Las olas, una fuente de energía alto 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

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En los últimos años se han escuchado con asiduidad las palabras "crisis de la energía" que han suscitado debates. Su origen se encuentra en el insostenible modelo de política de consumo de energía que llevan los países desarrollados, un modelo que de no modificarse provocará graves consecuencias.

La organización americana Energy Information Administration (EIA), en su informe publicado en abril de 2011, hizo una previsión del consumo energético en 2035. Esto supone que en 2035 el consumo actual aumentará de 148 billones de kW · h en 2008 a 226 billones de kW · h en 2035. Si se comparan estos datos con las reservas de combustibles fósiles, se puede observar que éstas no serán suficientes para abastecer la demanda energética, por lo que el uso de fuentes renovables será imprescindible.

Siguiendo con el marco anterior, un recurso renovable que hasta ahora se podía considerar desconocido va adquiriendo paulatinamente relevancia con el apoyo de entidades privadas y públicas. Este recurso es la energía marina.

Energía marina

La energía potencial de los mares es enorme. Además, esta energía se puede obtener de varias formas. El primer método es el aprovechamiento de las mareas, basado en la explotación de la energía potencial liberada por el movimiento de subida y bajada de las mareas. Para que esta tecnología sea viable es necesario recurrir a zonas con mareas superiores a 6 m. El País Vasco cuenta con mareas de 1,5 a 4,5 m (2,5 m de media), lo que dificultaría el aprovechamiento de esta tecnología.

La segunda forma consiste en extraer la energía útil de la energía cinética de las corrientes marinas, de manera similar a como la eólica sale del viento. Las zonas más adecuadas para ello son las estrías y las desembocaduras, donde las velocidades de corriente son elevadas (>1 m/s). En las costas vascas las corrientes marinas no sobrepasan la velocidad de 1 m/s, es decir, normalmente 20 cm/s.

Otro sistema es el uso del gradiente térmico marino. Aprovechando la diferencia de temperatura del agua se puede generar energía eléctrica. Para ello es necesaria una diferencia térmica mínima de 20ºC, por lo que es necesario recurrir a zonas tropicales donde la superficie del mar alcanza una temperatura media de 25-30ºC a lo largo del año y al sumergirse 600-900 m se consigue la diferencia de temperatura mencionada. Por tanto, las aguas del Cantábrico no cumplen estos requisitos, tal y como se observa en el mapa de distribución de corrientes marinas.

El cuarto método es la profitación del gradiente salino. El aprovechamiento se obtiene de la diferencia salina entre los mares y los ríos mediante una membrana semipermeable situada en las desembocaduras de los ríos. Pero el litoral vasco también queda fuera de esta tecnología.

El último modo es utilizar las olas. El movimiento de las olas se recibe mediante un convertidor de olas para su posterior transformación en electricidad mediante diferentes técnicas neumáticas, hidráulicas o mecánicas. El aprovechamiento de la energía de las olas puede realizarse desde la costa hasta regiones de profundidad superior a los 50 m. Se está trabajando en el camino de que Euskal Herria se convierta en un país pionero de esta tecnología, ya que, por un lado, la costa vasca es un lugar idóneo para la explotación de la energía a partir de las olas y, por otro, no se concentran en las zonas vascas las características necesarias para hacer viables el resto de métodos.

Energía de las olas

La energía de las olas se caracteriza por su densidad energética (2-3 kW/m 2) superior a la de otras fuentes renovables (energía eólica 0,4-0,6 kW/m 2 ; energía solar 0,1-0,2 kW/m 2), la existencia de numerosos emplazamientos de explotación, un recurso cercano a los consumidores con un bajo impacto ambiental y una predicción más sencilla que la energía eólica. Sin embargo, todavía debe competir con obstáculos como las condiciones climáticas extremas que se dan en el mar, la lentitud del movimiento de las olas (~0.1 Hz) para que se convierta en una frecuencia suficiente para conectarse a un generador eléctrico (50Hz) y las direcciones, fases y amplitudes irregulares de las olas, entre otros.

Como se ha mencionado anteriormente, para generar energía a partir de las olas es necesario utilizar un aparato llamado convertidor. Existen muchos tipos de conversores, pero todavía no se ha destacado uno de ellos por encima de otros. Todas ellas, en general, se pueden clasificar en tres criterios:

- En función de su ubicación se distinguen tres tipos: los aparatos fijados en la costa ( onshore ); los situados cerca de la costa y en aguas someras ( nearsohre ); y los situados en aguas profundas lejos de la costa ( offshore ).

