La energía mareomotriz es la variante más desconocida del resto de la familia de las energías renovables. Lo cual es algo bastante llamativo, ya que tiene un potencial igual de prometedor para erradicar a los combustibles fósiles como el resto de sus hermanas. En este artículo descubrirás todos los secretos de esta fuente tan infravalorada.
La Energía Mareomotriz es un tipo de energía que se obtiene a partir del movimiento de las mareas de los océanos. El movimiento de dichas masas de agua es un fenómeno que ocurre constantemente y es posible anticiparlo debido a que está atado a los efectos gravitacionales entre la luna y la tierra. Consecuentemente, la energía que genera la marea al subir y bajar se puede aprovechar mediante un conjunto de métodos para generar electricidad que puede ser usada para otros fines.
La energía mareomotriz también puede llamarse energía oceánica, energía marina o energía de las mareas; pero NO debe confundirse con la Energía Undimotriz. Esta última es aquella que se genera a partir del movimiento de las olas, un fenómeno diferente producido por los vientos marinos.
Pero independientemente de los fenómenos que actúen sobre el mar, todos los tipos de energía provenientes de esta fuente, y de entre ellas la mareomotriz, son renovables ya que pueden aprovecharse de forma ininterrumpida y su velocidad de regeneración es más rápida que la velocidad que la humanidad puede consumirla. Adicionalmente, la energía mareomotriz es sostenible ya que no que contaminan el medio ambiente como si lo hacen otras fuentes no renovables como los combustibles fósiles.
Como se trata de una energía que depende de un fenómeno periódico, como lo es el movimiento de rotación de la tierra y translación de la luna, es pronosticable, y por lo tanto, aprovechable en cualquier época del año ofreciendo la ventaja de que las tecnologías que la aprovechan pueden diseñarse para ser lo más eficientes posibles.
Debido a la ubicuidad de las mareas y su regularidad, la energía mareomotriz podría llegar a convertirse en una de las fuentes de energía renovable más importantes para el futuro. Muchos investigadores aseguran que esta energía podría producir entre el 10 y el 25% de toda la demanda energética mundial. Las estimaciones sugieren que las mareas podrían proporcionarnos 700 TeraWatts Hora cada año.
Sin embargo, las tecnologías que aprovechan la energía mareomotriz son un fenómeno relativamente reciente y, por lo tanto, aún están en desarrollo. Pero por el momento, los primeros despliegues tecnológicos muestran como la energía mareomotriz tiene el potencial para reemplazar a los combustibles fósiles. Con el problema del cambio climático cada vez más evidente, la meta de un mundo que funcione con energías limpias debe ser nuestra principal prioridad.
La energía mareomotriz proviene de las mareas oceánicas de la Tierra. Las mareas son olas muy largas que se mueven a través de los océanos. Son provocadas por las fuerzas gravitacionales que ejerce la luna y, en menor medida, el sol sobre la tierra. Cuando el punto más alto de la ola, o la cresta, llegan a la costa, aquí se dice que la costa experimenta una marea alta. En cambio, cuando el punto más bajo, o la depresión, llega a la costa, esta experimenta una marea baja.
Cuando un área del planeta mira hacia la luna, la atracción gravitacional del satélite es más fuerte en ese punto que en cualquier otro lado de la Tierra, y entonces la gravedad empuja al océano hacia la luna y se produce la marea alta.
El abultamiento en el otro lado de la Tierra es causado por inercia. El agua que se aleja de la luna resiste las fuerzas gravitacionales que intentan tirar de ella en la dirección opuesta. Debido a que la atracción gravitacional de la luna es más débil en el otro lado de la Tierra, la inercia gana, el océano se hincha y se produce la marea alta.
A medida que la Tierra gira, diferentes áreas del planeta miran hacia la luna, y esta rotación hace que las mareas circulen alrededor del planeta.
La energía mareomotriz es la única de su tipo que se basa en la energía inherente a las características orbitales entre la Luna y la Tierra, y, en menor medida, entre el Sol y la Tierra. Otras energías naturales explotadas por la tecnología humana se originan directa o indirectamente del Sol, incluidos los combustibles fósiles, la energía hidroeléctrica convencional, la eólica, la biomasa, las olas y la solar.
