Les ones, una font d'energia alt potencial

2013/04/01 Andreu, Jon - EHUko Elektronika Aplikatua saileko ikerkuntza-taldeko (APERT) ikertzailea | Ceballos, Salvador - Tecnalia Research and Innovation-eko Energia saileko ikertzailea | Iñigo Kortabarria Iparragirre - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) | Martínez de Alegría Mancisidor, Iñigo - EHUko Elektronika Aplikatuko Ikerkuntza Taldeko (APERT) ikertzailea | Lopez, Iraide - EHUko Elektronika Aplikatua saileko ikerkuntza-taldeko (APERT) ikertzailea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Teknologia
• Energia

En els últims anys s'han escoltat amb assiduïtat les paraules "crisis de l'energia" que han suscitat debats. El seu origen es troba en l'insostenible model de política de consum d'energia que porten els països desenvolupats, un model que de no modificar-se provocarà greus conseqüències.

L'organització americana Energy Information Administration (EIA), en el seu informe publicat a l'abril de 2011, va fer una previsió del consum energètic en 2035. Això suposa que en 2035 el consum actual augmentarà de 148 bilions de kW · h en 2008 a 226 bilions de kW · h en 2035. Si es comparen aquestes dades amb les reserves de combustibles fòssils, es pot observar que aquestes no seran suficients per a proveir la demanda energètica, per la qual cosa l'ús de fonts renovables serà imprescindible.

Seguint amb el marc anterior, un recurs renovable que fins ara es podia considerar desconegut va adquirint gradualment rellevància amb el suport d'entitats privades i públiques. Aquest recurs és l'energia marina.

Energia marina

L'energia potencial de les mars és enorme. A més, aquesta energia es pot obtenir de diverses formes. El primer mètode és l'aprofitament de les marees, basat en l'explotació de l'energia potencial alliberada pel moviment de pujada i baixada de les marees. Perquè aquesta tecnologia sigui viable és necessari recórrer a zones amb marees superiors a 6 m. El País Basc compta amb marees de 1,5 a 4,5 m (2,5 m de mitjana), la qual cosa dificultaria l'aprofitament d'aquesta tecnologia.

La segona forma consisteix a extreure l'energia útil de l'energia cinètica dels corrents marins, de manera similar a com l'eòlica surt del vent. Les zones més adequades per a això són les estries i les desembocadures, on les velocitats de corrent són elevades (>1 m/s). En les costes basques els corrents marins no sobrepassen la velocitat d'1 m/s, és a dir, normalment 20 cm/s.

Un altre sistema és l'ús del gradient tèrmic marí. Aprofitant la diferència de temperatura de l'aigua es pot generar energia elèctrica. Per a això és necessària una diferència tèrmica mínima de 20 °C, per la qual cosa és necessari recórrer a zones tropicals on la superfície de la mar aconsegueix una temperatura mitjana de 25-30 °C al llarg de l'any i en submergir-se 600-900 m s'aconsegueix la diferència de temperatura esmentada. Per tant, les aigües del Cantàbric no compleixen aquests requisits, tal com s'observa en el mapa de distribució de corrents marins.

El quart mètode és la profitación del gradient salí. L'aprofitament s'obté de la diferència salina entre les mars i els rius mitjançant una membrana semipermeable situada en les desembocadures dels rius. Però el litoral basc també queda fora d'aquesta tecnologia.

L'última manera és utilitzar les ones. El moviment de les ones es rep mitjançant un convertidor d'ones per a la seva posterior transformació en electricitat mitjançant diferents tècniques pneumàtiques, hidràuliques o mecàniques. L'aprofitament de l'energia de les ones pot realitzar-se des de la costa fins a regions de profunditat superior als 50 m. S'està treballant en el camí que Euskal Herria es converteixi en un país pioner d'aquesta tecnologia, ja que, d'una banda, la costa basca és un lloc idoni per a l'explotació de l'energia a partir de les ones i, per un altre, no es concentren en les zones basques les característiques necessàries per a fer viables la resta de mètodes.

Energia de les ones

L'energia de les ones es caracteritza per la seva densitat energètica (2-3 kW/m 2) superior a la d'altres fonts renovables (energia eòlica 0,4-0,6 kW/m 2 ; energia solar 0,1-0,2 kW/m 2), l'existència de nombrosos emplaçaments d'explotació, un recurs pròxim als consumidors amb un baix impacte ambiental i una predicció més senzilla que l'energia eòlica. No obstant això, encara ha de competir amb obstacles com les condicions climàtiques extremes que es donen en la mar, la lentitud del moviment de les ones (~0.1 Hz) perquè es converteixi en una freqüència suficient per a connectar-se a un generador elèctric (50Hz) i les direccions, fases i amplituds irregulars de les ones, entre altres.