- En función de su tamaño y dirección, otros tres tipos son los de estructura pequeña en relación al tamaño de la ola (absorbentes puntuales), estructura larga paralela a la dirección de la ola (atenuadores) y estructura larga perpendicular a la dirección de la ola (terminadores).

- En función de la base de funcionamiento, otros tres tipos: los que se basan en la diferencia de presión ejercida sobre un flujo (OWC Oscillating Water Column, efecto Arquímedes); los que contienen cuerpos flotantes flotantes movidos por las olas; y los que extraen energía (sistemas de desbordamiento o sistemas de choque) de las olas.

Energía de las olas en el litoral vasco

En la costa cantábrica existe una potencia entre 34 y 49 kW/m, condiciones en las que la explotación de esta tecnología es viable.

Las regiones más apropiadas para la instalación de los convertidores de olas son el litoral de Bilbao a Cabo Matxitxako y el litoral de Orio a Higer. Existen otras zonas aptas pero la navegación y los accesos portuarios, los fondeaderos o las zonas protegidas por la legislación ambiental han sido descartadas como zonas de explotación.

Analizando el potencial y la capacidad energética de las olas vascas, se puede afirmar que teóricamente la energía de las olas puede suministrar un consumo eléctrico de entre el 37 y el 50% de los hogares vascos. Por otra parte, a pesar de que los flujos de energía más elevados se encuentran a gran profundidad, hay que tener en cuenta que estas regiones no son las mejores ubicaciones para la instalación de los convertidores, ya que su acceso y/o llegada no es fácil, el mantenimiento puede ser complejo y no son lugares muy conocidos. En consecuencia, se puede afirmar que las zonas con una profundidad media de 60 m y las zonas próximas a la costa son las más adecuadas.

Proyectos de aprovechamiento de energía de las olas

Euskal Herria tiene dos proyectos importantes: Planta OWC de Mutriku y Biscay Marine Energy Platform (BIMEP).

La planta de olas de Mutriku se conectó por primera vez a la red en julio de 2011. Se trata de una planta piloto para el aprovechamiento de la energía de las olas y la tecnología instalada es del tipo OWC. Cuando la ola llega, el agua entra en una cámara y comprime el aire que hay en ella. A continuación, el flujo de aire sale por el orificio superior accionando una turbina a alta presión, que a su vez gira un generador, generando así energía eléctrica. Al alejarse de la ola, absorbe aire por el agujero, actuando de nuevo sobre la turbina, generando energía como antes.

La planta está compuesta por 16 turbinas de aire de 18,5 kW (Wells), con una capacidad total de 296 kW. Según el EVE, la producción anual estimada es de 600.000 kWh, energía suficiente para cubrir las necesidades eléctricas de 600 personas. Sin embargo, el principal objetivo de la planta de Mutriku es probar y dar a conocer la viabilidad de esta tecnología.

El segundo proyecto, denominado BIMEP, tiene otro objetivo: ser una infraestructura preparada para la demostración e investigación de convertidores de olas en alta mar. Esta zona tendrá una superficie de 4x2 km 2, situada a 1.700 m de la costa, frente al muelle de Armintza.

El área de mar estará delimitada por varias boyas. De esta forma, mediante cuatro cables submarinos de 5 MW de potencia se canalizará la energía seca generada por los convertidores de olas, que posteriormente se destinará a la red eléctrica general de distribución (132 kV/20 MW).

Además, estos cables estarán equipados con fibra óptica, lo que permitirá a investigadores y técnicos del centro de investigación y control de Armintza obtener datos sobre el rendimiento y funcionamiento de los convertidores de olas imprescindibles para la investigación. Hasta la fecha existe una única planta en el mundo, la EMEC (European Marine Energy Centre), en Escocia.

Se espera que la infraestructura esté terminada entre 2012 y 2013, y que en los primeros cuatro años de funcionamiento, 30 investigadores trabajen en la investigación sobre las diferentes tecnologías en torno a la energía de las olas.

Conclusiones

Entre las fuentes renovables que componen la energía marina, la energía de las olas es la que más atención recibe de entidades públicas y privadas. Esto se debe a su alta densidad energética, a su gran número de emplazamientos de explotación y a su cercanía al consumidor. La costa del País Vasco es un lugar idóneo para la producción de esta tecnología, y los beneficios que ello puede reportar no pueden obviarse. Además, gracias a los proyectos que se están llevando a cabo, se ha iniciado el camino para convertir a Euskal Herria en un referente de energía de las olas.

Bibliografía