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A s i g n a t u r a : G e o l o g í a

d e l P e t r ó l e o

ENERGIA OCEANICA

INSTITUTO POLITÉCNICO

NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura

Unidad Ticomán, Ciencias de la Tierra

Ingeniería Geofísica.

Profesor: Aguilera Hernández

Enrique

17 Diciembre, 2015

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INDICE INTRODUCCION 1 ENERGIAS RENOVABLES 1 ENERGIAS RENOVABLES EN MEXICO 1 ENERGIA OCEANICA 2 DESARROLLO DE ESTA TECNOLOGIA EN LA HISTORIA 4 TECNOLOGIA DE LA ENERGIA DEL MAR 7 ENERGIA MAREOMOTRIZ 7 ENERGIA UNDIMOTRIZ 10 ENERGIA TERMO-OCEANICA 13 SISTEMAS DESARROLLADOS 14 ESTADO ACTUAL Y PERSPECTIVA 19 USO EN MEXICO 22 ASPECTOS ECONOMICOS 23 IMPACTO AMBIENTAL 23 CONCLUSIONES 24 RECOMENDACIONES 25 FUENTES DE INFORMACION 26

OBJETIVOS

GENERAL Recopilar toda la información necesaria para el análisis de las distintas fuentes

de energía alternativa, para poder determinar de una manera cualitativa las ventajas y desventajas de cambiar de rumbo en cuestión a la producción energética.

PARTICULARES Observar las características principales de la energía oceánica, así como analizar

todos los elementos que se involucran en la producción energética a través de este medio.

Obtener todos los datos estadísticos, históricos y económicos del desarrollo de estas nuevas tecnologías en el mundo y en México.

Analizar todos los elementos involucrados en el desarrollo de estas tecnologías y la aceptación y acreditación de su uso y explotación por parte de la sociedad.

Involucrar al ingeniero geofísico como parte importante de la optimización de

recursos que se utilizan para las nuevas tecnologías en fuentes de energía alterna.

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INTRODUCCIÓN En la actualidad, se necesita de la generación de energía eléctrica de manera indispensable ya que esta se ha convertido en fuente vital para el ser humano, pero es claro que las técnicas y tecnologías utilizadas hasta el día de hoy se están volviendo deficientes e inadecuadas para el nivel de producción y utilización al que el mismo ser humano se ha adaptado. Es por esta situación que en los últimos años se han considerado nuevas alternativas para la generación eléctrica de la que tanto dependemos, tomando como base la sustentabilidad, la economía y la confiabilidad de la sociedad por estos nuevos sistemas, en donde entran completamente las energías renovables.

ENERGIAS RENOVABLES

Las energías renovables se basan en los flujos y ciclos implícitos en la naturaleza. Son aquellas que se regeneran y se espera que perduren por cientos o miles de años. Además, se distribuyen en amplias zonas y su adecuada utilización tiene un impacto ambiental favorable en el entorno, elemento que hoy se convierte en una herramienta de gran importancia, ante la necesidad de disminuir significativamente la emisión de gases de efecto invernadero a nivel mundial.

Los combustibles fósiles han sido una base para el desarrollo nacional en México. Los pronósticos indican que seguirán ocupando una participación destacada como fuente primaria de energía para las próximas décadas; sin embargo, hoy es necesario iniciar las acciones que nos permitan, en un futuro no muy lejano, diversificar las fuentes de energía para atender las necesidades de los consumidores.

Este tipo de nuevas tecnologías se emplean con el objetivo de reducir los riesgos inherentes a la dependencia de los hidrocarburos y la convicción de incorporar el concepto de sustentabilidad en las políticas y estrategias del sector energético,

De igual manera, es relevante la contribución de estas fuentes al desarrollo social en áreas donde la energía convencional es económicamente inviable.

LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN MÉXICO

Estudios previos indican que México posee un gran potencial para generar energía a través de fuentes renovables, ya que contamos con:

· Altos niveles de insolación;

· Recursos hidráulicos para la instalación de plantas minihidráulicas;

· Vapor y agua para el desarrollo de campos geotérmicos;

· Zonas con intensos y constantes vientos prevalecientes;

· Grandes volúmenes de esquilmos agrícolas, e

· Importantes cantidades de los desperdicios orgánicos en las ciudades y en el campo, cuyo destino final debe manejarse de forma sustentable.