Com s'ha esmentat anteriorment, per a generar energia a partir de les ones és necessari utilitzar un aparell anomenat convertidor. Existeixen molts tipus de convertidors, però encara no s'ha destacat un d'ells per sobre d'uns altres. Totes elles, en general, es poden classificar en tres criteris:

- En funció de la seva ubicació es distingeixen tres tipus: els aparells fixats en la costa ( onshore ); els situats prop de la costa i en aigües succintes ( nearsohre ); i els situats en aigües profundes lluny de la costa ( offshore ).

- En funció de la seva grandària i direcció, altres tres tipus són els d'estructura petita en relació a la grandària de l'ona (absorbents puntuals), estructura llarga paral·lela a la direcció de l'ona (atenuadors) i estructura llarga perpendicular a la direcció de l'ona (terminadores).

- En funció de la base de funcionament, altres tres tipus: els que es basen en la diferència de pressió exercida sobre un flux (OWC Oscillating Water Column, efecte Arquimedes); els que contenen cossos flotants flotants moguts per les ones; i els que extreuen energia (sistemes de desbordament o sistemes de xoc) de les ones.

Energia de les ones en el litoral basc

En la costa cantàbrica existeix una potència entre 34 i 49 kW/m, condicions en les quals l'explotació d'aquesta tecnologia és viable.

Les regions més apropiades per a la instal·lació dels convertidors d'ones són el litoral de Bilbao a Cap Matxitxako i el litoral d'Orio a Higer. Existeixen altres zones aptes però la navegació i els accessos portuaris, els ancoratges o les zones protegides per la legislació ambiental han estat descartades com a zones d'explotació.

Analitzant el potencial i la capacitat energètica de les ones basques, es pot afirmar que teòricament l'energia de les ones pot subministrar un consum elèctric d'entre el 37 i el 50% de les llars basques. D'altra banda, a pesar que els fluxos d'energia més elevats es troben a gran profunditat, cal tenir en compte que aquestes regions no són les millors ubicacions per a la instal·lació dels convertidors, ja que el seu accés i/o arribada no és fàcil, el manteniment pot ser complex i no són llocs molt coneguts. En conseqüència, es pot afirmar que les zones amb una profunditat mitjana de 60 m i les zones pròximes a la costa són les més adequades.

Projectes d'aprofitament d'energia de les ones

Euskal Herria té dos projectes importants: Planta OWC de Mutriku i Biscay Marini Energy Platform (BIMEP).

La planta d'ones de Mutriku es va connectar per primera vegada a la xarxa al juliol de 2011. Es tracta d'una planta pilot per a l'aprofitament de l'energia de les ones i la tecnologia instal·lada és del tipus OWC. Quan l'ona arriba, l'aigua entra en una cambra i comprimeix l'aire que hi ha en ella. A continuació, el flux d'aire surt per l'orifici superior accionant una turbina a alta pressió, que al seu torn gira un generador, generant així energia elèctrica. En allunyar-se de l'ona, absorbeix aire pel forat, actuant de nou sobre la turbina, generant energia com abans.

La planta està composta per 16 turbines d'aire de 18,5 kW (Wells), amb una capacitat total de 296 kW. Segons l'EVE, la producció anual estimada és de 600.000 kWh, energia suficient per a cobrir les necessitats elèctriques de 600 persones. No obstant això, el principal objectiu de la planta de Mutriku és provar i donar a conèixer la viabilitat d'aquesta tecnologia.

El segon projecte, denominat BIMEP, té un altre objectiu: ser una infraestructura preparada per a la demostració i recerca de convertidors d'ones en alta mar. Aquesta zona tindrà una superfície de 4x2 km 2, situada a 1.700 m de la costa, enfront del moll d'Armintza.

L'àrea de mar estarà delimitada per diverses boies. D'aquesta forma, mitjançant quatre cables submarins de 5 MW de potència es canalitzarà l'energia seca generada pels convertidors d'ones, que posteriorment es destinarà a la xarxa elèctrica general de distribució (132 kV/20 MW).

A més, aquests cables estaran equipats amb fibra òptica, la qual cosa permetrà a investigadors i tècnics del centre de recerca i control d'Armintza obtenir dades sobre el rendiment i funcionament dels convertidors d'ones imprescindibles per a la recerca. Fins avui existeix una única planta en el món, l'EMEC (European Marini Energy Centri), a Escòcia.

S'espera que la infraestructura estigui acabada entre 2012 i 2013, i que en els primers quatre anys de funcionament, 30 investigadors treballin en la recerca sobre les diferents tecnologies entorn de l'energia de les ones.

Conclusions

Entre les fonts renovables que componen l'energia marina, l'energia de les ones és la que més atenció rep d'entitats públiques i privades. Això es deu a la seva alta densitat energètica, al seu gran nombre d'emplaçaments d'explotació i a la seva proximitat al consumidor. La costa del País Basc és un lloc idoni per a la producció d'aquesta tecnologia, i els beneficis que això pot reportar no poden obviar-se. A més, gràcies als projectes que s'estan duent a terme, s'ha iniciat el camí per a convertir a Euskal Herria en un referent d'energia de les ones.

Bibliografia