Hay cuatro métodos principales de aprovechar la energía creada por las mareas y las corrientes oceánicas. La primeras dos, los generadores mareomotrices y las presas marinas, son métodos sobradamente probados y que pueden ser vistos puestos en práctica en varias partes del mundo. Los otros dos métodos, lagunas de marea y mareomotriz dinámica, son tecnologías teóricas que aún no se han probado, pero que se esperan que sean experimentadas en el futuro.
Las turbinas mareomotrices son generadores muy similares a las turbinas eólicas, excepto que están debajo de la superficie del agua en lugar de arriba o en tierra. Las corrientes del agua de los océanos empujan las palas de la turbina para hacerlas girar. Dichas palas están conectadas a un generador que producirá electricidad.
Las turbinas mareomotrices pueden producir mucha más electricidad que las plantas de energía eólica, principalmente porque el agua es mucho más densa que el aire. Sin embargo, y a causa de dicha alta densidad del agua, para que esta energía pueda aprovecharse las turbinas mareomotrices deben ser mucho más pesadas y resistentes que las turbinas eólicas, lo que las hace más caras de fabricar.
Las turbinas de marea son grandes, pero crean relativamente poca alteración en el ecosistema que las rodea. Si bien podrían causar daños por colisión con la vida marina, como ocurre con las turbinas eólicas que afectan a las aves, las palas tienden a moverse lentamente, por lo que no es una gran preocupación. También emiten un ruido de bajo nivel, que tampoco afectarían severamente a los mamíferos marinos.
Las centrales mareomotrices son enormes presas conformadas por paredes de hormigón con mecanismos en su interior que generalmente se instalan en entradas de bahías, rías o estuarios.
Al igual que las represas hidroeléctricas tradicionales, estas presas poseen compuertas y se utilizan para crear un depósito de agua de mar en un lado de la presa. Las presas de marea están firmemente aseguradas al fondo del mar, mientras que en su parte superior están ligeramente por encima de donde golpea el nivel del agua durante la marea más alta.
Las turbinas mareomotrices están ubicadas en el fondo de la presa, dentro de un túnel, que permiten que el agua fluya a través de él. Las turbinas ubicadas a lo largo de la parte inferior de la presa giran con las mareas entrantes y salientes.
Durante una marea alta entrante, el agua fluye sobre las turbinas a medida que sube el agua. Luego, el agua fluye de regreso a través de las turbinas cuando regresa la marea baja. Al igual que en el primer método, las turbinas están conectadas a un generador que produce la electricidad.
Las centrales mareomotrices son la forma más eficiente de aprovechar la energía mareomotriz, pero también son la más costosa.
Requieren que se construya una enorme estructura de hormigón, lo que puede costar unos cuantos millones de dólares. Las presas también pueden llegar a tener un mayor impacto ambiental en el ecosistema circundante que los generadores mareomotrices.
Debido a que son esencialmente una pared submarina, los peces y otras criaturas marinas no pueden atravesarlos, lo que causa una gran cantidad de efectos en el ecosistema marino local.
Esta es una nueva opción de diseño de energía mareomotriz aún no probada que consiste en construir muros de contención circulares integrados con turbinas que puedan capturar la energía potencial de las mareas. Los embalses creados son similares a los de las presas de marea, excepto que la ubicación es artificial y no altera un ecosistema preexistente. Las lagunas también pueden ser en formato doble (o triple) sin bombeo o con bombeo.
La potencia de bombeo podría ser proporcionada por otras fuentes de energía renovables, por ejemplo, turbinas eólicas o celdas solares fotovoltaicas. Si se produce exceso de energía renovable podría utilizarse y almacenarse para un período de tiempo posterior. Las lagunas de marea geográficamente dispersas con un retraso de tiempo entre el pico de producción también aplanarían el pico de producción proporcionando una producción cercana a la carga de base, aunque a un costo más alto que algunas otras alternativas, como el almacenamiento de energía renovable de calefacción urbana. La cancelada Tidal Lagoon Swansea Bay en Gales, Reino Unido, habría sido la primera central de energía mareomotriz de este tipo una vez construida.