Actualmente, México cuenta con alrededor de 1,924.8 MW de capacidad instalada de generación eléctrica con base en energías renovables, que incluye la capacidad destinada al servicio público, cogeneración y autoabastecimiento, representando el 3.3% de la capacidad instalada en el servicio público del país.

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Figura 1.Elaboración propia con base en datos de la Comisión Reguladora de Energía y de la Comisión Federal de Electricidad.

IMAGEN TOMADA DE: “Nuevas energías renovables”, Instituto de Investigaciones Legislativas del Senado de la Republica

En la siguiente tabla se muestra la capacidad instalada total, a partir de fuentes

renovables, por tipo de tecnología utilizada:

ENERGIA OCEANICA

Los mares y océanos cubren las tres cuartas partes de la superficie de nuestro planeta, lo que representa el 71% de la superficie de la Tierra. Estos representan un enorme depósito de energía, siempre en movimiento. La energía oceánica constituye una fuente inagotable de energía cinética y es una de las menos explotadas.

Figura 2. Representación del contenido de agua en el planeta.

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La principal característica que el mar nos ofrece, y concretamente las energías marinas, es su densidad, la cual es muchísimo mayor que en cualquier otro tipo de energía. Pensemos por ejemplo en la energía eólica, los aerogeneradores no siempre están funcionando ya que es necesaria una velocidad mínima para que estos se pongan en funcionamiento. Pensemos ahora en los millones de litros de agua marina moviéndose continuamente por influencia de la luna, las olas, las subidas y bajadas de las mareas, la concentración de sal, etc. Sin duda, el potencial del mar es muchísimo mayor que cualquier otro tipo de energía limpia. La energía del océano se manifiesta al menos de dos maneras: como energía mecánica y energía térmica. La energía mecánica se presenta en forma de mareas y olas, la energía de las olas es función directa de la cantidad de agua desplazada del nivel medio del mar que a su vez depende de la velocidad del viento y el tiempo que está en contacto con él. El potencial total estimado de las olas que rompen en las costas del mundo es del orden de 2000 a 3000 GW (DOE, 2004). Básicamente existen cinco principios o formas de obtención de energía del mar: Las mareas, basadas en las subidas y bajadas del nivel del mar provocadas por

los efectos gravitatorios de la Tierra, el Sol y la Luna, aprovechándose en la construcción de diques en estuarios o lagunas costeras con turbinas hidráulicas.

Las olas, provocadas por la acción del viento sobre la superficie del mar, trasladándose a través de kilómetros de distancia, pudiéndose aprovechar por medio de dispositivos flotantes de distintos tipos.

Las corrientes marinas, originadas por las diferencias de sal, temperatura,

densidad, así como la evaporación y la rotación de la tierra, pueden aprovecharse mediante turbinas similares a las eólicas.

El gradiente térmico, es decir, la diferencia de temperatura existente entre las distintas capas de agua más o menos profundas, se puede aprovechar para generar electricidad por medio de máquinas térmicas

El gradiente salino, que aprovecha la diferencia de concentración de sal entre las aguas del mar y la de los ríos, siendo una fuente potencial de energía.

De entre todas ellas, la energía del oleaje y la de las mareas son quizás en las que más expectativas hay puestas y por tanto de las que se tiene un poco más de información al respecto. Todas estas formas de obtención de energía marina tienen la cualidad de ser renovables, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo siguen existiendo factores qque limitan la producción de estas energías. Japón, Francia, Israel y Gran Bretaña son quienes más han avanzado en el estudio de la energía oceánica, en donde se han diseñado estaciones experimentales.

