As ondas, una fonte de enerxía 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

• Teknologia
• Energia

Nos últimos anos escoitáronse con asiduidade as palabras "crises da enerxía" que suscitaron debates. A súa orixe atópase no insustentable modelo de política de consumo de enerxía que levan os países desenvolvidos, un modelo que de non modificarse provocará graves consecuencias.

A organización americana Energy Information Administration (EIA), no seu informe publicado en abril de 2011, fixo una previsión do consumo enerxético en 2035. Isto supón que en 2035 o consumo actual aumentará de 148 billóns de kW · h en 2008 a 226 billóns de kW · h en 2035. Si compáranse estes datos coas reservas de combustibles fósiles, pódese observar que estas non serán suficientes paira abastecer a demanda enerxética, polo que o uso de fontes renovables será imprescindible.

Seguindo co marco anterior, un recurso renovable que até agora se podía considerar descoñecido vai adquirindo paulatinamente relevancia co apoio de entidades privadas e públicas. Este recurso é a enerxía mariña.

Enerxía mariña

A enerxía potencial dos mares é enorme. Ademais, esta enerxía pódese obter de varias formas. O primeiro método é o aproveitamento das mareas, baseado na explotación da enerxía potencial liberada polo movemento de subida e baixada das mareas. Para que esta tecnoloxía sexa viable é necesario recorrer a zonas con mareas superiores a 6 m. O País Vasco conta con mareas de 1,5 a 4,5 m (2,5 m de media), o que dificultaría o aproveitamento desta tecnoloxía.

A segunda forma consiste en extraer a enerxía útil da enerxía cinética das correntes mariñas, de maneira similar a como a eólica salgue do vento. As zonas máis adecuadas paira iso son as estrías e as desembocaduras, onde as velocidades de corrente son elevadas (>1 m/s). Nas costas vascas as correntes mariñas non exceden a velocidade de 1 m/s, é dicir, normalmente 20 cm/s.

Outro sistema é o uso do gradiente térmico mariño. Aproveitando a diferenza de temperatura da auga pódese xerar enerxía eléctrica. Paira iso é necesaria una diferenza térmica mínima de 20ºC, polo que é necesario recorrer a zonas tropicais onde a superficie do mar alcanza una temperatura media de 25-30ºC ao longo do ano e ao mergullarse 600-900 m conséguese a diferenza de temperatura mencionada. Por tanto, as augas do Cantábrico non cumpren estes requisitos, tal e como se observa no mapa de distribución de correntes mariñas.

O cuarto método é a profitación do gradiente salino. O aproveitamento obtense da diferenza salina entre os mares e os ríos mediante unha membrana semipermeable situada nas desembocaduras dos ríos. Pero o litoral vasco tamén queda fóra desta tecnoloxía.

O último modo é utilizar as ondas. O movemento das ondas recíbese mediante un convertidor de ondas paira a súa posterior transformación en electricidade mediante diferentes técnicas neumáticas, hidráulicas ou mecánicas. O aproveitamento da enerxía das ondas pode realizarse desde a costa até rexións de profundidade superior aos 50 m. Está a traballarse no camiño de que Euskal Herria convértase nun país pioneiro desta tecnoloxía, xa que, por unha banda, a costa vasca é un lugar idóneo paira a explotación da enerxía a partir das ondas e, por outro, non se concentran nas zonas vascas as características necesarias paira facer viables o resto de métodos.

Enerxía das ondas

A enerxía das ondas caracterízase pola súa densidade enerxética (2-3 kW/m 2) superior á doutras fontes renovables (enerxía eólica 0,4-0,6 kW/m 2 ; enerxía solar 0,1-0,2 kW/m 2), a existencia de numerosos emprazamentos de explotación, un recurso próximo aos consumidores cun baixo impacto ambiental e una predición máis sinxela que a enerxía eólica. Con todo, aínda debe competir con obstáculos como as condicións climáticas extremas que se dan no mar, a lentitude do movemento das ondas (~0.1 Hz) para que se converta nunha frecuencia suficiente paira conectarse a un xerador eléctrico (50Hz) e as direccións, fases e amplitudes irregulares das ondas, entre outros.

Como se mencionou anteriormente, paira xerar enerxía a partir das ondas é necesario utilizar un aparello chamado convertidor. Existen moitos tipos de conversores, pero aínda non se destacou un deles por encima doutros. Todas elas, en xeral, pódense clasificar en tres criterios:

- En función da súa localización distínguense tres tipos: os aparellos fixados na costa ( onshore ); os situados preto da costa e en augas someras ( nearsohre ); e os situados en augas profundas lonxe da costa ( offshore ).

