A enerxía das ondas: cada vez máis cerca

1999/10/01 Mujika, Alfontso - Elhuyar Fundazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Energia berriztagarriak

Na década de 1970, tras a famosa "crise do petróleo", os países máis avanzados comezaron a desenvolver con seriedade as súas investigacións no campo da enerxía das ondas. O obxectivo é que a enerxía eléctrica das ondas se torsione e rendibilícese economicamente paira poder explotala comercialmente. A iso dedícanse os enxeñeiros en diferentes lugares do mundo. E, sorprendentemente, neste campo os estadounidenses non están á cabeza, os europeos e os xaponeses son os máis avanzados. No ámbito europeo, os británicos e noruegueses son os que máis traballaron.

Convertidores de ondas

Até a data inventáronse una ducia de sistemas de transformación da enerxía cinética e potencial das ondas en enerxía eléctrica: convertidores de ondas, fixos e flotantes, ancorados no fondo mariño e asentados na costa. En mar aberto a enerxía das ondas é entre 3 e 8 veces maior que en costa. Neste sentido, o uso de ondas en mar aberto pode ser o máis adecuado, pero o custo de levar enerxía eléctrica de mar a terra é moi elevado, polo que a maioría dos sistemas inventados son paira situarse na propia costa ou xunto á costa.

A transformación da enerxía da onda en enerxía útil pasa por convertela primeiro nun movemento mecánico ou na presión dun fluído paira convertela posteriormente en enerxía eléctrica. Pero isto non é fácil, xa que mentres o ciclo das ondas –período– é de varios segundos, o xerador eléctrico debe virar moito máis rápido.

Uno dos primeiros sistemas inventados é o "Pato Salter", inventado na década de 1970 polo profesor Stephen Salter da Universidade de Edimburgo. Está formado por unha serie de flotadores de forma especial, uns 25, que poden circular sobre un eixo entutorado sobre o fondo mariño. Fronte ás ondas agresivas, a onda empuxa o flotador pola parte inferior cara arriba e, una vez pasada a onda, o flotador descende á posición inicial. Os flotadores transmiten este movemento ao eixo e, mediante a engrenaxe, utilízase paira mover o xerador eléctrico. En lugar do sistema mecánico, o movemento de balanza dos flotadores pódese utilizar paira comprimir un fluído, paira logo facer virar a turbina inxectando devandito fluído a unha turbina e facer que esta faga virar o xerador eléctrico. É un sistema interesante, aínda que require desenvolvemento tecnolóxico.

Con todo, o sistema máis desenvolvido até o momento é o das columnas de auga oscilantes (Oscillating Water Column, OWC). O sistema baséase en que si se coloca un conduto vertical coa parte inferior mergullada na auga e fíxase para que a tubaxe permaneza inmóbil, co paso das ondas a auga que se atopa no interior do tubo, a columna de auga, circula cara arriba e cara abaixo. Se a parte superior do tubo continente péchase, o aire que se atopa no seu interior comprimirase ao subir a auga e se descomprimirá ou expandirá cando a auga descenda. O aire, por tanto, está cativado no tubo. Se se circula por esta cámara de aire, o aire sairá e penetrará con forza cando a auga suba e baixa. Colocando a turbina nese circulo, o aire move o xerador eléctrico. Isto permite obter enerxía eléctrica.

O problema era que a maioría das turbinas só traballaban cando o aire circula nun sentido. Pero este problema está actualmente superado grazas á turbina bidireccional. Neste tipo de turbina (por exemplo na turbina Wells) o rotor móvese sempre no mesmo sentido, independentemente do sentido do fluído que a atravesa. Isto conséguese grazas ao deseño especial das aspas (ver no debuxo a sección das aspas). Por tanto, o uso deste tipo de turbinas facilita a obtención de enerxía eléctrica, xa que os xeradores eléctricos convencionais –alternadores- viran nun só sentido.

Este tipo de convertidores de ondas pódense instalar en zonas costeiras como cantiis mariños. A vantaxe fronte aos sistemas que operan en alta mar radica en que o xerador eléctrico, a turbina e o equipo eléctrico atópanse en terra, polo que as operacións de reparación e mantemento son moito máis baratas. Doutra banda, a afección ao medio ambiente debe terse en conta, entre outros, o impacto paisaxístico.

Os sistemas OWC están bastante desenvolvidos e foron probados en lugares como Reino Unido, Noruega e Xapón. Actualmente estanse desenvolvendo OWCs de maior rendemento. Así é o convertidor que se situará proximamente en Azores, promovido pola Unión Europea: Deseñada paira conseguir una potencia eléctrica de 400 quilowatts, será a primeira planta piloto europea de tamaño industrial.

O futuro?

Até a data leváronse a cabo numerosos intentos paira gobernar e utilizar a enerxía das ondas, pero aínda non se conseguiu un sistema economicamente rendible. Con todo, nos últimos 25 anos producíronse importantes avances tecnolóxicos que chegan até as portas da rendibilidade económica. Ademais, actualmente non se ten en conta o custo do impacto ambiental á hora de calcular a rendibilidade económica dos sistemas de obtención de enerxía. Se isto se internalizase no custo da enerxía, as fontes de enerxía renovables serían moito máis rendibles do que son agora. Por tanto, estas fontes de enerxía que agora dificilmente poden competir no mercado, como é o caso da enerxía das ondas, serán aceptadas e apreciadas grazas ao avance da tecnoloxía mañá ou pasado, ou ao aumento de prezos das enerxías non renovables.

Balea Xigante

Os xaponeses levan tempo investigando os sistemas de transformación da enerxía das ondas. Na década de 1970 embarcouse o prototipo Kaimei, un barco con columnas de auga oscilantes. Tras varias probas, desde 1987 iniciouse o desenvolvemento dun novo artefacto flotante, denominado Tirotea Xigante. O novo prototipo é de 50 m de longo, 30 m de ancho e 12 m de alto. Flota na auga, mergullando dous terzos da súa altura baixo a auga. O prototipo consta de tres cámaras de aire (cunha turbina) paira transformar a enerxía das ondas en enerxía neumática. Trátase, por tanto, dun conxunto de columnas de auga oscilantes sobre a auga, é dicir, non está asentada na costa senón ancorada no fondo mariño, coa "boca" sobre a dirección das ondas. A onda entra pola boca da balea, empuxa o aire das cámaras cara arriba e, a continuación, salgue do "ventre" da balea. O aire comprimido move a turbina. Á saída da ondada prodúcese una depresión na cámara de aire e o aire entra por arriba con forza, movendo de novo a turbina. Estímase que a Balea Xigante terá una potencia total de 110 kW. A balea ten varias cámaras de flotación, tres detrás das cámaras de aire, una aos lados e outras tres en cola. O ano pasado partiu na bahía xaponesa Gokasho, no Pacífico, e durante dous anos estará en probas. En total medirán 48 variables. Os ensaios en mar aberto teñen como obxectivo comparar os resultados obtidos cos obtidos a nivel teórico e a pequena escala nas balsas de ensaio; coñecer as características da absorción de enerxía, probar o sistema de ancoraxe e coñecer as cargas hidrodinámicas e outras cargas que afectan á estrutura. Paralelamente, analizarase o comportamento dos sistemas no mar real e non nas charcas artificiais, como as turbinas ou os xeradores, e a influencia do sistema no medio ambiente costeiro.