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Los mares han sido el soporte de grandes
civilizaciones y origen de todas las formas de vida. Muchos ven en
el Océano una fuente de relajación para los sentidos, mientras que
otros descubren su desbordante vida y biodiversidad. En los mares se
manifiestan también las mayores fuerzas de la naturaleza.
Ahora en el siglo XXI, volvemos
hacia ellos en busca de su energía ilimitada, desde bolsas de gas y
combustibles fósiles, a las más limpias y renovables como la energía
del viento, las olas, las mareas, la energía térmica o formas
completamente nuevas como las derivadas de las algas capaces de
generar biocombustibles. El hombre retorna hacia la madre que incubó
la vida de la que procedemos. Retorna a los océanos.
El ser humano
debería hacer justicia a la fuente que le dio la vida. El planeta
Tierra debería llamarse sencillamente “Planeta Océano”. Tres cuartas
partes de su superficie están cubiertas por el mar en donde se
sustenta el 70% de toda la fotosíntesis que regenera el oxígeno de
la atmósfera. En el mar comenzó hace millones de años la vida en
nuestro planeta, y con diferencia sigue siendo el mayor elemento
generador de células vivas. El mar sigue siendo la base de la vida
en nuestro planeta.
La mar. ¿Un
recurso inagotable?
El volumen de
las aguas parece inconmensurable y por tanto ilimitados sus
recursos. Verdaderamente es brutal aunque ciertamente limitado.
Hagámonos una idea… Si tuviéramos un gigantesco depósito en forma de
cubo que ocupara toda la península Ibérica, del orden de 1.110
kilómetros de lado, y con una altura idéntica de 1.110 kilómetros,
allí cabrían todos los mares de la tierra! Esto nos da una idea de
la bárbara cantidad de agua que tienen los océanos.
Un kilómetro
cúbico de agua es el agua que cabría en un cubo de un kilómetro de
lado: Mucha agua desde luego! El número 1.110 elevado al cubo nos da
los kilómetros cúbicos de agua que tienen los mares. Multiplique
tres veces 1.110 y obtendrá los casi 1.400 millones de kilómetros
cúbicos de agua que almacenan los mares del mundo. Y en esta
enormidad de agua ocurren los más increíbles acontecimientos de la
vida y de la física. El sol, nuestra estrella termonuclear, calienta
esta inmensidad de agua produciendo todo tipo de formas de energía
derivadas.
Un solo kilómetro cúbico de agua equivale al agua que cabría en un
cubo cuyo lado fuera de un kilómetro de lado. Si lo desparramáramos
sobre España y esta fuera plana, la inundación alcanzaría los 50
litros por metro cuadrado… Y de estos cubos los mares de la tierra
tienen hasta un total de 1.400 millones!
Nuestra
sociedad sigue siendo “drogo-dependiente”, pero no de extraños
alcaloides, sino del llamado oro negro… El petróleo, que tantas
guerras origina y tantos problemas crea a políticos y científicos,
permite poner en marcha día tras día todas las sociedades de nuestro
planeta. Es indiscutible que la cuenta atrás ha comenzado, y que más
pronto o más tarde necesitaremos fuentes de energía alternativas
dado el imparable crecimiento de la demanda energética mundial. En
momentos de crisis y desorientación, es cuando debemos volver la
mirada. Debemos regresar a la fuente, a los océanos que nos vieron
nacer.
No podemos
continuar quemando en tan solo unos decenios el carbono fosilizado
bajo forma de petróleo y fruto de la transformación de las maderas
durante millones de años. Al hacerlo estamos invirtiendo la ecuación
geológica que utilizó un largísimo período de tiempo en destruir el
CO2 a cambio de fijar el carbono contenido en el dióxido de carbono,
además de devolver oxigeno a la atmósfera. La fotosíntesis de las
plantas se encargó de disociar este gas gracias a la energía del sol
y crear vida vegetal cuyas maderas de carbono más tarde se
convertirían en el petróleo que actualmente extraemos de las
entrañas de la tierra.
Las energías no renovables
De todos es
sabido que las mayores reservas de gas y petróleo se encuentran bajo
el agua. Y para extraerlas el ingenio humano ha inventado
estructuras impresionantes conocidas como plataformas petrolíferas.
Las primeras datan de 1897 y se pusieron en marcha en California.
Estas no podían operar en aguas de más de 100 metros de profundidad,
pero ahora conseguimos extraer petróleo escondido a más de 3
kilómetros de profundidad!
El gas y el
petróleo también brota espontáneamente del fondo del mar desde
algunas fallas geológicas. Por ejemplo en Santa Barbara-California,
emergen unos 150 barriles diarios y millones de metros cúbicos de
gas que escapaba a la atmósfera. En 1982, se montaron dos enormes
“pirámides” de acero para capturarlo y encauzarlo hacia la
distribución y el consumo.
