en tierra obliga a hacer circular el viento por valles estrechos o rodeando los montes.

Pero la densidad del agua de mar es mucho mayor que la del aire (832 veces). Esto significa que una corriente de entre 2,5 y 4 metros por segundo tiene la misma energía cinética que el viento a 390 km/h. Y tiene la ventaja de que no se sabe cuándo golpeará el viento, no suena todos los días, pero la corriente provocada por las mareas es diaria. Actualmente se están desarrollando dos tecnologías para la obtención de energía en corrientes marinas: barreras de marea y turbinas de marea.

Barreras de marea

La tecnología de las barreras mareales es similar a la de las presas de los estuarios, pero en esta ocasión se trata de ubicarlas no en los estuarios sino en las mareas o en los canales entre pequeñas islas. No trabajarán sobre la diferencia de nivel de agua, es decir, no deben almacenar el agua en ningún lugar, ya que utilizarán directamente la energía de la corriente de marea para mover las turbinas. La principal ventaja de las barreras de marea es la posibilidad de instalar sobre el agua maquinaria eléctrica (generadores y transformadores). Filipinas y Japón están desarrollando proyectos para este tipo de barreras.

Por ejemplo, el Gobierno de Filipinas invertirá 136 millones de dólares en la construcción de una instalación de este tipo en el norte de la isla de Mindano. La planta, de 30 megavatios de potencia, ha aprendido de lo ocurrido en una planta piloto japonesa del estrecho de Kurushima, en Japón, donde las plantas marinas crecieron y proliferaron en el emplazamiento de la turbina y redujeron su rendimiento, y han mejorado su tecnología: Utilizan la nueva turbina Davis. Se trata de una turbina de eje vertical, con las aspas también verticales, paralelas al eje de la turbina.

Turbinas de marea

Al otro lado se encuentran las turbinas de marea. Las que necesitan valla o presa son más adecuadas desde el punto de vista ambiental, ya que las embarcaciones pueden seguir usando el entorno y necesitan mucho menos material y trabajo para construirlo. Por ejemplo, una turbina de 20 m de diámetro puede obtener la misma energía que un aerogenerador de 60 m de diámetro. Y no se ve ni se oye porque está debajo del agua.

Figura . Esquema de la barrera de marea.

Este tipo de turbinas ofrecen un buen rendimiento cuando la velocidad de la corriente es de 2-3 m/s (si es menor el rendimiento disminuye considerablemente y no son rentables económicamente y si la velocidad es mayor la maquinaria e instalaciones se encarecen mucho). El emplazamiento más adecuado se encuentra cerca de la costa, a una profundidad aproximada de 30 m. Los promotores de esta tecnología aseguran que en los emplazamientos más adecuados se podría alcanzar una potencia de más de 10 megavatios por kilómetro cuadrado. Esta tecnología es la que utiliza el proyecto Seaflow que se menciona en el cuadro de la página 19 y que se prevé que se ponga en marcha este mismo año.