Energia Marina
Que es la Energia Marina?
Gairebé un 71% del planeta Terra es aigua salada de mars i oceans, l'equivalent a una àrea de 361 milions de quilòmetres quadrats ho es. Aquests oceans, tenen una profunditat mitjana vora dels 4.000 m i la màxima fondària es troba a la fossa de les Mariannes, amb uns 11.000 m.
Aquesta enorme massa d'aigua te un gran potencial energètic degut a diversos factor que en podem aprofitar per a transformar-los en energies aprofitables per a l'ésser humà, com son les onades, les marees, les corrents marines y les diferencies de temperatura entre les capes superficials i les mes profundes (maremotèrmica).
En principi, tal i com les coneixem avui, i en comparació amb les altres energies dependents de materials fòssils o limitats, no contamina ambiental ni visualment i es inesgotable, per tant, totes aquelles energies derivades de la explotació de mars i oceans, es consideren energies renovables i verdes. A més, es tracta d'un recurs força previsible i constant, que no ens depen en gran mesura de la climatologia, i que per tant, pot oferir energia de forma constant i ininterrompuda.
font: Ocean Energy Systems
Tipus d'aprofitament de la energia marina
En funció dels tipus de potencial energètic que podem aprofitar de la energia marina tenim:
-
Maremotriu, o la energia de les marees,
-
Energia de les Onades o Ones marines,
-
Energia de les Corrents marines,
-
Maremotèrmica, aprofitant la diferencia de temperatures entre la superfície i les capes mes profundes
-
i la Osmòtica o de gradient salí
En funció del procés d'obtenció de la energia, trobem els següents sistemes energètics marins:
-
Maremotriu: aprofita l'ascens i descens de l'aigua del mar i de les seves corrents davant l'acció gravitatòria de la Lluna i el Sol, per a general electricitat; tot i que es necessària una diferencia mínima de 5 metre d'alçada entre la plenamar i la baixamar per tal que resulti rentable la seva instal·lació. Les centrals maremotrius es basen en l'emmagatzematge d'aigua en un embassament format al edificar un dic amb unes comportes que permeten la entrada d'aigua quan puja la marea, i unes altres que en permeten la seva sortida a través d'unes turbines quan baixa la marea d'una badia, cala, riu o estuari per a la transformació d'aquesta energia potencial en elèctrica. Val a dir, que com mes estreta sigui la desembocadura, menys costós resultarà el projecte, i que com mes capacitat disposi la llacuna superior, la quantitat d'aigua que s'hi podrà acumular serà major, i per tant, obtenint mes energia.
font: consumer.es eroski
-
Onades o Ones marines: en aquest cas, el que s'aprofita es la energia produïda per el moviment de les onades, originat per el fregament de l'aire sobre la superfície del mar; per tant, es tracta d'una energia força irregular. Aquest fet, ha provocat la construcció de multitud de maquines diferents per tal d'aprofitar-ne el màxim d'energia possible depenent de les condicions i situació del lloc on s'instal·len. Podem veure'n alguns exemples dels diferents processos d'obtenció d'electricitat:
-
Pelamis (o serp marina): estructures flotants alineades en paral·lel a la direcció de les onades i que obtenen la energia mitjançant un atenuador,
-
Efecte Arquimedes: càpsula ancorada al fons marí amb una cambra superior plena d'aire (com si fos una boia) que puja i baixa amb la força de les onades, energia que es transforma en electricitat a través d'un motor-generador i una bobina.
-
Wave Dragon: es tracta d'una estructura flotant ancorada al fons marí, amb 2 braços que concentren les onades per tal que es concentrin en la part central, sobrepassin la bassa superior fins omplir-la, i després, aprofitar aquesta aigua per fer-la passar a través d'unes turbines al tornar al mar i obtenir electricitat.
-
Powerbuoy: es basa en una boia exterior ancorada al fons marí, que utilitza el moviment vertical que li confereixen les onades per a transformar-la en electricitat mitjançant un cilindre hidràulic que comprimeix el fluid, i aquest a la seva vegada, fa girar un generador, transformant-la en energia elèctrica, que es trasllada terra ferma a través d'un cable estés al fons marí.