La energía mareomotriz dinámica (o Dynamic Tidal Power) es una tecnología teórica que aprovecharía una interacción entre las energías potencial y cinética en los flujos de las mareas. Dicha tecnología propone que se construyan presas muy largas (por ejemplo: 30 a 50 km de longitud) desde las costas directamente hacia el mar o el océano, sin encerrar un área. Se introducen por la presa diferencias de fase de mareas, lo que lleva a un diferencial de nivel de agua importante en aguas marinas ribereñas poco profundas con corrientes de mareas que oscilan paralelas a la costa, como las que se encuentran en el Reino Unido, China y Corea.
Sin duda, la ventaja más importante de la energía mareomotriz es que no contamina y es sostenible. Uno de los principales motivos que impulsan la proliferación de este tipo de energía en el futuro es la lucha contra el cambio climático, ya que no genera emisiones de gases de efecto invernadero. Cada kilowatt hora de energía generada por la ‘marea’ ahorra hasta mil gramos de dióxido de carbono, en comparación con la misma energía generada por el combustibles como el diésel.
Sin embargo, no todas son buenas noticias para esta fuente de energía a nivel ambiental. Si consideramos las presas de marea o incluso otros métodos, estas tecnologías pueden tener un impacto negativo en la vida marina. Las presas de marea dependen del flujo de agua que entra y sale de los estuarios. Por ello, una vez instaladas, las presas alteran el flujo del agua. Por lo que el agua es forzada a atravesar las turbinas y eso puede alterar la forma en que prospera la vida marina.
Junto con esto, las palas de las turbinas también representan un riesgo para cualquier vida marina que intente nadar a través de ellas, e incluso pueden ser una amenaza para las plantas marinas debido a que podrían influenciar un cambio en los depósitos de limo y el cambio de la estructura del estuario.
De la misma manera de como sucede bajo la perspectiva ambiental, a nivel económico y de rendimiento, la energía mareomotriz presenta tanto ventajas como desventajas. A continuación, explicaremos algunas de ellas.
Mientras la tierra y la luna sigan orbitando, las mareas siempre fluirán y se moverán, lo que significa que la energía mareomotriz es una fuente que se podrá utilizar en una escala indefinida de tiempo. Ya sea por medio de generadores mareomotrices, presas de marea o incluso a través de la aún no probada energía mareomotriz dinámica, potencialmente se podrá utilizar infinitamente esta fuente de energía renovable para generar la energía que necesite la humanidad.
A diferencia de otras fuentes de energía renovables, como la solar que podría no estar disponible en días nublados o la eólica que podría no estarlo si no hay suficiente viento, la energía mareomotriz, al estar coludida con un fenómeno gravitacional periódico entre la Tierra y la Luna, esta puede predecirse, y por lo tanto, pueden crearse sistemas que funcionen de manera eficiente y se aproveche su máximo potencial.
Adicionalmente, la tecnología de energía mareomotriz tiene el potencial de generar mayores cantidades de energía en comparación con las energías solar y eólica.
Como el agua tiene una densidad más alta que el aire, significa que incluso cuando la marea se mueve a una velocidad más lenta, todavía puede generar energía. Por lo tanto, esto lo hace altamente efectivo en comparación con la energía eólica. Además, en un día en el que no hay viento, existe la posibilidad de que un aerogenerador no genere energía en absoluto.
A diferencia de los parques solares o eólicos, las plantas de energía mareomotriz pueden durar mucho tiempo. De hecho, pueden durar unas cuatro veces más en comparación. Se estipula que los diques de mareas pueden tener la capacidad de una vida útil de hasta 100 años. Un buen ejemplo de esto es la presa de marea LaRance en Francia. Entró en funcionamiento por primera vez en 1966 y todavía, hasta el día de hoy, continúa creando energía limpia.
Esto se compara favorablemente con las turbinas eólicas y los paneles solares que tienen una vida útil promedio de alrededor de 20-25 años. Junto con esto, el equipo puede disminuir y volverse obsoleto en función de la eficiencia. Entonces, desde una perspectiva rentable, la energía mareomotriz es una mejor opción a largo plazo.
El movimiento constante del agua salada puede corroer la maquinaria. Como resultado, el mecanismo interno de la energía mareomotriz necesita un mantenimiento regular. Además, los sistemas pueden resultar costosos porque deben diseñarse con materiales resistentes a la corrosión. Desde las turbinas hasta el cableado, todo debe poder soportar la exposición constante al agua.
Dado que los sistemas de energía mareomotriz son costosos y difíciles de mantener, el objetivo es hacerlos lo más confiables y libres de mantenimiento posible. A pesar de esto, el mantenimiento sigue siendo un requisito y cuando algo se sumerge bajo el agua, se vuelve más difícil de trabajar.
Las corrientes más fuertes están cerca de tierra. Como resultado, significa que los sistemas de energía mareomotriz deben ubicarse en las cerca de las costas.
En su forma actual, es difícil y más costoso transportar energía a distancias más largas. Esto se debe al hecho de que muchos de los flujos de marea más rápidos se encuentran en áreas que son rutas de navegación y, en algunos casos, demasiado lejos de la red. Este es otro factor que frena el avance de esta forma de energía. Sin embargo, existe la esperanza de que la tecnología evolucione para que los sistemas de energía mareomotriz puedan ubicarse en aguas más profundas.
La energía de las mareas es todavía relativamente nueva. A pesar de que sus tecnologías de aprovechamiento se utilizan en algunas áreas del mundo, el crecimiento no ha estado al mismo nivel que otras fuentes de energía como la eólica o la solar.
Como tal, la tecnología sigue siendo comparativamente cara. A pesar de esto, las estimaciones sugieren que la energía de las mareas podría ser comercialmente rentable ya en esta década del 2020. Esto es en los casos en que los sistemas se instalan a gran escala utilizando las últimas tecnologías.
Actualmente, la energía mareomotriz no es una fuente de energía muy utilizada. Solo hay 8 centrales mareomotrices en funcionamiento en todo el mundo.
Sin embargo, se están planificando instalarse más en el futuro a medida que las tecnologías de su tipo se perfeccionen. Muchas de las plantas de energía mareomotriz propuestas son únicamente para fines de investigación, pero el número de plantas de energía comercial está aumentando. A continuación, presentaremos ejemplos de energía mareomotriz en el mundo:
La central eléctrica mareomotriz de La Rance es una central eléctrica mareomotriz ubicada en el estuario del río Rance en Bretaña, Francia.
Inaugurada en 1966 como la primera central mareomotriz del mundo, actualmente es operada por Électricité de France y fue durante 45 años la mayor central mareomotriz del mundo por capacidad instalada hasta que la central mareomotriz surcoreana de Sihwa Lake la superó en 2011. Sus 24 turbinas alcanzan una potencia máxima de 240 megavatios (MW) y un promedio de 57 MW, un factor de capacidad de aproximadamente el 24%. Con una producción anual de aproximadamente 500 GWh (491 GWh en 2009, 523 GWh en 2010), abastece el 0,12% de la demanda de energía de Francia.
Ubicada en Corea del Sur en el Lago Sihwa, a unos 4km de la ciudad del mismo nombre, genera alrededor de 254 MW de electricidad y posee las instalaciones mareomotrices más grandes del mundo: un malecón de 12,5 km de longitud y una cuenta de 30 km2.
MeyGen Tidal Energy Project, ubicado en Pentland Firth, es actualmente el proyecto de energía de turbinas de mareas submarinas más grande del mundo en desarrollo. Desde su inicio en 2018, la matriz de corrientes de marea MeyGen ha inyectado 24,7 GWh de electricidad renovable a la red nacional del Reino Unido. Solo en 2019, MeyGen suministró 13.8 GWh de electricidad a la red, el equivalente al consumo anual medio de alrededor de 3.800 hogares del Reino Unido.
Es la cuarta central mareomotriz más grande del mundo, ubicada en Wuyantou, ciudad de Wenling, provincia de Zhejiang, China, y es la única central mareomotriz de China. La capacidad instalada actual es de 3.200 kW y genera hasta 6,5 GWh de potencia anualmente. La central alimenta la demanda de energía de pequeñas aldeas a una distancia de 20 km (12 millas) a través de una línea de transmisión de 35 kV. El rango máximo de mareas en el estuario es de 8,39 m (27,5 pies). Ahora es un importante sitio histórico y cultural nacional en Zhejiang
La central eléctrica mareomotriz de Uldolmok es una central eléctrica mareomotriz en Uldolmok, condado de Jindo, Corea del Sur. La planta fue puesta en servicio el 14 de mayo de 2009 por el gobierno de Corea del Sur. La planta costó US$ 10 millones y tiene una capacidad instalada de 1,000 KW (1 MW), generando 2.4 GWh anualmente, suficiente para satisfacer la demanda de 430 hogares. En junio de 2011 se pusieron en servicio 500 kW adicionales.