Existen recientes investigaciones que subrayan el interés de grandes
sedimentos de metano en forma de hidratos congelados en el fondo del
mar. Lo difícil es fundirlos para su extracción para lo que se
investiga con el bombeo agua templada desde la superficie para
extraer el metano en estado gaseoso. Se desconoce el posible impacto
ecológico de estos sistemas de extracción pero si está claro que el
metano contribuye negativamente al efecto invernadero, de modo que
será necesario investigar con otras fuentes energéticas
alternativas. Aún con todo, las reservas de metano son brutales y
del orden de 30 veces a todas las existentes de gas natural!
Llama azul
Las energías renovables en el mar
Por renovables
debemos entender aquellas que no requieren de millones de años para
volver a regenerarse como ocurre con el petróleo. Cuanto más cuesta
extraer las reservas petrolíferas del mundo entero, más atención
reciben las fuentes de energías alternativas. Pero por ahora el
precio de la energía renovable es más caro, y esta es la única razón
de su baja explotación. Existen métodos para extraer la energía del
movimiento de las olas, de las mareas, del calor del mar, o también
del biofuel.
Energía mecánica del mar
Los océanos ofrecen ingentes cantidades de energía mecánica.
¿Se imaginan la cantidad de motores eléctricos necesarios para
simular el oleaje de todos los mares del mundo? Pues esa es la
energía que tenemos a nuestra disposición si aprendemos a extraerla
a partir de las olas. Ya en el medievo se utilizan molinos de aspas
en algunos ríos que extraían la energía de sus aguas. Ahora se
utilizan centrales maremotrices que aprisionan el agua en alta mar
para dejarla escapar más tarde durante marea baja a través de las
turbinas. El problema es la poca presión del agua embalsada con un
desnivel de cómo mucho una decena de metros. Lo importante es
embalsar grandes volúmenes de agua y por ello se buscan estuarios
con bocas estrechas en las cuales fabricar compuertas. Pero son muy
caras ya que estas deben aguantar los temporales e inclemencias del
mar haciendo caros los proyectos de explotación.
La energía de las corrientes marinas
Las
fuertes corrientes oceánicas desplazan una brutal masa de agua a lo
largo de muchas costas continentales a velocidades de hasta 1 ó 2
metros por segundo. Y es posible extraer ingentes cantidades de
energía a partir de este movimiento mediante turbinas submarinas que
giren debido a la fuerza de estas corrientes. Los últimos
desarrollos de ingeniería permiten extraer esta energía si el flujo
se mueve a más de 1 metros por segundo. Por cada metro cuadrado de
sección es posible extraer del orden de 1 Kw. Las corrientes más
fuertes como la del Golfo o la de Kuroshio desplazan del orden de 80
millones de metros cúbicos por segundo a una velocidad media de unos
2 metros por segundo. Es brutal la cantidad de energía que
transportan. El Estrecho de Gibraltar, el canal de la mancha o las
islas Kuriles son puntos en los que podría preverse la instalación
de centrales eléctricas por corrientes marinas.
Existen otros
muchos proyectos que intentan extraer la energía de las corrientes
marinas, sean o no debido a las mareas, mediante la utilización
directa de artefactos submarinos, a modo de molinos de viento que
trabajan bajo las aguas, robando energía a las corrientes. La
empresa Energetech ha desarrollado varios proyectos de este
tipo en Australia y en Estados Unidos. También se han llevado a cabo
instalaciones que extraen la energía cinética de las olas mediante
cámaras en las que entra la ola y por tanto comprime el aire de su
interior produciendo en su movimiento el giro de turbinas eólicas
que a su vez producen electricidad.
Este proyecto previsto para los cayos de Florida, pretende instalar
a lo largo de 60 kilómetros y a pocas millas náuticas de Miami un
total de 242 enormes turbinas submarinas de 168 metros de diámetro y
cuya parte superior quedará a una sonda de 30 metros para no impedir
la navegación de los barcos. Cada turbina estará provista de dos
discos con álabes rígidos en aluminio, inclinados en direcciones
opuestas para que los discos giren en contrarrotación. Potencia
total; 43 Megavatios o lo que es igual, un 10% de todo el consumo de
Florida!
La energía de las mareas
Lo
bueno de la energía de las mareas es que es totalmente predecible a
diferencia de otros fenómenos físicos manifestados en los mares. Las
mareas se deben a la atracción de la luna y el sol sobre la masa de
agua durante el giro de nuestro planeta. La diferencia de nivel de
la marea entre la cota más baja y la más alta ocurre dos veces al
día y en algunos casos puede llegar a medir los 15 metros de altura!
