Energía undimotriz

Dos de las tres máquinas P-750, en el puerto de Peniche, Portugal.

La energía undimotriz, u olamotriz, es la energía que permite la obtención de electricidad a partir de energía mecánica generada por el movimiento de las olas. Es uno de los tipos de energías renovables más estudiada actualmente, y presenta enormes ventajas frente a otras energías renovables debido a que en ella se presenta una mayor facilidad para predecir condiciones óptimas que permitan la mayor eficiencia en sus procesos. Es más fácil llegar a predecir condiciones óptimas de oleaje, que condiciones óptimas en vientos para obtener energía eólica, ya que su variabilidad es menor.

Historia

Este tipo de tecnología fue inicialmente trabajada e implementada en la década de 1980, y ha ido teniendo gran acogida, debido a sus características renovables, y su enorme viabilidad de implementación en un futuro próximo. Su implementación se hace aun más viable entre las latitudes 40° y 60° ^{[cita requerida]} por las características del oleaje.

Viabilidad económica

Actualmente esta energía ha sido implementada en muchos de los países desarrollados, logrando grandes beneficios para las economías de estos países, debido al alto porcentaje de energía que suple con relación al total de energía que demandan al año.

• En Estados Unidos. Se estima que en Estados Unidos alrededor de 55TWh por año son suplidos por energías provenientes del movimiento de las olas. Dicho valor es un 14% del valor total energético que demanda el país al año. ^{[cita requerida]}

• En Europa. Se sabe que en Europa alrededor de 280TWh son provenientes de energías generadas por movimiento de las olas en el año.^{[cita requerida]}

Requisitos

Aun cuando el trabajo y estudio realizado alrededor de este tipo de energía renovable es bastante bajo en relación con otras energías renovables, aparte de los costos de inversión necesarios para la implementación de los equipos y herramientas que permitan el correcto funcionamiento para obtener energía eléctrica a partir del movimiento de las olas, es necesario tener una serie de condiciones geológicas para su óptimo uso.

Profundidad

Según estudios realizados a lo largo de la historia con respecto a esta energía renovable, se sabe que la cantidad de energía que se puede obtener a partir de ella, es proporcional al periodo de oscilación de las olas, al igual que al cuadrado de la amplitud de estas. Por tal razón se sabe que este tipo de características se hallan en territorios marítimos con profundidades entre 40 y 100 metros. Entre dichas profundidades las características de las olas resultan ser óptimas para la energía undimotriz.^{[cita requerida]}

Segun la profundidad de instalacion de los dispositivos utilizados con este fin se pueden clasificar en:

• Dispositivos en costa (on-shore): Se trata de dispositivos apoyados en la costa: en acantilados rocosos, integrados en estructuras fijas como diques rompeolas o sobre el fondo en aguas poco profundas. Estos dispositivos también se conocen como Dispositivos de Primera Generación. Los dispositivos on-shore presentan unas ventajas importantes en términos de facilidad de instalación, inexistencia de amarres, bajos costes de mantenimiento, mayor supervivencia y menor distancia a costa para el transporte e integración de la energía producida. Sin embargo, su desarrollo está limitado por el reducido número de ubicaciones potenciales, menor nivel energético del oleaje y su impacto medio ambiental y visual.

• Dispositivos cerca de la costa (near-shore): Son dispositivos ubicados en aguas poco profundas (10-40m) y distanciados de la costa unos cientos de metros. Estas profundidades moderadas son apropiadas para dispositivos de gran tamaño apoyados por gravedad sobre el fondo o flotantes. Estos dispositivos también se conocen como Dispositivos de Segunda Generación. La elección de una ubicación near-shore se realiza para superar los problemas asociados a los dispositivos en costa y evitar la necesidad de sistemas de fondeo costosos.