-
A continuació es pot comprovar la viabilitat d'aquests diferents mecanismes, relacionant els seus respectius costs vers la seva capacitat de generació per unitat instal·lada:
font: www.consumer.es - eroski
font: www.consumer.es - eroski
-
Corrents marines: Es basa en l'aprofitament de la energia cinètica de les corrents marines a través d'uns captadors que ens recorden als aerogeneradors, però on la captació es realitza sota l'aigua. Actualment existeixen multitud de dissenys diferents per aquesta funció, alguns dels mes importants son:
font: www.90grados.info - eroski
-
Maremotèrmica: es basa en l'aprofitament de la energia tèrmica del mar, aprofitant els diferents gradients de temperatures entre la superfícies i les aigües mes profundes, lo qual requereix un gradient mínim d'uns 20º, transformant la energía tèrmica en elèctrica mitjançant el cicle termodinàmic anomenat "cicle de Rankine" o cicle termodinàmic bàsic de la màquina de vapor. Aquests cicle es capaç de transformar calor d'un fluid en treball mecànic, que habitualment es fa anar per girar una turbina per produir electricitat; en si, aquesta tecnologia s'assembla a la utilitzada en geotèrmia de baixa i molt baixa temperatura, on al no disposar d'aigua en estat vapor per fer girar la turbina, s'utilitza un segons fluid de baix punt d'ebullició en un circuït tancat, el qual s'evapora amb l'aigua mes calenta i es condensa amb la mes freda.
font: Ovacen
font: Educació Navarra
-
Osmòtica (o energia blava): es la energia que s'aconsegueix utilitzant la diferencia de concentració de la sal de l'aigua del mar i de l'aigua dels rius, a través dels processos d'osmosis. Es basa en l'alimentació de dues cambres separades per una membrana, cadascuna amb aigua,però una aigua salada provinent del mar i l'altra amb aigua dolça del riu; la sal de l'aigua marina fa que l'aigua dolça travessi la membrana generant un increment de pressió al costat de la d'aigua de mar, i aquesta pressió (equivalent a una columna d'aigua de 120 metres) s'utilitza per fer girar una turbina i transformar-la en electricitat. A diferencia d'altres energies verdes com la solar o la eòlica, aquesta es previsible i continua, però les seves plantes es veuen delimitades a zones on hi hagi un corrent d'aigua dolça que flueixi cap al mar, sempre que la concentració de sal sigui la suficient. Te un gran potencial estimat entre 1.600 i 1.700 TWh (equivalent al 50% generació elèctrica de la UE actualment) podent amb una planta osmòtica de la mida d'un estadi de futbol, subministrar electricitat al voltant de 30.000 llars europees, podent-se construir soterrades minimitzant l'impacte visual de les mateixes, a part de no generar emissions ni a la atmosfera ni a l'aigua.
font: www.madrimasd.org
El Potencial Europeu i Espanyol per a la captació d'energia Marina
Energia Maremotriu
La energia maremotriu aprofita les corrents generades per el flux de les marees, especialment a estrets i zones on el flux sigui mes intens. Les 10 regions mes aptes per a la extracció d'aquests tipus d'energia son la costa nord de Austràlia, el Mar de Japó, el Mar Groc a Corea, la costa de Chile, la costa argentina a la Patagonia, la costa nord-oest de EEUU, l'estret de Hudson a Canadà, la costa nord de Escòcia, la costa nord-occidental de França i l'estret de Gibraltar.
Aquesta energia està a començant a desenvolupar-se, i les previsions per al 2020 preveuen un increment de 100MW a nivell mundial.
Al 2016 ja s'havien instal·lat a europa 254MW, el 94% dels quals generats per una planta maremotriu Francesa. A part de França, el país líder mundial amb 260MW instal·lats es Corea del Sur.
El Projecte Magallanes es l'unic projecte espanyol en fase avançada de desenvolupament que investiga la generació elèctrica a partir de la energia maremotriu. Utilitza tecnologia flotant sense ningun tipus de preses o represes i sense precisar de construccions o pilars al fons marí.
