Energía Mareomotriz y energía Undimotriz, energías limpias del mar

En este artículo os hablamos de la energía mareomotriz. Ésta es una variante menos conocida de la energía hidráulica, la cual emplea el agua del mar y puede ser una buena alternativa para aquellos países que no cuentan con recursos fluviales suficientes. Por tanto, es importante conocer su desarrollo e implantación, al igual que el de la energía undimotriz, derivada de ésta, para seguir luchando contra los combustibles fósiles.

¿Qué es la energía mareomotriz?

La energía mareomotriz o energía maremotriz, es la que se obtienen aprovechando la cinética de las mareas, es decir, el ascenso y descenso del agua del mar de forma periódica por la acción gravitatoria del Sol y la Luna. Como la Tierra es sólida, la atracción de la Luna afecta más a las aguas que a los continentes, y por ello, son las aguas las que sufren variaciones notorias según la cercanía de la Luna.

Cabe indicar que la amplitud de las mareas no es la mima en todos los lugares de la Tierra, siendo incluso nula en algunos mares interiores, como en el Mar Negro, de escaso valor en el Mediterráneo, y débil en el océano Pacífico; mientras que alcanza valores más altos en determinadas zonas del océano Atlántico, como en Argentina, Canadá, Gran Bretaña y Francia.

La energía mareomotriz se trata también de una energía limpia y renovable, al igual que las energías del sol y del viento. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso, han impedido una implementación notable de este tipo de energía.

En cuanto al origen o historia de la energía mareomotriz, ésta se remonta varios siglos atrás. Los ribereños de los ríos costeros ya habían observado corrientes que hacían girar las ruedas de sus molinos, que eran construidos a lo largo de las orillas de algunos ríos del oeste de Francia y otros países, en los cuales las mareas vivas son bastante intensas. De hecho, desde 1581 hasta 1822, en el río Támesis de Londres, había una gran rueda movida por la marea, la cual permitía bombear el agua hasta el centro de la ciudad. Sin embargo, Belidor, profesor en la escuela de Artillería de La Fère (Francia), fue el primero que estudió el problema del aprovechamiento de la energía cinética de las mareas, y previó un sistema que permitía un funcionamiento continuo de dicha energía, empleando dos cuencas o receptáculos conjugados.

Aunque algunas ideas de Belidor fueron recogidas y puestas en práctica por otros ingenieros, las teorías expuestas en su “Tratado de Arquitectura hidráulica” (1927) quedaron en el aire. Aun así, la idea de aprovechar la enorme energía de las mareas no fue jamás abandonada del todo, y cuando la técnica avanzó lo suficiente, surgió un grupo de ingenieros que acometió el proyecto de resolver definitivamente el problema, desarrollándolo en el estuario de Rance, Francia.

Por otro lado, hay que destacar que también existen otras formas de extraer energía del mar: energía undimotriz, la cual veremos a continuación, energía del gradiente térmico oceánico, energía de la salinidad, energía de la evaporación del agua en lagos y pantanos, y energía de las corrientes marinas.

¿Qué es la energía undimotriz?

Por su parte, la energía undimotriz u olamoriz, es el tipo de energía marina que permite la obtención de electricidad a partir de la energía mecánica del movimiento de las olas, las cuales se forman por la acción del viento. Actualmente, está siendo bastante estudiada y presenta ventajas frente a otras energías renovables dado que es más fácil de predecir sus condiciones óptimas. Sin embargo, además de los grandes costos de inversión que conlleva, requiere de una serie de condiciones geológicas.

Según la profundidad de instalación de los dispositivos utilizados, las plantas o centrales undimotrices pueden ser: “on-shore” o en la costa (también conocidos como de Primera Generación), apoyados en acantilados rocosos, integrados en estructuras fijas como rompeolas o sobre el fondo en aguas poco profundas; “near-shore” o cerca de la costa (también denominados de Segunda Generación), ubicados en aguas poco profundas (10-40m) y distanciados de a costa unos cientos de metros; y “off-shore” o fuera de la costa (también llamados de Tercera Generación), los cuales son flotantes o está sumergidos en aguas profundas (50-100m) y explotan el mayor potencial energético de alta mar, aunque también son los más costosos.

Este tipo de tecnología fue inicialmente trabajada e implementada en la década de 1980, y ha ido teniendo gran acogida, aunque ya en 1929 se puso en práctica el primer proyecto para utilizar la fuerza horizontal de las olas, empleándose un motor Savonius.