La central eléctrica mareomotriz es un proyecto experimental en Kislaya Guba, Rusia. La estación es la cuarta planta de energía mareomotriz más grande del mundo en funcionamiento, con una capacidad de salida de 1,7 megavatios. La estación comenzó a funcionar en 1968, pero luego se cerró durante 10 años hasta diciembre de 2004, cuando se reanudaron los fondos.
Conocido como el primer generador de energía mareomotriz de propiedad comunitaria del mundo, entró en funcionamiento en Bluemull Sound en abril de 2014. La turbina es un dispositivo Nova Innovation de 30 kW, propiedad del Consejo de Desarrollo de North Yell y está conectado a la red local por 1 km cable submarino; ayudando a alimentar una casa de hielo y hasta 30 hogares locales. En agosto de 2016 se conectó una turbina mareomotriz de 100 kW.
La barrera contra marejadas ciclónicas Eastern Scheldt es la más grande de la serie de presas y barreras contra marejadas ciclónicas, diseñada para proteger a los Países Bajos de las inundaciones del Mar del Norte. La empresa Tocardo Tidal Turbines reveló que instalará cinco turbinas de marea en la barrera de mareas de tormenta del Escalda Oriental, Holanda, para generar energía limpia. Las turbinas estarán operativas este otoño y tendrán una capacidad total de 1,2 MW, entregando suficiente electricidad para abastecer a 1.000 hogares.
Si bien la tecnología a gran escala que aprovecha la energía mareomotriz es algo muy reciente, lo cierto es que este tipo de energía es en realidad mucho más antigua de lo que se piensa. De hecho, la historia de la energía mareomotriz se remonta al siglo X d.C, en plena edad media. Como tal, en aquel entonces surgió la comprensión más temprana de este tipo de energía. Nuestros ancestros crearon plantas de energía mareomotriz rudimentarias que utilizaban cuencas mareomotrices naturales.
Para aprovechar su energía, construyeron presas a través de las aberturas de las cuencas. Esto permitió que un lado de las cuencas se llenara mientras la marea subía. Una vez que bajaba la marea, se retenía el agua antes de soltarse a través de una rueda hidráulica. Por supuesto, esto no estaba pensado para generar electricidad. En cambio, estas primeras aplicaciones de la energía mareomotriz se utilizaron para moler el grano. Este método antiguo, proporcionaba hasta tres horas de energía cada día. Dichos mecanismos fueron llamados como molinos de mareas.
Sin embargo, no fue hasta finales del siglo XIX, a inicios de la segunda revolución industrial, cuando se tuvo la idea de utilizar la energía que generaban las mareas para producir electricidad. El ingeniero estadounidense, Dexter Cooper, fue el primero en proponer la idea.
En 1924, la Comisión Federal de Energía de los Estados Unidos llevó a cabo un estudio de plantas de energía mareomotriz a gran escala. Si las plantas se hubieran construido, según los planes, su ubicación habría sido en Maine, así como la provincia canadiense de New Brunswick. Esto habría incluido presas, esclusas de barcos y centrales eléctricas, todo lo cual habría encerrado la bahía de Fundy y la bahía de Passamaquoddy. Sin embargo, el estudio fracasó y la financiación se dificultó con la llegada de la depresión.
Pero con la llegada de la década de 1960, comenzó a resurgir el interés de este tipo de energía como consecuencia del creciente aumento de la consciencia ambiental de la civilización occidental. Las presas iniciales de marea anteriormente planificadas no pudieron hacer frente a las necesidades energéticas de un mundo en constante cambio. Sin embargo, en 1965, Francia construyó la primera planta de energía mareomotriz moderna a escala comercial. Esta fue ubicada en el estuario de La Rance cerca de St. Malo, Francia, dónde se instalaron nuevas turbinas hidroeléctricas más eficientes que de épocas pasadas.
Después de esto, en 1982, se llevó a cabo la instalación de la segunda presa de mareas a escala comercial en Nueva Escocia, Canadá. Esto se hizo para resaltar el funcionamiento de la turbina STRAFLO, un invento de Escher-Wyss de Suiza. A pesar de sus problemas iniciales, la planta pudo generar electricidad sin problemas.
Actualmente, la planta de energía mareomotriz más grande del mundo es la central eléctrica mareomotriz del lago Sihwa. Ubicado en Corea del Sur, tiene una capacidad de 254 MW. Sorprendentemente, este es el único proyecto que ha superado la planta de energía mareomotriz La Rance. Entonces, durante 54 años, esta planta tal vez sugiera que hemos llevado la energía de las mareas tan lejos como podemos por el momento.
A diferencia de otras formas de energía renovable, ha habido una clara falta de progreso o adopción. Se debe hacerse preguntas sobre por qué la central eléctrica mareomotriz La Rance, que ha estado en funcionamiento desde 1966, sigue siendo una de las más grandes del mundo.
A pesar de no ser una fuente de energía tan extendida en uso como sucede con el resto de las alternativas renovables, la energía mareomotriz tiene un nicho moderadamente amplio de utilización para diferentes fines. A continuación, detallaremos los usos más comunes a los que se les suele destinar la energía mareomotriz.
Abastecimiento de electricidad ciudades costeras: El uso más inmediato al que se le destina esta fuente energética es el abastecimiento de ciudades o pueblos que se encuentran cerca de las presas e marea, es decir cerca de las costas.
Abastecimiento de electricidad para las industrias: No siempre toda la energía marina va destinada a zonas residenciales, en ocasiones esta puede ser usada para abastecer a diferentes sectores de la industria que requieran un suministro constante, pero asociado un costo de producción económico.
Complementariedad con otras fuentes de energía: En ocasiones, la energía mareomotriz se radica en zonas dónde están presentes tecnologías que aprovechan otras energías renovables.
En los países bajos, por ejemplos, la recurrencia a la energía eólica es una tradición en dicho país. Posteriormente, el suministro energético se acopló con generadores mareomotrices en la presa Eastern Scheldt para aprovechar aún más el movimiento de las corrientes marinas.
Experimentos en altamar: La energía mareomotriz también puede ser desarrollada a través de prototipos que permita su aprovechamiento en embarcaciones pesqueras cuando se encuentren navegando o en reposo para utilizar esta energía renovable.
Existen los estudios para implementar este sistema que será muy provechoso para las actividades marítimas y pesqueras en el mundo.
Producción de hidrógeno verde: Existen investigaciones orientadas al uso de la energía mareomotriz para la obtención de hidrógeno verde.
Estos estudios se basan en combinar esta fuente energética con baterías de flujo para ser utilizada en la alimentación energética de una planta de producción de hidrógeno.
El hidrógeno creado será sin emisiones de carbono para ser empleado en sustitución a los combustibles fósiles en la producción de electricidad, como parte de las acciones que buscan disminuir las emisiones de gases al ambiente.
Aprovechamiento a futuro: Dada sus características y su éxito en la producción de energía eléctrica limpia, cada vez más son los países que están apostando por este tipo de energía. Actualmente ya hay 10 presupuestos de centrales de energía mareomotriz en camino.
Cómo alternativa para reducir las emisiones nocivas: Dado a su carácter sostenible y no contaminante, el uso de esta fuente energética es muy recomendado para bajar el consumo de combustibles fósiles que dañan el medio ambiente.
La energía mareomotriz no consume combustible en ninguno de las etapas de su proceso de generación energética, además que su aporte contribuye a la disminución del empleo de las energías no renovables.
Apoyo a la industria del turismo: Esta fuente energética puede ser determinante para impulsar la industria del turismo, pues puede proveer de electricidad de bajo costo a las regiones que tienen a las actividades turísticas como principal actividad económica.
Esto se debe a que su aprovechamiento energético se circunscribe a lugares cercanos de las costas marítimas donde también se explota el turismo, por lo que una planta mareomotriz puede elevar la confiabilidad energética para óptimo desarrollo de estas actividades recreativas y de disfrute.
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