domingo, 3 de diciembre de 2017

Energía undimotriz y mareomotriz: afrontando los desafíos en operación y mantenimiento

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Hay pocos que dudan del potencial de la energía marina como fuente de generación de electricidad: tanto el movimiento de las olas como el desplazamiento de las mareas pueden generar grandes cantidades de energía renovable aparentemente ilimitada. Pero a lo largo de los años, ninguna ha despegado como se esperaba inicialmente.

"En la década de 1990, la gente pensaba que no pasaría mucho tiempo hasta que las tecnologías aplicadas al sector se volvieran comercialmente viables", dice el Dr. Tom Denniss, inventor y CEO de Wave Swell Energy. "Luego hubo un gran impulso en la primera parte de la década del 2000 y surgieron nuevas esperanzas. Pero realmente no se llegaron a materializar".

Energía de las olas

Escasa convergencia técnica

Una gran parte del problema, afirma Denniss, es la falta de convergencia tecnológica. Los dispositivos de energía undimotriz, por ejemplo, se han desarrollado en todas las formas y tamaños desde las famosas serpientes de olas de cuatro cilindros de Pelamis, hasta las boyas de flotación dinámica, las cuales han sido puestas a pruebas en diferentes lugares del mundo.

"En comparación con la energía eólica, donde hubo una convergencia bastante rápida a las turbinas de eje horizontal de tres palas, no se ha producido de igual modo con la energía de las olas", dice Denniss. "Había tal diversidad de opciones al comienzo, que la decisión de adoptar una u otra tecnología se basaba en las propias preferencias individuales".

Según Denniss, uno de los principales errores cometidos durante este período fue el diseño de dispositivos que tienen partes móviles en el agua. "Esto demostró ser el defecto fatal en casi todos los casos", afirma.

Además de representar un peligro para la vida marina, tener equipos mecánicos debajo del agua en lugares difíciles de alcanzar hace que la operación y el mantenimiento (O&M) sean extremadamente desafiantes. Según un reciente informe de la Unión Europea, los costes anuales de O&M de los dispositivos de energía oceánica pueden ser tan altos como el 5,8% de los gastos de capital, en comparación con el 3,7% de la energía eólica marina.

Escasa convergencia técnica en las tecnologías de las olas

Comprender el océano

Para rectificar esto, Denniss, que es Doctor en Matemáticas y Oceanografía, nos comenta que la industria de la energía marina debe apartar la mirada de la mecánica de los dispositivos e ir hacia el océano mismo. "Tuvimos muchos ingenieros mecánicos que llegaron con todas estas ideas y trozos de artilugios en movimiento y demás, y realmente no han entendido el océano", afirma. "Tienes que entender este lado de las cosas primero y luego hacer que la maquinaria sea muy simple".

Para asegurarse de que el mantenimiento solo sea el necesario en partes de un dispositivo de fácil acceso, Wave Swell Energy ha diseñado una columna de agua oscilante que funciona, dice Dennis, como un espiráculo artificial.

Funcionamiento del sistema

Prototipo undimotriz

"Es un poco como el orificio nasal sobre una ballena", explica. "Imagina una gran caja de hormigón hueco. Está situada en el agua con la mitad debajo de la línea del nivel de mar y la otra mitad por encima. La parte inferior de la línea de flotación está llena de agua y la parte superior es una gran caverna llena de aire. A continuación, hay una abertura arriba donde se encuentran las turbinas ".

El dispositivo también es unidireccional, lo que según Dennis agrega 'simplicidad' al diseño general, otro beneficio cuando se trata en términos de mantenimiento. "Tradicionalmente, cuando las olas pasan por un dispositivo, el agua fluye hacia la cámara debajo de la superficie", explica Dennis. "Luego se eleva dentro de la cámara, comprimiendo el aire y conduciéndolo más allá de una turbina. A medida que la ola retrocede, el nivel del agua en el interior cae y crea un vacío parcial dentro de la cámara que atrae el aire desde la otra dirección. Esto significa que el aire pasa por la turbina en dos direcciones, lo que genera la necesidad de una compleja turbina.

"Nuestro dispositivo es diferente. A medida que el nivel del agua aumenta, hay algunas válvulas abatibles muy simples. Debido a que la presión es ligeramente mayor que la atmósfera, esas válvulas se abren y dejan que el aire comprimido salga a la atmósfera. Luego, a medida que la ola retrocede, las válvulas se cierran y el nivel del agua desciende, provocando un flujo de aire muy fuerte que pasa más allá de la turbina. Ahora la turbina solo funciona en una dirección y puede ser mucho más eficiente ".

Reduciendo el coste

Denniss es optimista de que el dispositivo ayudará a reducir los costes, lo que sigue siendo un problema importante para la industria. Un informe reciente del Energy Technologies Institute descubrió que los dispositivos de energía de las olas que se probaron en Cornualles y en las Islas Orcadas son diez veces más costosos que otras fuentes de energía baja en carbono.

"Cuando tienes partes móviles en el agua, tienes que hacerlas increíblemente fuertes para sobrevivir en estos entornos extremos y termina arrojando los aspectos económicos del agua", dice Denniss. "Afortunadamente, ahora estamos en un punto en el que nos damos cuenta de que retirar las piezas móviles del agua ayudará a que sus costes bajen drásticamente".

Denniss también espera que su proyecto ayude a demostrar que la energía undimotriz y mareomotriz puede ser más barata que los combustibles fósiles convencionales. "Ciertamente, aquí en Australia, las nuevas centrales de carbón se estiman entre 11 y 15 centavos/kWh y eso solo va a aumentar con el tiempo", afirma. "Estamos en el proceso de mostrar, a través de un proyecto en King Island que se encuentra entre el continente australiano y Tasmania, que nuestra tecnología puede producir energía en alrededor de diez centavos o menos por kWh.

Prototipo de captación de energía de las olas

Prototipo de captación de energía de las olas

"Creo que disponer de una tecnología de energía de las olas que sea más barata que el carbón será una plataforma de lanzamiento para este tipo de sistemas, y para la industria en su conjunto. Una vez que hayamos pasado ese hito, todo el paisaje cambiará".

Si bien el coste de la energía undimotriz y mareomotriz aún no coincide con otras fuentes renovables, Denniss confía una vez más en que esto sucederá pronto. "Las turbinas eólicas y los paneles solares les ocurría lo mismo hace algunas décadas", afirma. "Ahora todas son comerciales. Con nuestra tecnología, si comparas dónde estaba hace un par de años hasta dónde se encuentra ahora, verás qué tan rápido pueden bajar las cosas. Mediante la implementación de solo tres nuevas innovaciones, hemos reducido a más de la mitad el coste de producción en poco menos de un año".

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1 comentario:

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