Desgraciadamente para las energías renovables, estas fuertes mareas
sólo pueden ser satisfactoriamente aprovechadas en unos 20 lugares
de nuestro planeta. Para que la energía maremotriz sea rentable hace
falta una orografía que permita embalsar agua en alguna zona
estrecha y que la diferencia de niveles sea al menos 3 metros de
desnivel.
Para su
explotación, se construye un dique con un estrecho paso en el cual
va montado una turbina conectada mecánicamente a un generador
eléctrico. Cuando la marea está a su máximo nivel, se abre la
compuerta para que el agua se precipite hacia dentro moviendo los
álabes de la turbina. Una vez lleno, se cierra y se espera a la
marea baja, momento en el que se vuelve a abrir la compuerta para
dejar escapar el agua embalsada que volverá a mover la turbina esta
vez en dirección contraria. La central maremotriz de “Rance”
en Francia produce la energía eléctrica necesaria para alimentar a
una población de 240.000 viviendas, lo cual representa una quinta
parte de la potencia generada por una central nuclear. En total se
generan unos 2TWh al año, o sea 2 trillones de de watios! Tanta es
la energía que se puede extraer del mar que el gobierno de Taiwan
está planteando la instalación de unos generadores submarinos que
aprovechen la fuerte corriente de Kuroshio para generar hasta 1,6TWh
al año.
La energía del viento y la energía solar
Son bien
conocidas en nuestro país y no hay más que darse una vuelta por
Zaragoza para conocer un potente parque eólico. Otro paseo por la N-VI
desde Madrid a la Coruña nos descubrirá un sin fin de instalaciones
plagadas de paneles fotovoltaicos para la explotación directa de la
energía solar en producción de potencia eléctrica. En el mar, a
diferencia de la tierra, no es necesario buscar un terreno idóneo
para la instalación de estos dispositivos y no hace falta expropiar
a ningún propietario.
En el mar del
norte ya hay extensas instalaciones para la explotación de la
energía eólica. En Dinamarca se ha instalado también un enorme
parque eólico de 200 MW en pleno mar, formado por 2.500
aerogeneradores, que entregan hasta el 8% de toda la energía
eléctrica consumida en Dinamarca durante 2008. La superficie del mar
recoge al año y en cada milla cuadrada toda la energía de unos 7.000
barriles de petróleo.
En Dinamarca el 8% de la energía
consumida procede de un enorme centro de producción eléctrica que
utiliza cientos de molinos de viento.
Para extraer
adecuadamente energía del viento hace falta que este sople a una
velocidad de al menos 3 ó 4 metros por segundo. La energía que
podremos extraer crece brutalmente con la velocidad del viento pues
la energía que transporta el viento aumenta con la potencia cúbica
de la velocidad de la masa de aire. En algunos lugares de California
en donde la velocidad media del viento alcanza unos 13 metros por
segundo durante al menos unas 5.000 horas al año, ya existen algunas
potentes plantas de energía eólica. En un futuro se podrían instalar
plantas generadores en alta mar capaces de producir hidrógeno que
sería transportado a tierra como combustible.
La energía mecánica de las olas
Estos
ingeniosos mecanismos permiten convertir la energía mecánica de las
olas en energía eléctrica. Las olas trasladan enormes cantidades de
energía cinética a través de los mares, y para extraerla, se
utilizan dispositivos basados en el movimiento de boyas o vejigas
flexibles que al comprimirse por el impacto de una ola producen
presión en una bolsa de aire capaz de mover un aerogenerador. Son
muchos los dispositivos inventados y que cada vez permiten extraer
de forma más eficaz la energía del movimiento de las olas. En
Noruega ya existen una planta que produce 850 Kw del movimiento de
las olas.
Así funciona
el proyecto OceanLinx que posee turbinas de álabes con paso variable
para optimizar la producción energética del chorro de aire
comprimido. Cada planta es capaz de producir kilowatios para un
pueblo de hasta 1.500 casas. Existen otros proyectos de mucho
interés para extraer energía de las olas mediante boyas que suben y
bajan con las olas, que arrastran cables y dispositivos capaces de
mover alternadores y dinamos.
Al pasar la
ola, la pestaña flotadora gira sobre un eje común que une todos los
flotadores, Este movimiento bombea un fluido dentro de un circuito
cerrado que será el que mueva la turbina. El flotador regresa a su
posición inicial debido a su propio peso. En 1978 se puso en marcha
este dispositivo de 50 metros de longitud capaz de producir 10 Kw.
Este sistema
bautizado como “Molusco” funciona con cierta similitud a como lo
hacen los órganos de un mejillón. Hay dos cámaras conectadas una de
las cuales es rígida y la otra está formada por una vejiga flexible.
Cuando la ola impacta, la vejiga se comprime y produce una presión
de aire que es transmitida a la cámara rígida. La sobrepresión del
aire es la que impulsa un aerogenerador.
La energía térmica
No estamos
hablando de la energía solar, sino de la energía almacenada bajo
forma de calor en la propia temperatura de la enorme masa de agua de
los mares. La temperatura del agua puede ser aprovechada si
disponemos de otra masa de agua a diferente temperatura, como ocurre
siempre en las capas de agua más profundas a más de un kilómetro de
la superficie. Esta diferencia siempre existe pues el sol caliente
únicamente la capa de agua superficial. La diferencia se hace máxima
en los trópicos donde el sol calienta con fuerza mientras que las
capas profundas continúan muy frías. Para que el proceso de
generación de energía sea rentable es necesario una diferencia de
unos 25 grados de temperatura. Como en el trópico podemos encontrar
mares a 30 grados, debemos bombear a la superficie agua fría del
fondo a 5 grados centígrados. Lo importante es minimizar esta
distancia para reducir las perdidas y lograr una buena eficiencia.
El ingeniero
Francés Jacques D’Arsonval ya predijo en 1881 la posibilidad
de extraer energía del mar mediante este sistema, Un alumno suyo
Georges Claude montó en cuba en 1930 la primera planta que
extraía energía por este sistema y capaz de producir 22 Kilowatios.
Los sistemas OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) pueden funcionar
según varios principios en los que interviene un gas que se evapora
a unos 30 grados y se licua a 5 grados, el cual circula en un
circuito cerrado de forma muy parecida a como lo hace una nevera. El
principio de funcionamiento es verdaderamente el inverso al de las
neveras de nuestras casas. El agua caliente de la superficie del mar
evapora el gas (amoniaco) del circuito cerrado que al crecer de
volumen aumenta de presión y mueve una turbina mecánicamente
conectada a un generador eléctrico. El gas ya sin presión y por
tanto sin energía es conducido por unos tubos a las profundidades
para que se enfríe y de condense nuevamente en su estado líquido
para subir de nuevo a la superficie y repetir el proceso de
extracción eléctrica. Existen otros curiosos sistemas de circuito
abierto en los que el propio agua de mar comienza a hervir a 35
grados. Para ello basta reducir la presión del circuito hasta una
fracción de la presión atmosférica.
En Hawai se montó en 1974 la planta de producción eléctrica según un
esquema OTEC.
El principio típico de funcionamiento de una central eléctrica OTEC
se basa en la condensación y evaporación de un gas refrigerante como
hacen las bombas de calor de los aires acondicionados.
La energía térmica del agua también puede ser explotada en las zonas
árticas de Rusia. En 1982 se puso en Arch un nuevo sistema con gas
Freon circulando en un “anillo” que aprovecha el ciclo térmico de
este gas junto con un ingenioso sistema de ionización eléctrica.
El BioDiesel
Se trata de
lograr aceites de baja viscosidad obtenidos a partir de algas y que
puedan ser quemados en los motores de explosión. Actualmente se
obtienen de otros cultivos como la palma africana o el maíz, lo cual
origina serios problemas medioambientales. Por ello se investiga con
mucha intensidad para conseguir extraer compuestos que sirvan como
biocombustible a partir de varios tipos de algas marinas. La
potencialidad del mar como productor de algas generadoras de
biocombustible es enorme y una vez alcanzada la tecnología capaz de
producir el biodiesel de forma eficaz, es más que probable que se
acabe de una vez por todas con la dependencia energética del
petróleo.
La
biomasa marina contiene una ingente cantidad de energía. Para
producir el biodiesel, se fermentan en ambientes anaeróbicos los
carbohidratos de las algas para producir alcoholes y gases como el
metano. Una de las algas más prometedoras es la Chlorella cultivada
en grandes contenedores a flote. Estos depósitos normalmente
fabricados en polietileno actúan como bandejas de crecimiento rápido
calentados al sol para estas algas que luego fermentarán para la
producción del biocombustible.
El impacto ecológico
Cualquier sistema tiene un impacto en la ecología y por tanto deben
analizarse las repercusiones ecológicas. Por ejemplo si cerramos una
bahía con un dique para fabricar una central maremotriz, estaremos
destruyendo la fauna que habita el lugar. Los generadores submarinos
pueden alterar la vida submarina y debe estudiarse la peligrosidad
del giro de las aspas submarinas. Los molinos de viendo producen
ruido y vibraciones en el medioambiente.
Paralelamente
a la dificultad de optimizar la producción eléctrica, se encuentra
la problemática de la distribución de la energía obtenida. No es lo
mismo transferir la potencia eléctrica de una central en tierra
firme que en una funcionando en un ambiente marino. Cuanto más cerca
esté la central eléctrica de su núcleo de consumo mejor será el
aprovechamiento energético, pues durante el transporte se pierde una
parte importante de esta energía. Y no siempre es posible consumirla
cerca del lugar de producción, especialmente si la planta se
encuentra en alta mar.
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