Les seves grans avantatges son el seu baix cost de manteniment, el tenir una sala de màquines accessible, menor cost d'instal·lació i major eficiència. Al ser instal·lacions flotants s'adapten a les diferents zones marines amb una baix impacte ambienta.
Per mes informació: www.magallanesrenovables.com
Ones Marines O "Undimotriz"
Les primeres patents es van registrar a París durant la revolució francesa per Girard pare i fill, pero no va ser fins a finals del s.XX que comença a desenvolupar-se realment.
Els experts enumeren fins a 81 prototips diferents utilitzats en diferents parts del mon.
A la ciutat de Póvoa de Varzim (nord de Portugal) hi trobem des de el 2008 un parc captador de la energia de les ones, anomenat Okeanós, que subministra la electricitat que obté dels Pelamis de 2,5 MW a la xarxa. També te una planta experimental amb una columna d'aigua oscil·lant a la illa de Pico (Azores).
Noruega i Escòcia es consideren pioneres en aquest tipus de tecnologia. El país escandinau amb una planta instal·lada prop de la costa de Bergen al 1985, on es combina una columna d'aigua oscil·lant amb un sistema propi anomenat "canal rematat en punta".
Escòcia porta anys experimentant a la illa de Islay, aportant nous enginys com el "Ànec de Salter" (cons que oscil·len amb les onades impulsant un generador).
Altres paisos com EEUU, Austràlia, Índia, Xina, Suècia o Japó, també estan provant diferents sistemes.
La planta d'energia de les onades mes gran connectada a la xarxa europea està situada a Mutriku (Guipúzcoa).
S'han celebrat 5 anys desde el seu naixement, en els quals ha generat 1,3 GWh d'electricitat, un rècord mundial en aquest tipus d'energia.
Encara i tenir un rendiment mes aviat modest si el comparem amb altres fonts d'energia renovables, ha transformat suficient energia per abastir les necessitats de 100 families durant un any.
La instal·lació, actualment situada al dic exterior del port de Mutriku, està realitzant assaigs amb noves tecnologies de generació d'energia per onades a mar obert, on aquestes tenen una força major.
Corrents Marines
Escocia es le primer país del mon que obté energia de les corrents marines. No existeix cap instal·lació semblant al mon, perquè son molt cares, pero les aigües braves de Pentland Firth ho compensen. Al finalitzar-la, podria donar energia a 175.000 vivendes.
Entre les escarpades costes de les Highlands Escoceses i la illa de Orkney, en una zona coneguda per les seves extenses marees, s'allotja el primer parc d'energia maremotriu a gran escala del mon. Format per un total de 269 turbines de 15 metres d'alçada i 200 tones mètriques, amb 8 aspes de 8 metres de llarg cadascuna, aconseguint una versió submarina d'un parc eòlic.
La localització del projecte d'energia maremotriu MeyGen triada es especialment bona, amb corrents marines de fins a 5 m/s, ajudant a generar un total de 398 MW quan estigui finalitzat (previst a principis del 2020), suficient per abastir 175.000 vivendes, aspirant a que la electricitat renovable abasteixi el 100% de Escòcia.
A la ria Strangford Lough (Irlanda del Nord) amb 150Km², amb marees que arriben als 4 metres d'alçada amb una velocitat de 1,4 m/s, convertint-se en una potencial font d'energia provinent de les corrents marines.
Amb aquestes condicions s'estan fent proves amb un prototip anomenat MINESTRO, que es basa en un estel fet de materials lleugers, resistents i hidrodinàmics ancorat al fons marí, que aprofita la força de les marres per aixecar-se amb l'impuls de l'aigua la ala dl estel fa que aquest voli cap endavant accelerant l'aparell i fent girar les turbines que produeixen electricitat. L'estel consta de diversos sensors i eines de comunicació que en permeten l'estudi.
Els científics del projecte d'investigació europea, sota la supervisió de la seva directora (Heije Westerger), realitzen proves sobre el seu comportament a diferents velocitats i profunditats, per tal de trobar el model productiu mes eficient, equilibrant tant la producció com el manteniment, evitant fallades per estrés dels materials, optimitzant la velocitat per a produir la energia.