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DESARROLLO DE ESTA TECNOLOGIA EN LA HISTORIA Aprovechar la energía del mar no es algo nuevo, la primera patente se registró en Francia, a finales del siglo XVIII. En la década de 1940 existían varios proyectos al respecto. Como ha ocurrido con otras energías renovables, la crisis del petróleo de los años 70 supuso un importante impulso para este tipo de energía, especialmente en Gran Bretaña, Japón y Noruega. En este periodo, la Universidad de Edimburgo comenzó a trabajar en prototipos de aprovechamiento energético de las olas. Treinta años después, casi 50 promotores trabajan en proyectos muy avanzados. La energía mareomotriz continúa en el terreno de la investigación, aunque evoluciona favorablemente y continuamente surgen mejoras tecnológicas muy importantes si tenemos en cuenta el panorama energético: existe una tendencia, también en la UE, que apuesta por energías menos contaminantes, tanto por el problemático calentamiento global como por la inestabilidad de los combustibles fósiles. La Rance River, Francia. Fue la primera central mareomotriz del mundo, construida entre 1960 a 1967 y consiste en una central de 240 MW ubicada en la desembocadura del Rio La Rance. Posee una diferencia del altura entre mareas de 13.4 m y contiene 24 turbinas. En 1997 reemplazaron las turbinas existentes por turbinas bidireccionales. La estación de generación Anapolis Royal, Canada. Esta central fue abierta en 1984, y contiene una capacidad instalada de 200 MW ubicada en una entrada de la bahía Fundy, en Nueva Escocia. Kislaya Guba, Rusia. Esta central fue construida en 1968, y contiene una capacidad instalada de 400 Kw. Parque de las olas Aguzadora, Portugal. Esta granja fue establecida een 2006, y contiene una capacidad de 2.25 MW. Utiliza actualmente 3 unidades generadoras Pelamis P-750 y se encuentra ubicada cerca de Pova de Varzim. Si los resultados obtenidos son buenos, se estimaba una expansión a 28 máquinas para 2009, generando un total de 525 MW.

Arséne Arsonval presenta en 1881 y por primera vez el concepto de aprovechamiento de energía a partir de la construcción de una central maremotérmica. Posteriormente, en1926 el ingeniero francés Georges Claude presentó a la Academia de Ciencias de París un modelo a escala que demostraba la posibilidad de aprovechar esta energía.

Sin embargo, las pruebas que se llevaron a cabo en el mar, primero a lo largo de las costas cubanas (1929-30), en la bahía de Matanzas, que tenía un tubo de aspiración de agua fría del fondo de 1,6 metros de diámetro y 2 Km de longitud, que funcionó 11 días hasta que fue destruida por una tempestad, y luego en aguas de Río de Janeiro (1934-35), si bien demostraron la viabilidad del proyecto de Claude, acabaron en fracaso a causa de los efectos del movimiento del oleaje sobre la conducción sumergida.

A partir de los años 50 se realizan en este campo grandes progresos tanto teóricos como técnicos, gracias al ingeniero Nizery. El gobierno francés financia el estudio de la instalación de una central para la producción de energía eléctrica alimentada por la energía térmica de los océanos, neta cada uno; el tubo de agua fría tenía una longitud de 4 Km. A finales de los 60 se presentan en U.S.A. tres proyectos de centrales flotantes en ciclo cerrado: los de Lockheed de (160 MW), la T.R.W. de (100 MW) y la Universidad Johns Hopkins (100 MW). A raíz de estos trabajos se empezaron a construir las

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siguientes plantas experimentales: La MiniC.E.T.O. en Hawai, de 50 KW, y la C.E.T.O.1 en el Caribe, de 1 MW.

En la actualidad está en proyecto la construcción de una central de 40 MW, para luego construir una de 100 MW. Los japoneses han construido una central de 1 MW en la isla de Nauru y proyectan otra de 100 MW. Varios países europeos (Francia, Italia, Alemania) también están realizando investigaciones sobre este tipo de centrales.

El primer convertidor de energía undimotriz se planteó en Francia en 1799. Sin

embargo, el verdadero desarrollo de esta tecnología no comienza hasta el último cuarto

del siglo XX. Noruega y Escocia son pioneras y líderes en esta tecnología en la

actualidad.

La primera patente de energía mareomotriz se realizó en Francia en 1799, si bien no fue

hasta principios de los años 70 del siglo XX cuando surgieron proyectos financiados por

empresas y gobiernos como los de Japón y Reino Unido.