En España aún no se aprovecha este tipo de energía comercialmente. Solo en Cantabria y en el País Vasco existen dos centrales (en Santoña y en Motrico o Mutriku, respectivamente).No obstante, esto no es así para la energía undimotriz en el mundo, siendo destacable la planta o central undimotriz de Suecia.

A partir de ahora nos centraremos en la emergía mareomotriz.

Energía mareomotriz: funcionamiento

En cuanto a cómo funciona la energía mareomotriz, hay que decir que el movimiento del agua del mar producido por las mareas, es aprovechado en las centrales mareomotrices para mover una turbina hidráulica, la cual está conectada a un alternador o generador que transforma esta energía en electricidad. Y finalmente, dicho alternador está conectado con una central en tierra que distribuye la energía hacia la comunidad y las industrias.

Energía mareomotriz: usos

Con respecto a los usos de la energía mareomotriz, en la actualidad, la generación de electricidad es el principal uso de la energía mareomotriz. Como ya hemos dicho, en las centrales de energía marina, los generadores mareomotrices transforman el movimiento de las aguas del mar en energía eléctrica.

La instalación de centrales mareomotrices se suele realizar en ríos profundos, desembocaduras o estuarios de ríos hacia el océano y debajo de éste aprovechando las corrientes marinas. Normalmente, se construye un ancho dique aislando esa zona del mar exterior y se colocan en él varios bloques de turbinas-generadores y esclusas, siguiendo el método de la presa de mareas.

Sin embargo, cabe indicar que la energía maremotriz se ve algo limitada, ya que para que sea efectiva, la amplitud de la marea debe ser superior a los 4 metro y el sitio geográfico adecuado; así como es importante señalar que el nivel del mar varía, teniendo un retardo de 30 min. en las horas que la energía está disponible. No obstante, según su promedio, puede considerarse una energía contante a lo largo del año y con el paso de los mismos, desapareciendo el riesgo de los periodos de sequía característicos de las centrales hidroeléctricas.

A continuación, veamos un poco más en detalle cómo y cuáles son las principales centrales mareomotrices en el mundo.

Centrales o plantas mareomotrices en el mundo

En general, casi todas las centrales mareomotrices siguen el mismo principio que los antiguos molinos de mareas: cuando la marea sube, se abren las compuertas del dique y se deja pasar el agua hasta que llega a su máximo nivel. A continuación, se cierran para retenerla y se espera a que el mar vaya bajando al otro lado, lo que produce un gran desnivel. Esta diferencia de altura es ahora aprovechada para al abrir de nuevo las compuertas, hacer pasar el agua por las turbinas hidráulicas y generar electricidad. Este método de energía mareomotriz, como dijimos, se denomina “Presa de Mareas”.

­­En cuanto a las centrales mareomotrices en el mundo, la primera y más importante, es la central de la Rance, en el estuario del rio Rance en Francia. Fue inaugurada en 1966 y produce al año 600 millones de kWh, suficiente para cubrir el 45% del consumo eléctrico de toda la Bretaña francesa. Esta central mide 390 metros de largo y tiene una presa de marea de 720m de largo y 33 de ancho. Está constituida por 24 turbinas de tipo “bulbo” con generadores de 10MW cada uno. Dispone de un embalse de 22Km² que alberga 184 000 000 m³ de agua, regulado por seis compuertas de 10 de alto por 15 de ancho.

Hay que destacar que la central de Le Rance es una planta mareomotriz reversible, ya que es capaz de aprovechar tanto la marea alta como la baja, dado que sus turbinas funcionan en ambos sentidos, es decir, cuando el embalse se llena y cuando se vacía. Además, gracias a su sistema de bombeo, aumenta la caída del agua y disminuye el período de tiempo entre la pleamar y la bajamar, logrando así una mayor eficiencia.

Cabe indicar que actualmente también permite el paso a barcos, y a vehículos por una carretera que une los pueblos de Saint-Malo y Dinard. Pero, en su día, el impacto ambiental que causó fue bastante grave, causando aterramiento del río, cambios en la salinidad del estuario y otros cambios en el ecosistema.

Por otra parte, en el mar de Barentz o Barents se localiza la central Kislogubskaya de Rusia, con una capacidad de 400KW y construida siguiendo el mismo método que la de La Rance. Esta central se puso en marcha en 1968 y envió electricidad a la red nacional.