Les proves s'estan realitzant en un area protegida, habitat d'una espècie de foques, i els científics estan construint una plataforma per rastrejar la presencia d'animals marins i comprendre la seva reacció davant l'estel, així com també discernir-los dels objectes arrossegats per les marees.
L'equip preveu construir un estel de 12 metres d'amplada dissenyat per a produir fins a 1,6GW/h d'electricitat anualment i instal·lar-lo sota les aigües de Gales.
font: Euronews
Maremotèrmica
Els projectes d'energia maremotèrmica (OTEC) del mon es situen habitualment en aigües oceàniques tropicals i a prop de les costes.
S'han construït o es preveu construir noves plantes a illes com Hawaii, Bahames, les illes Marshall, Nuaru, Diego García o la illa de Guam.
El major centre d'investigació del mon es troba situat a Japó (Institut de Energia del Oceà de la Universitat de Saga), i es el que va instal·lar una planta de 100 kW a la illa de Nuaru, actualment la mes gran del mon.
Hawaii es un dels millors emplaçaments degut a les altes temperatures superficials i les grans profunditats a les que poden arribar molt a prop de la costa, on la temperatura baixa fins als 5 ºC. El govern americà hi te un laboratori d'investigació i la seva pròpia planta a la costa de Kona, amb 10 MW al 2015 i amb previsió de ser ampliada a 100 MW al 2020.
A les Bahames s'han projectat 2 plantes de 5 i 10 MW que es construirien i serien explotades per la companyia americana "Ocean Thermal Energy Corporation", a les illes Marshall s'ha presentat al govern un projecte de central maremotèrmica de 10 MW de potència i que preveu obtenir com a subproducte de la instal·lació 7,5 milions de litres d'aigua potable al dia.
A la illa de Diego Garcia (base naval americana a l'oceà Índic), es preveu construir una planta de 13 MW per tal de substituir els actuals generadors dièsel. Aquesta planta proporcionaria a més, 5 milions de litres d'aigua potable cada dia.
A la illa de Guam, una altra companyia privada americana, preveu establir una planta de 10 MW de potència.
La Índia va construir una planta pilot de 1 MW prop de Tamil Nadu, i també preveuen seguir invertint en aquesta tecnologia.
S'ha finalitzat la planta d'energia maremotèrmica OTEC (Ocena thermal energy conversion) mes gran del mon a Kona (Hawaii), que produeix energia a partir de la diferencia de temperatures del oceà. Instal·lada en aigües tropicals per l'elevat gradient de temperatura que n'optimitza les instal·lacions, la energia es produeix mitjançant canonades plenes d'amoníac que s'escalfen amb l'aigua calenta de la superficie, produint vapor que mou una turbina i genera energia elèctrica; i després s'utilitza l'aigua freda del fons marí per condensar de nou el vapor d'amoníac i poder tornar a començar el cicle.
Aquesta planta va ser la primera conectada a la xarxa elèctrica d'Estats Units i genera de forma continua 100kW d'energia elèctrica, amb la intenció de fer-la créixer per acabar produint 100 MW amb una despesa de mes de 1.000 milions de dòlars.
Osmòtica
La primera empresa que va construir una plataforma pilot l'any 2009, va ser la empresa Noruega Statkraft a les instal·lacions de Södra Cell Tofte.
Holanda, va posar en marxa la seva primera planta comercial d'energia blava al 2014 amb la pretensió de comercialitzar-la al 2020, preveient abastir el 50% del país sense conseqüències per a la fauna o el cabal dels rius.
Científics de la Escola Politècnica Federal de Lausana (Suíssa), recullen les seves conclusions a un estudi publicat a la revista científica "Nature", on proposen utilitzar una membrana de 3 àtoms d'espessor que seria mes eficaç que altres projectes mes costosos i difícils de posar en funcionament.