Sin embargo, el lento desarrollo de la tecnología y los enormes costes fueron

paralizando unos proyectos que han resurgido en los últimos cinco años. Cada vez más

gobiernos y empresas invierten en este tipo de energía, concienciados de que las

energías renovables pueden ser de gran ayuda para evitar los problemas de

contaminación y escasez de recursos energéticos, y apoyados por los avances

tecnológicos.

Noruega instaló en 1985 una planta en su costa cerca de Bergen, en el que se combinaba

una columna de agua oscilante con un sistema propio denominado "canal de rematado

de punta". Por su parte, Escocia lleva también años experimentando con estos sistemas

en la isla de Islay , e incluso, aportando nuevos desarrollos, como el denominado "pato

de salter". Se trata de una especie de conos que al oscilar con las olas impulsan un

generador. Países como Estados Unidos, Australia, India, China, Suecia o Japón también

están probando distintos sistemas. Asimismo, en Portugal se inauguró frente a la

localidad norteña de Póvoa de Varzim, el Parque Undimotriz de Okeanós, que ya vierte

su electricidad a la red. En este caso, se utilizaron tres máquinas Pelamis con capacidad

de 2,25 MW. También cuenta con una planta experimental que utiliza una columna de

agua oscilante en la isla de Pico, en las Azores.

Desde 2005 se encuentra en una escala de 50 kW, que se encuentra en un sitio de

prueba costera en Harlingen, Países Bajos.

En 2009 fue inaugurado por el Statkraft tipo de planta PRO en Tofte, Noruega, que

produce alrededor de 4,2 kW. A pesar de que se anunció la construcción de otra planta

piloto para la consecución de 1-2 MW de potencia, en 2014 la Statkraft decidió no

invertir más en esta tecnología, ya que se consideró que el tiempo necesario para la

mejora de esta tecnología para hacer competitiva eran demasiado tiempo.

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Figura 3. Desarrollo de las diferentes fuentes de energía. IMAGEN TOMADA DE: http://www.ub.edu/

Países como India, China, Japón o Estados Unidos están desarrollando diversos

sistemas y plantas de producción energética. La Unión Europea, donde el océano

Atlántico, el mar del Norte y las aguas que bañan los países escandinavos poseen unas

condiciones idóneas, está también liderando este tipo de proyectos. De hecho, la isla

escocesa de Islay cuenta con la primera turbina europea que trabaja con el movimiento

de las olas, que genera energía para unas 400 casas.

Figura 4. Países poseedores de tecnología para aprovechar la energía oceánica. IMAGEN TOMADA DE: http://www.monografias.com/

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TECNOLOGÍA DE LA ENERGÍA DEL MAR

En el aprovechamiento de este tipo de energía o fuente energética actualmente no se ha impuesto una tecnología concreta, ya que las características intrínsecas del mar hacen que los dispositivos para generar dicha energía sean muy diversos. Veamos que tecnologías se han desarrollado hasta el momento.

ENERGÍA MAREOMOTRIZ o de las MAREAS Las mareas se forman de la atracción gravitacional del sol y la luna, y de la rotación de la Tierra. La energía de las mareas se deriva de la energía cinética del agua moviéndose de una localización ms alta a una más baja. Al agua de las mareas se le suele embalsar y para convertirla en electricidad se le deja salir a través de turbinas que activan a un generador eléctrico.

Figura 5. Representación de las mareas y sus características principales. IMAGEN TOMADA DE: http://www.buceodonosti.com/

La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica. Las centrales mareomotrices funcionan como un embalse tradicional de río. Cuando la marea sube, las compuertas del dique se abren y el agua ingresa en el embalse. Al llegar el nivel del agua del embalse a su punto máximo se cierran las compuertas. Durante la bajamar el nivel del mar desciende por debajo del nivel del embalse. Cuando la diferencia entre el nivel del embalse y del mar alcanza su máxima amplitud, se abren las compuertas dejando pasar el agua a través de una red de conductos estrechos, que

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aumentan la presión. El agua, al pasar por el canal de carga hacia el mar, acciona la hélice de la turbina y ésta, al girar, mueve un generador que produce electricidad. Se puede ver el concepto en la figura 4.