Tipos o formas de generación de energía mareomotriz

Principalmente, existen tres formas de utilizar la energía maremotriz para la obtención de electricidad, por lo que se pueden distinguir tres tipos principales de generadores mareomotrices:

• Generador de la corriente de marea (Tidal Stream Generator o TSG en inglés): es el método más sencillo y popular debido a sus bajos costos e impacto ambiental. Utiliza turbinas axiales acopladas a un generador para aprovechar la energía cinética del agua en movimiento, de forma similar a las turbinas eólicas.
• Presas de marea: es el sistema empleado en la central de La Rance y en el “Muíño das Mareas do Pozo do Cachón” en la ensenada de Muros (Galicia, España), el cual ya hemos explicado. Se basa en utilizar la energía potencial de la diferencia de altura entre la marea alta y la baja a ambos lados de un dique, donde se localizan las turbinas y generadores, y es capaz de producir energía tanto en la subida como en la bajada de las mareas. Para evitar la corrosión submarina y problemas de mantenimiento, se están usando diseños alternativos como conectar la turbina-generador a una barcaza en la superficie del agua, funcionando como una turbina horizontal invertida, en lugar de sujetar directamente las turbinas al suelo oceánico.

• Energía mareomotriz dinámica (Dynamic tidal powe o DTP en inglés): esta tecnología combina la energía cinética y potencial de las mareas, pero todavía no se ha llevado a la práctica. Propone que se construyan presas muy largas desde las costas hacia fuera sin encerrar un área, de modo que un lado tiene mareas más altas y el otro más bajas. En la presa se introducen diferencias de fase de mareas, lo que lleva a un diferencial de nivel de agua mayor.

Por otra parte, la empresa española AZ Renovables, ofrece unas novedosas turbinas de columna oscilante (Oscillating water column o OWC en inglés), las cuales utilizan una turbina tipo Wells de baja inercia de 20kW. Asimismo, aprovechan las estructuras de diques y rompeolas ya existentes para minimizar los costes. Un ejemplo de esta tecnología se puede ver en la central de Mutriku (Guipúzcoa), aunque también prevén la instalación de una central en el litoral Cantábrico.

Energía mareomotriz: ventajas y desventajas

Finalmente, a continuación, os resumimos las ventajas e inconvenientes de la energía mareomotriz, en donde podemos ver que si se aprovecha bien esta energía, construyendo las centrales solo donde sea más óptimo y teniendo especial cuidado con sus posibles impactos medioambientales, la energía mareomotriz puede ser otra buena alternativa a los combustibles fósiles.

Ventajas de la energía mareomotriz

Entre los pros o ventajas de la energía mareomotriz o maremotriz, tenemos que:

• • La energía maremotriz es una energía limpia, renovable, y silenciosa.
  • Funciona igual que la energía hidráulica, respondiendo de forma rápida y eficiente a los cambios de carga.
  • Ofrece un gran rendimiento, incluso a baja velocidad, y no necesita de un gran espacio
  • Permite aprovechar el recurso hidrológico costero en aquellos países con bajos recursos fluviales
  • Su mantenimiento es bajo
  • Su vida útil es prácticamente ilimitada
  • Es más o menos predecible, al conocer los ciclos de las mareas
  • Tiene un bajo coste, aunque hay que invertir en las infraestructuras
  • Funciona en cualquier época del año
  • Ayuda a evitar inundaciones
  • Tiene un gran potencial de crecimiento en el futuro
  • Ofrece beneficios económicos y crea empleo

Energía mareomotriz, desventajas

Y en cuanto a los inconvenientes de la energía mareomotriz, debemos señalar los siguientes:

• • • La energía mareomotriz necesita una gran inversión inicial para su instalación y se tardan varios años en llevar a cabo su construcción.
    • Al estar todavía en desarrollo, no se saben bien cuáles son sus efectos en el medio ambiente, pudiendo afectar a los fondos marinos, y la flora y fauna oceánica, así como también causar un impacto visual.
    • Su rendimiento depende directamente de la amplitud de las mareas y requiere condiciones específicas, como la diferencia del nivel del mar
    • El traslado de su energía es costoso
    • El suministro de energía puede ser intermitente

Fuentes: Wikipedia mareomotriz, Wikipedia undimotriz y Tecnología