La primera planta prototip d'aquest tipus va ser creada per la empresa noruega Statkraft (pionera al sector) al 2009 a una àrea industrial de Tofte (sud d'Oslo). Els dipòsits s'alimenten mitjançant bombes i canonades,equipades amb filtres per retenir l'humus i les partícules que podrien obstruir la membrana. Utilitzen una membrana de 2.000 m² feta de polímers i està col·locada enrotllada en cilindres metàl·lics a pressió. La resta d'equipaments es basen en canonades, vàlvules i bombes, que condueixen l'aigua a pressió a una turbina Pelton per transformar aquesta energia en electricitat, intercanviadors de pressió i purificadors d'aigua i neteja de membranes. Inicialment el prototip es va dimensionar per a obtenir 10kW i es basava en l'estudi i desenvolupament de membranes mes eficients, i la següent fase, era la de construir una planta prototip de entre 1 i 2 MW, per mes endavant construir una planta osmòtica a gran escala prevista inicialment per la 2015.
font: www.madrimasd.org
Conceptes bàsics
La energia marina es considerada una energia verda, renovable i pràcticament inesgotable, i ajuda a disminuir les emissions de gasos d'efecte hivernacle i la contaminació evitant la utilització de combustibles fòssils (centrals termoelèctriques i nuclears).
Els beneficis d'utilitzar la energia marina son:
-
es un recurs renovable i pràcticament estable en la producció d'energia (no depen del clima o de la hora del dia com la solar o la eòlica),
-
no contamina, ja que no fa servir cap tipus de combustible fòssil ni urani (energia nuclear), evitant emissions de diòxid de carboni a la atmosfera, evitant l'escalfament global i l'efecte hivernacle,
-
es silenciosa i per les seves característiques no es situa en zones poblades,
-
depenent de les instal·lacions, com l'aigua es 1.000 vegades mes espessa que l'aire, es possible produir electricitat a baixa velocitat (fins hi tot amb velocitat de 1 m/s),
-
"sembla" tenir menys impacte sobre la fauna marina al funcionar a velocitats inferiors o amb desplaçaments menors (tot i que encara se'n estant estudiant els impactes).
-
l'impacte visual d'una instal·lació marina es mínim al estar sota l'aigua generalment o a mar obert,
-
disponibilitat geogràfica, existeixen grans masses d'aigua amb algún tipus de potencial (ni que sigui menor) a gairebé tots els punts del planeta,
-
alguns dels cicles, com el maremotèrmic, poden tenir un efecte positiu colateral, que es la generació d'aigua potable o dessalinitzada per al consum humà.
Per contra, alguns dels seus aspectes negatius son:
-
inversions elevades, donades les condicions hostils del mar, la força de les onades, la corrosió marina, la necessitat de mecanismes per traslladar la energia a terra ferma, els costosos estudis previs, les instal·lacions, ..., fan que no hagi començat a ser massa rentable fins que el petroli ha pujat molt de preu,
-
la majoria de paisos no disposen de la legislació adecuada i/o pertinent amb una regulació específica per a centrals energètiques marines,
-
al ser una font d'energia relativament nova, l'estudi dels seus impactes acumulatius sobre els ecosistemes on es situen encara no han estat estudiants amb profunditat,
-
els costs en la construcció no son massa distants de les altres renovables utilitzades a la superficie, pero els seus costs de manteniment son mes elevats donades les circunstancies de la seva ubicació en un medi tan corrosiu i mes difícilment accessible,
-
algunes de les instal·lacions que necessiten de la seva instal·lació a prop de la costa o a terra ferma inclús, poden implicar un impacte visual,
-
depenen de la amplitud de les marees / onades / corrents / gradient tèrmic / gradient osmòtic per generar mes o menys energia.
-
alguns llocs son mes propicis que d'altres per els seus recursos naturals i/o la seva situació i en dependrà el tipus d'aprofitament que se'n pugui fer,
-
limitat algunes zones costeres,
-
pot emetre emissions tòxiques, en cas d'accident o fuita, en determinats llocs pot alliberar amoníac en el cas de centrals maremotèrmiques,
-
actualment, donada la seva novetat relativa en l'estudi de sistemes, no es produeixen grans quantitat d'energia com pot ser en el cas de la eòlica terrestre o marina.
Mes informació, noticies i novetats
Podeu consultar mes informació sobre la energia marina a: