La energía de las olas: cada vez más cerca
Elhuyar Fundazioa
En la década de 1970, tras la famosa "crisis del petróleo", los países más avanzados comenzaron a desarrollar con seriedad sus investigaciones en el campo de la energía de las olas. El objetivo es que la energía eléctrica de las olas se torsione y se rentabilice económicamente para poder explotarla comercialmente. A ello se dedican los ingenieros en diferentes lugares del mundo. Y, sorprendentemente, en este campo los estadounidenses no están a la cabeza, los europeos y los japoneses son los más avanzados. En el ámbito europeo, los británicos y noruegos son los que más han trabajado.
Convertidores de olas
Hasta la fecha se han inventado una docena de sistemas de transformación de la energía cinética y potencial de las olas en energía eléctrica: convertidores de olas, fijos y flotantes, anclados en el fondo marino y asentados en la costa. En mar abierto la energía de las olas es entre 3 y 8 veces mayor que en costa. En este sentido, el uso de olas en mar abierto puede ser el más adecuado, pero el coste de llevar energía eléctrica de mar a tierra es muy elevado, por lo que la mayoría de los sistemas inventados son para ubicarse en la propia costa o junto a la costa.
La transformación de la energía de la ola en energía útil pasa por convertirla primero en un movimiento mecánico o en la presión de un fluido para convertirla posteriormente en energía eléctrica. Pero esto no es fácil, ya que mientras el ciclo de las olas –periodo– es de varios segundos, el generador eléctrico debe girar mucho más rápido.
Uno de los primeros sistemas inventados es el "Pato Salter", inventado en la década de 1970 por el profesor Stephen Salter de la Universidad de Edimburgo. Está formado por una serie de flotadores de forma especial, unos 25, que pueden circular sobre un eje entutorado sobre el fondo marino. Frente a las olas agresivas, la ola empuja el flotador por la parte inferior hacia arriba y, una vez pasada la ola, el flotador desciende a la posición inicial. Los flotadores transmiten este movimiento al eje y, mediante el engranaje, se utiliza para mover el generador eléctrico. En lugar del sistema mecánico, el movimiento de balanza de los flotadores se puede utilizar para comprimir un fluido, para luego hacer girar la turbina inyectando dicho fluido a una turbina y hacer que ésta haga girar el generador eléctrico. Es un sistema interesante, aunque requiere desarrollo tecnológico.
Sin embargo, el sistema más desarrollado hasta el momento es el de las columnas de agua oscilantes (Oscillating Water Column, OWC). El sistema se basa en que si se coloca un conducto vertical con la parte inferior sumergida en el agua y se fija para que la tubería permanezca inmóvil, con el paso de las olas el agua que se encuentra en el interior del tubo, la columna de agua, circula hacia arriba y hacia abajo. Si la parte superior del tubo continente se cierra, el aire que se encuentra en su interior se comprimirá al subir el agua y se descomprimirá o expandirá cuando el agua descienda. El aire, por tanto, está cautivado en el tubo. Si se circula por esta cámara de aire, el aire saldrá y penetrará con fuerza cuando el agua suba y baja. Colocando la turbina en ese circulo, el aire mueve el generador eléctrico. Esto permite obtener energía eléctrica.
El problema era que la mayoría de las turbinas sólo trabajaban cuando el aire circula en un sentido. Pero este problema está actualmente superado gracias a la turbina bidireccional. En este tipo de turbina (por ejemplo en la turbina Wells) el rotor se mueve siempre en el mismo sentido, independientemente del sentido del fluido que la atraviesa. Esto se consigue gracias al diseño especial de las aspas (ver en el dibujo la sección de las aspas). Por tanto, el uso de este tipo de turbinas facilita la obtención de energía eléctrica, ya que los generadores eléctricos convencionales –alternadores- giran en un solo sentido.
Este tipo de convertidores de olas se pueden instalar en zonas costeras como acantilados marinos. La ventaja frente a los sistemas que operan en alta mar radica en que el generador eléctrico, la turbina y el equipo eléctrico se encuentran en tierra, por lo que las operaciones de reparación y mantenimiento son mucho más baratas. Por otro lado, la afección al medio ambiente debe tenerse en cuenta, entre otros, el impacto paisajístico.
Los sistemas OWC están bastante desarrollados y han sido probados en lugares como Reino Unido, Noruega y Japón. Actualmente se están desarrollando OWCs de mayor rendimiento. Así es el convertidor que se ubicará próximamente en Azores, promovido por la Unión Europea: Diseñada para conseguir una potencia eléctrica de 400 kilovatios, será la primera planta piloto europea de tamaño industrial.
¿El futuro?
Hasta la fecha se han llevado a cabo numerosos intentos para gobernar y utilizar la energía de las olas, pero todavía no se ha conseguido un sistema económicamente rentable. Sin embargo, en los últimos 25 años se han producido importantes avances tecnológicos que llegan hasta las puertas de la rentabilidad económica. Además, actualmente no se tiene en cuenta el coste del impacto ambiental a la hora de calcular la rentabilidad económica de los sistemas de obtención de energía. Si esto se internalizase en el coste de la energía, las fuentes de energía renovables serían mucho más rentables de lo que son ahora. Por lo tanto, estas fuentes de energía que ahora difícilmente pueden competir en el mercado, como es el caso de la energía de las olas, serán aceptadas y apreciadas gracias al avance de la tecnología mañana o pasado, o al aumento de precios de las energías no renovables.
Ballena Gigante
Los japoneses llevan tiempo investigando los sistemas de transformación de la energía de las olas. En la década de 1970 se embarcó el prototipo Kaimei, un barco con columnas de agua oscilantes. Tras varias pruebas, desde 1987 se ha iniciado el desarrollo de un nuevo artefacto flotante, denominado Balea Gigante. El nuevo prototipo es de 50 m de largo, 30 m de ancho y 12 m de alto. Flota en el agua, sumergiendo dos tercios de su altura bajo el agua. El prototipo consta de tres cámaras de aire (con una turbina) para transformar la energía de las olas en energía neumática. Se trata, por tanto, de un conjunto de columnas de agua oscilantes sobre el agua, es decir, no está asentada en la costa sino anclada en el fondo marino, con la "boca" sobre la dirección de las olas. La ola entra por la boca de la ballena, empuja el aire de las cámaras hacia arriba y, a continuación, sale del "vientre" de la ballena. El aire comprimido mueve la turbina. A la salida del oleaje se produce una depresión en la cámara de aire y el aire entra por arriba con fuerza, moviendo de nuevo la turbina. Se estima que la Ballena Gigante tendrá una potencia total de 110 kW. La ballena tiene varias cámaras de flotación, tres detrás de las cámaras de aire, una a los lados y otras tres en cola. El año pasado zarpó en la bahía japonesa Gokasho, en el Pacífico, y durante dos años estará en pruebas. En total medirán 48 variables. Los ensayos en mar abierto tienen como objetivo comparar los resultados obtenidos con los obtenidos a nivel teórico y a pequeña escala en las balsas de ensayo; conocer las características de la absorción de energía, probar el sistema de anclaje y conocer las cargas hidrodinámicas y otras cargas que afectan a la estructura. Paralelamente, se analizará el comportamiento de los sistemas en el mar real y no en las charcas artificiales, como las turbinas o los generadores, y la influencia del sistema en el medio ambiente costero.
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