- En función do seu tamaño e dirección, outros tres tipos son os de estrutura pequena en relación ao tamaño da onda (absorbentes puntuais), estrutura longa paralela á dirección da onda (atenuadores) e estrutura longa perpendicular á dirección da onda (terminadores).

- En función da base de funcionamento, outros tres tipos: os que se basean na diferenza de presión exercida sobre un fluxo (OWC Oscillating Water Column, efecto Arquímedes); os que conteñen corpos flotantes flotantes movidos polas ondas; e os que extraen enerxía (sistemas de desbordamento ou sistemas de choque) das ondas.

Enerxía das ondas no litoral vasco

Na costa cantábrica existe una potencia entre 34 e 49 kW/m, condicións nas que a explotación desta tecnoloxía é viable.

As rexións máis apropiadas paira a instalación dos convertidores de ondas son o litoral de Bilbao a Cabo Matxitxako e o litoral de Orio a Higer. Existen outras zonas aptas pero a navegación e os accesos portuarios, os fondeaderos ou as zonas protexidas pola lexislación ambiental foron descartadas como zonas de explotación.

Analizando o potencial e a capacidade enerxética das ondas vascas, pódese afirmar que teoricamente a enerxía das ondas pode fornecer un consumo eléctrico de entre o 37 e o 50% dos fogares vascos. Por outra banda, a pesar de que os fluxos de enerxía máis elevados atópanse a gran profundidade, hai que ter en conta que estas rexións non son as mellores localizacións paira a instalación dos convertidores, xa que o seu acceso e/ou chegada non é fácil, o mantemento pode ser complexo e non son lugares moi coñecidos. En consecuencia, pódese afirmar que as zonas cunha profundidade media de 60 m e as zonas próximas á costa son as máis adecuadas.

Proxectos de aproveitamento de enerxía das ondas

Euskal Herria ten dous proxectos importantes: Planta OWC de Mutriku e Biscay Marine Energy Platform (BIMEP).

A planta de ondas de Mutriku conectouse por primeira vez á rede en xullo de 2011. Trátase dunha planta piloto paira o aproveitamento da enerxía das ondas e a tecnoloxía instalada é do tipo OWC. Cando a onda chega, a auga entra nunha cámara e comprime o aire que hai nela. A continuación, o fluxo de aire salgue polo orificio superior accionando una turbina a alta presión, que á súa vez vira un xerador, xerando así enerxía eléctrica. Ao afastarse da onda, absorbe aire polo buraco, actuando de novo sobre a turbina, xerando enerxía como antes.

A planta está composta por 16 turbinas de aire de 18,5 kW (Wells), cunha capacidade total de 296 kW. Segundo o EVE, a produción anual estimada é de 600.000 kWh, enerxía suficiente paira cubrir as necesidades eléctricas de 600 persoas. Con todo, o principal obxectivo da planta de Mutriku é probar e dar a coñecer a viabilidade desta tecnoloxía.

O segundo proxecto, denominado BIMEP, ten outro obxectivo: ser una infraestrutura preparada paira a demostración e investigación de convertidores de ondas en alta mar. Esta zona terá una superficie de 4x2 km 2, situada a 1.700 m da costa, fronte ao peirao de Armintza.

A área de mar estará delimitada por varias aboias. Desta forma, mediante catro cables submarinos de 5 MW de potencia canalizarase a enerxía seca xerada polos convertidores de ondas, que posteriormente se destinará á rede eléctrica xeral de distribución (132 kV/20 MW).

Ademais, estes cables estarán equipados con fibra óptica, o que permitirá a investigadores e técnicos do centro de investigación e control de Armintza obter datos sobre o rendemento e funcionamento dos convertidores de ondas imprescindibles paira a investigación. Até a data existe una única planta no mundo, a EMEC (European Marine Energy Centre), en Escocia.

Espérase que a infraestrutura estea terminada entre 2012 e 2013, e que nos primeiros catro anos de funcionamento, 30 investigadores traballen na investigación sobre as diferentes tecnoloxías ao redor da enerxía das ondas.

Conclusións

Entre as fontes renovables que compoñen a enerxía mariña, a enerxía das ondas é a que máis atención recibe de entidades públicas e privadas. Isto débese á súa alta densidade enerxética, ao seu gran número de emprazamentos de explotación e á súa proximidade ao consumidor. A costa do País Vasco é un lugar idóneo paira a produción desta tecnoloxía, e os beneficios que iso pode reportar non poden obviarse. Ademais, grazas aos proxectos que se están levando a cabo, iniciouse o camiño paira converter a Euskal Herria nun referente de enerxía das ondas.

Bibliografía