• Dispositivos fuera de la costa u off-shore: Se trata de dispositivos flotantes o sumergidos ubicados en aguas profundas (50-100m). Son el tipo de convertidores más prometedor ya que explotan el mayor potencial energético existente en alta mar. Estos dispositivos también se conocen como Dispositivos de Tercera Generación. Hasta el momento, su desarrollo se ha visto perjudicado y retrasado porque deben hacer uso de tecnologías muy fiables y costosas que garanticen su supervivencia ya que ésta representa un aspecto clave para este tipo de dispositivos. Por lo tanto, la explotación de la energía del oleaje offshore de modo rentable requiere de plantas con potencias instaladas de decenas de megavatios formadas por conjuntos de unidades. Estas plantas multi-dispositivo pueden llegar a ocupar superficies extensas y en consecuencia pueden llegar a interferir con la navegación.

Equipos

Los equipos de mayor uso en la actualidad para la implementación de este tipo de energía son:

Flotadores

Estos se encuentran sujetos al fondo mediante un anclaje o un peso sumergido.

Dispositivos móviles articulados

Estos dispositivos siguen el movimiento de las olas que actúan sobre un generador hidráulico. Es un aparato flotante de partes articuladas que obtiene energía del movimiento relativo entre estas partes. Como la serpiente marina Pelamis.

Depósitos

Un pozo con la parte superior hermética y la zona baja comunicada con el mar. En la parte superior hay una pequeña abertura por la que sale el aire expulsado por las olas. Se aprovecha la energía cinética moviendo una turbina, para generar la electricidad.

Clasificación de dispositivos

Dispositivos de columna de agua oscilante

Estos funcionan con una turbina de aire que se encuentra ensamblada a un generador. Esta estructura normalmente se encuentra ubicada en la costa. Su parte inferior se encuentra sumergida que se abra hacia el oleaje, en su parte superior contiene una cámara de aire. El aire se desplaza por la columna de agua generando movimiento en la turbina ubicada en la parte alta del dispositivo. Se utiliza energía neumática para generar energía mecánica.

Dispositivos oscilantes

Estos funcionan con un motor hidráulico, turbina hidráulica y un generador eléctrico lineal.

Flotadora

Estas boyas contienen un sistema hidráulico el cual acciona un generador gracias al constante movimiento del oleaje ya que éste hace que se genere un movimiento relativo entre el mástil y el flotador. La salida eléctrica se lleva hasta una subestación

Rotación

Este sistema está formado por un módulo que se encuentra anclado al fondo marino y mediante las oscilaciones se accionan unos pistones que logran una transformación hidroeléctrica. Están constituidos principalmente por una estructura articulada que en las conexiones de los nodos dispone de un sistema hidráulico el cual actúa sobre un generador eléctrico. Esta tecnología es comercial ya que por medio de 30 de estos aparatos se podría brindar energía a 20 000 hogares.

Traslación lineal

Estos sistemas están constituidos por dos partes: Una se encuentra fija sobre el fondo marino, y la otra se mueve de manera vertical por la variación de presiones hidrostáticas bajo el agua por las olas.

Colectores de olas

Aprovechando la energía potencial de las olas, los aparatos reciben esta energía al mover unas turbinas hidráulicas. El depósito se encuentra ubicado un nivel encima del mar, al cual, a través de una rampa, ingresan las olas. A continuación pasan por unas turbinas ensambladas a unos generadores eléctricos.

Estructura flotante: Wave Dragon

Este sistema es similar al de la estructura fija, la diferencia es que se trata de una estructura flotante.

El caso de España

En España aún no se aprovecha este tipo de energía comercialmente. Sólo en Cantabria y en el País Vasco, en fase piloto, existen dos centrales: en Santoña y en Motrico. Así mismo existe un proyecto para instalar una planta undimotriz en Granadilla (Tenerife).​

Santoña (Cantabria)

Su funcionamiento se basa en aprovechamiento de la energía de la oscilación vertical de las olas a través de unas boyas eléctricas que se elevan y descienden sobre una estructura similar a un pistón, en la que se instala una bomba hidráulica. Como consecuencia del movimiento el agua entra y sale de la bomba e impulsa un generador que produce la electricidad. La corriente se transmite a tierra mediante un cable submarino.

Iberdrola, la promotora, ha instalado 10 boyas, sumergidas 40 metros (de profundidad), a distancias entre 1,5 y 3,0 kilómetros la costa, en una superficie de unos 2 000 km². La potencia total de las boyas es de 1,5 MW, que suben y bajan al vaivén de las olas, enrollan y desenrollan un cable, que mueve un generador de energía. Según sus promotores, las ventajas principales de este sistema son

• a) seguridad (por su ubicación sumergida)
• b) mayor durabilidad
• c) impacto ambiental mínimo.​

Central undimotriz de Motrico

La central undimotriz de Motrico se ubica en la población guipuzcoana de Motrico en el País Vasco. Se inauguró el 8 de julio de 2011, consta de 16 turbinas con una potencia total de 296 kW capaces de producir 970 MWh al año. Es primera planta comercial de energía undimotriz a nivel mundial.

Esta planta está ubicada en el dique exterior de abrigo del puerto de Motrico y utiliza la tecnología denominada columna de agua oscilante (OWC, Oscilating Water Column) con la cual la corriente de aire que se produce cuando el nivel del agua en unas celdas cerradas asciende y desciende debido al movimiento de las olas mueven sendas turbinas.

El proyecto pertenece al Ente Vasco de la Energía, EVE y tuvo un coste de 6,7 millones de euros de los cuales el gobierno vasco aportó 2,73 siendo el coste de la central de 2,3 millones y el del dique en el que se ubica de 4,4 millones de euros. La instalación la realizó la empresa escocesa Wavegen que pertenece al grupo Voith cuya división Voith Siemens Hydro Power Generation ha desarrollado la tecnología mareomotriz OWC (columna de agua oscilante). Las turbinas fueron fabricadas en la planta que esta empresa tiene en la localidad guipuzcoana de Tolosa.

Dificultades de implementación

• Uno de los problemas técnicos importantes consiste en cómo absorber la energía mecánica, que incide en un campo aleatorio de velocidades, en energía eléctrica apta para su conexión a la red eléctrica.

• El alto costo económico de la inversión inicial demanda que el periodo de amortización de estas centrales sea largo.

• Su utilización se circunscribe a zonas costeras o próximas a la costa, por mayor erogación económica que implicaría transportar la energía obtenida a lugares del interior.

• Otro inconveniente es el impacto ambiental debido a las instalaciones, que requieren modificación del paisaje para su construcción. Se ha de disponer de mucho espacio para albergar las enormes turbinas, lo cual involucra un impacto ecológico sobre los ecosistemas, habitualmente costeros.

Véase también

• Convertidor de energía de olas Pelamis
• Energía mareomotriz
• UFCAP
• Granja de olas
• Ocean Power Technologies

Referencias

• 3. S. H. Salter, Nature 249, 720 (1974).
• 4. J. Callaghan, R. Boud, Future Marine Energy Rep. CTC601, 2006 (www.carbontrust.co.uk/Publications/publicationdetail.htm?productid=CTC601&metaNoCache=1).
• 5. J. Cruz, Ed. Ocean Wave Energy: Current Status and Future Perspectives (Springer, Berlin, 2008).
• 6. Ocean Power Technologies Inc. (http://www.oceanpowertechnologies.com/).
• 7. Pelamis Wave Power Ltd. (http://www.pelamiswave.com/).
• 8. J. Scruggs, P. Jacob, Harvesting Ocean Wave Energy, Science, 27 February 2009, Vol. 323 no.(5918) pp. 1176-1178.

Enlaces externos

• Central Acuática Rotativa ( Energía Renovable , Energía Undimotriz , Energía de las Olas ).
• Energías del mar (IDAE).
• United Nations Environment Programme: «Oleadas de energía».
• Anaconda.
• Russian Company Develops Mobile Wave Energy Generator
• Energías como bienes comunes: undimotriz
• Aula de El Mundo: «Energía undimotriz: olas de alto voltaje».
• Pelamis.
• Wave Dragon, Wave Dragon - YouTube video.
• Boya de energía de olas.
• SRI boyas.
• Instituto de Hidráulica Ambiental de Cantabria IH Cantabria, de la Universidad de Cantabria.
• Encuentro Aprovechamiento y desarrollo de la energía de las olas. Cursos de Verano de la UIMP, patrocinados por el IDAE, (Ministerio de Industria de España).
• Introducción a la Energía Undimotriz: Conceptos básicos.