Figura 6. Esquema que representa el funcionamiento de una central mareomotriz IMAGEN TOMADA DE: http://www.monografias.com/

La construcción de una central mareomotriz es sólo posible en lugares con una diferencia de al menos 5 metros entre la marea alta y la baja. El lugar ideal para instalar un central mareomotriz es un estuario, una bahía o una ría donde el agua de mar penetre. El procedimiento de generación de electricidad a través de una central mareomotriz se muestra en la siguiente secuencia de imágenes, en donde el mejor lugar para colocar una central mareomotriz debe tener características esenciales.

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Y el procedimiento mediante el cual se aprovechan los distintos cambios en la altura

del agua (mareas), se representa asi:

Y de la siguiente manera es como funcionan las turbinas que posteriormente daran

lugar a la generacion de energia electrica.

Secuencia 1. Secuencia que representa el funcionamiento de una central mareomotriz

IMAGEN TOMADA DE: http://www.eoi.es/blogs/juanmiguelsanchez/

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Los métodos de generación mareomotriz se encuentran en una etapa de desarrollo muy precaria. A nivel mundial, muy pocos países poseen generación mareomotriz de escala comercial. DE hecho, solo existen 3 centrales en operación por mareas y una granja de generación por las olas. Actualmente la plata mareomotriz de mayor capacidad se encuentra en La Rance al norte de Francia, la cual tiene 240 MW instalados. En México, existe un potencial mareomotriz todavía sin evaluar, que se encuentra en el norte del Golfo de Baja California, entre la costa y la Isla de San Lorenzo, se forma un canal marítimo con fuerte corriente en una sola dirección llamado “Salsipuedes”,donde tal vez se pudieran instalar turbinas tipo Davis para generar electricidad.

Figura 7. Generación de energía mareomotriz en México. IMAGEN TOMADA DE: http://theearthsfund.com/

ENERGÍA UNDIMOTRIZ o de las OLAS

La energía undimotriz es la energía producida por el movimiento de las olas. Toda esta energía se capta a través de distintos dispositivos, pero antes veremos cómo es que esta energía se obtiene a través de la siguiente secuencia de imágenes.

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Y su funcionamiento interno se reperesenta de la sigueinte manera:

Secuencia 1. Secuencia que representa el funcionamiento de una central mareomotriz

IMAGEN TOMADA DE: http://www.eoi.es/blogs/juanmiguelsanchez/

Las olas en movimiento contienen energía cinética, que puede ser aprovechada para

mover turbinas (como las del ejemplo anterior).

Otra forma de utilizar las olas es con un pistón, que sube y baja dentro de un cilindro

con cada movimiento de las olas. El pistón se encarga de hacer girar el generador.

Hasta ahora, la mayor parte de los sistemas para generar energía con las olas marinas

son muy pequeños, pero pueden ser usados, por ejemplo, para auxiliar en la iluminación

de una caso a para boyas de advertencia en el mar.

Algunos sistemas de captación de este tipo de energía.

Boyas: Un aparato anclado al fondo y con una boya unida a él con un cable flotando en la superficie del agua. El movimiento ascendente y descendente de la boya con el paso de las olas mueve un pistón a través de un potente imán, produciéndose la electricidad. Otra variante sería tener la maquinaria en tierra y las boyas metidas en un pozo comunicado con el mar.

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Figura 8. Ejemplo del funcionamiento de captación de la energía undimotriz a través de boyas.

IMAGEN TOMADA DE: http://www.eoi.es/blogs/juanmiguelsanchez/

Flotantes: Un aparato flotante de partes articuladas que obtiene energía del

movimiento relativo entre sus partes. Se trata de grandes cilindros articulados

parcialmente sumergidos y unidos por juntas de bisagra. La ola induce un

movimiento relativo entre dichas secciones, activando un sistema hidráulico

interior que bombea aceite a alta presión a través de un sistema de motores

hidráulicos, equilibrándose con el contenido de unos acumuladores. Los motores

hidráulicos están acoplados

a un generador eléctrico

para producir electricidad.

Los fundamentos del

sistema se basan en

convertir energía cinética

en eléctrica. El transporte

de la energía se hace

conectando el sistema

hidráulico a una base

situada en el lecho oceánico

que se conecta con la costa.

Pozos: Un pozo con la parte superior hermética y la inferior comunicada con el

mar. En la parte superior hay una pequeña abertura por la que sale el aire

expulsado por las olas. Este aire mueve una turbina que es la que genera la

electricidad.

Placas oscilantes: El método empleado se basa en grandes placas hidráulicas sumergidas que, a través de un pistón, aprovechan las olas profundas para generar la presión hidráulica necesaria para alimentar a una turbina eléctrica. Estas placas están instaladas a una profundidad en torno a los 10 ó 12 metros.

Infografía de tecnologías: En esta infografía se puede ver un resumen del funcionamiento de varias tecnologías para recuperar la energía del mar.

Podemos observar que si bien se empezaron a construir en 1968, no ha habido gran desarrollo de la generación mareomotriz hasta ahora, gran parte dada por el significativo impacto ambiental provocado por la instalación de generación por mareas, y por la falta de desarrollo de centrales por olas. Si vemos un mapa mundial del espectro de las olas, podemos apreciar que existen lugares propicios para la instalación de generadores por olas (colores azules) que no se han aprovechado, despreciando una gran cantidad de energía renovable. No obstante, actualmente se están desarrollando y estudiando nuevos conversores.

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Figura 10. Espectro de potencia de las olas a través del mundo. IMAGEN TOMADA DE: http://web.ing.puc.cl

ENERGIA TERMO-OCEANICA

Consiste en el aprovechamiento de las temperaturas oceánicas para obtener energía eléctrica, esta temperatura debe oscilar en 20°C desde la superficie del mar hasta los 100m de profundidad. Se utilizan generadores o determinados fluidos para extraer esta energía, y si bien todavía los procedimientos de extracción no son del todo eficientes se está llevando a cabo investigación para maximizar su eficiencia.

Figura 11. Estructura térmica del océano.

IMAGEN TOMADA DE: http://www7.uc.cl/sw_educ/geo_mar/html/h332.html

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Debido a que los océanos cubren más de un 70% de la superficie de la Tierra, los hace los colectores solares más grandes del mundo. La conversión de la energía térmica oceánica utiliza la diferencia de temperaturas que existe en los mares tropicales y subtropicales entre el agua tibia de la superficie y el agua fría de las profundidades, a 1000 metros de profundidad la diferencia de temperaturas es de 20°C mínimo. La tecnología oceánica térmica se encuentra en un estado de desarrollo incipiente, sin embargo permanece como una opción prometedora a largo plazo. México posee aguas de las características mencionadas, en las costas de Guerrero, Oaxaca y Chiapas. SISTEMAS DESARROLLADOS La UTN y su novedoso sistema para aprovechar la energía del mar

Se trata de un mecanismo diseñado para convertir el movimiento del agua marítima en energía eléctrica. Actualmente sólo España y Portugal hacen uso de este tipo de tecnologías.

El proyecto está siendo llevado adelante por un grupo de profesores y alumnos pertenecientes al Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Tecnológica Nacional (Regional Buenos Aires). Esta iniciativa de la UTN contempla la creación de un dispositivo que aproveche la energía undimotriz. “El diseño del dispositivo es muy simple: consta de un cuerpo fijo donde se aloja el sistema electromecánico unido a un par de brazos de palanca que tienen adosadas una

boya a cada uno de sus dos extremos”, explica el principal responsable del proyecto, Mario Pelissero. Los brazos del dispositivo se mueven junto con el agua, el movimiento es transmitido a un mecanismo electromecánico dentro del cuerpo fijo y éste lo transforma en útil energía eléctrica. Luego, la electricidad es llevada a la costa por un cableado submarino a una estación transformadora para que pueda ser utilizada.

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Según los desarrolladores, cada una de estas máquinas podría producir entre 30 y 40 Kw. Se prevé que en el 2013 ya esté finalizado y en período de pruebas el primer prototipo de estos generadores. La idea final de este proyecto es poder crear “parques” en donde se instalen varios generadores y así ayudar a poblaciones cercanas a la costa con energía eléctrica limpia y renovable. También la electricidad podría ser aprovechada por industrias o ser

inyectada al Sistema Interconectado Nacional. Cabe destacar que este tipo de generadores no causan un gran impacto visual, “estamos pensando en una distancia de unos 4 kilómetros de la costa, donde el impacto visual es casi nulo”, afirma Pelissero. Energía procedente del mar en Cantabria

Las energías solar y eólica en tierra ya se están expandiendo por todo el mundo. Ahora es el turno de aprovechar la energía que pueda proporcionar el viento en el mar. En

Europa, este tipo de energía marina ha experimentado un fuerte crecimiento en los últimos años. Gran Bretaña y Alemania lideran este sector de las energías renovables y están apostando decididamente por ella.

En España, la comunidad autónoma de Cantabria puede convertirse en otro de los referentes europeos en el desarrollo de esta energía. Desde luego, tiene las condiciones climáticas óptimaspara conseguirlo, ya que sus costas ofrecen viento, olas y corrientes

marinas en abundancia. Además, se están asentado las bases en cuanto a las infraestructuras necesarias, con el Instituto de Hidráulica y el Centro de Pruebas de Ubiarco. Cantabria ofrece a las empresas del sector de la energía marina, con el apoyo de las instituciones citadas, la posibilidad de iniciar, desarrollar y comprobar el buen funcionamiento de sus productos y tecnologías. Tanto la energía eólica marina como las energías de las corrientes submarinas y de las olas pueden ser una oportunidad para que

Cantabria logre crear un tejido industrial de futuro que permita el desarrollo económico y social de la región.

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El Ministerio de Ciencia e Innovación de España apoya la idea con 70 millones de euros en los próximos tres años que deberán invertirse en el desarrollo de la tecnología que potencie la producción de energía marina. En especial, se impulsará la investigación en el parque experimental de prototipos de energía undimotriz (la que generan las olas) de Santoña y en el centro de energía eólica marina de Ubiarco.

Este último será el primer centro de pruebas de España conectado a una red, es decir, una subestación y cable que permita transmitir la energía para su uso. Es, según sus responsables, un elemento clave para que España no se quede atrás en la carrera de la energía undimotriz, y, de hecho, esta energía es una de las renovables que pretende potenciar el Plan Nacional de Energía 2011-2020. Impulso a la energía marina en el Atlántico La Red Transnacional Atlántica (RTA) es una plataforma de cooperación dentro del Espacio Atlántico

constituida en 2003. Actualmente se compone de dieciséis socios, que provienen de cuatro países:España, Francia, Reino Unido y Portugal. La Red define planes y políticas de cooperación interregional, con el objetivo de influir en decisiones políticas que favorezcan a estas regiones

periféricas con problemas comunes. La Red Transnacional Atlántica ha elaborado un estudio sobre energías renovables marinas (ERM). El objetivo del estudio es identificar los posibles obstáculos al desarrollo de este tipo de energía limpia y renovable en las regiones atlánticas. Dificultades que, no son sólo técnicas, ante las que muchas veces nada puede hacerse, sino también jurídicas, administrativas, económicas, sociales y medioambientales.

El estudio también enumera diversas recomendaciones que ayuden a aprovechar los recursos marinos del Atlántico, en este caso, en lo que respecta a energía renovable. El completo informe trata temas como el cambio climático, la dependencia e incertidumbre de abastecimiento energético y la competitividad entre diferentes países. Todo ello influye a la hora de tomar importantes decisiones sobre el modelo energético y las fuentes de energía que se impondrán en el futuro. Defienden la sustitución de energías fósiles por energías renovables que tengan el mínimo impacto sobre el medio

ambiente.

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La Unión Europea se ha marcado el ambicioso objetivo de conseguir que, en 2020, el 20% del consumo energético esté producido por energías renovables, por lo que la energía que pueda provenir del mar tiene que tomar mayor importancia. Según el documento elaborado por la RTA, la energía marina se convierte, en este escenario y para las regiones atlánticas, en una fuente energética de gran valor. Hay que

impulsar, por tanto, el desarrollo de una nueva industria dentro de las economías de cada país miembro. Aunque no se olvida de señalar la importancia del avance tecnológico como condición previa para que estas energías sean fiables, eficientes y rentables. Por tanto, aboga por reforzar los equipos de investigación con medios y financiación. También será importante crear una red de transporte eléctrico marino similar a la construida en el mar del Norte. Con estas condiciones previas y voluntad política y empresarial, la energía marina

puede desempeñar un papel muy importante en la producción de energía limpia y renovable dentro de la Unión Europea. Iberdrola desarrolla el primer aerogenerador submarino del mundo

La compañía Iberdrola, a través de su

filial británica Scottish Power Renewables, ha iniciado en Escocia el desarrollo de la última fase de su primera planta de energía gracias a la fuerza de las olas. La empresa ha trasladado la infraestructura del sistema desde el puerto escocés de Leith, cercano a Edimburgo, hasta el Centro Europeo de

Energía Marina (EMEC), situado en la isla de Orkney, en donde se realizarán las últimas pruebas previas a su definitiva

instalación comercial. El EMEC, apoyado por el Gobierno británico, tiene como objetivo estudiar las energías de las olas y mareas para impulsar la evolución de los diversos dispositivos desde la fase

experimental a la comercial. Se trata del primer centro del mundo que ofrece a los promotores la posibilidad de probar sus prototipos en tamaño natural en condiciones de oleaje y mareas reales. En este caso se probará el Pelamis P2, una infraestructura en forma de serpiente capaz de absorber la energía renovable y limpia de las olas del mar y convertirla en electricidad a través de unos cilindros hidráulicos. La energía generada se lleva a tierra a través de cables submarinos.

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El Pelamis P2 es la segunda generación de la tecnología Pelamis Wave y ha conseguido mejorar su eficiencia con respecto a la primera. Esta instalación renovable, que mide 180 metros de largo, puede generar 750 kilovatios (kW) de electricidad, suficiente para abastecer a unas mil quinientas personas. La empresa alemana E.On va a instalar otra estructura similar. Ambas empresas

trabajarán juntas en el desarrollo del sector de la energía de las olas. Iberdrola está involucrada como empresa de referencia en el programa PentlandFirth, la primera iniciativa lanzada por el Gobierno escocés con el objetivo de explorar el desarrollo comercial de las tecnologías marinas en zonas cercanas al estrecho de Firth, al norte del país

Searaser, dispositivos que producen energía gracias a las olas

Searaser es un dispositivo que aprovecha la energía de las olas que llegan a la costa para bombear agua tierra adentro. De este modo, se pueden montar pequeñas centrales hidráulicas para la generación de electricidad aprovechando la caída del agua bombeada de nuevo al mar. Un híbrido entre la energía mareomotriz o energía que producen las olas del mar y las centrales hidroeléctricas, en este caso, con un tamaño mínimo. Este aparato tiene una gran ventaja: no requiere de ningún tipo de aporte de energía

eléctrica desde el exterior, es decir, que es autosuficiente. Además, tiene unos costes de mantenimiento muy bajos, sin necesidad de lubricantes. En definitiva, un método de producir energía renovable y limpia de modoeficiente y con un coste mínimo. Un energía con mucho futuro por delante. Se han realizado pruebas con el Searaser que han conseguido elevar el agua a cincuenta metros. Pero las previsiones son mejorar esta marca y lograr que el agua suba hasta los doscientos metrossobre el nivel del mar.

Lo que trata de solucionar esta tecnología es el problema de corrosión que produce el agua del mar. El objetivo de la empresa Ecotricity, impulsora de la idea, es tener un

producto preparado para el mercado en 2014.

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Además de la utilidad de crear balsas de agua en zonas costeras para utilizarlas para la generación de electricidad mediante la tecnología de las minicentrales hidráulicas, también se pueden usar estos dispositivos para elevar el agua hasta las desalinizadoras. Con ello, se conseguiría un enorme ahorro energético (y de costes, por tanto) en el proceso de desalinización del agua. De este modo, se estaría ayudando al medio ambiente por partida doble: se produciría energía limpia y renovable y se podría

resolver el problema de falta de agua potable en algunas regiones necesitadas de este recurso esencial para la vida. Se cuenta que el inventor del dispositivo, Alvin Smith, tuvo la idea haciendo olas en una piscina. ESTADO ACTUAL Y PERSPECTIVA Los principales países que están desarrollando la energía de las olas son Dinamarca, India, Irlanda, Japón, Noruega, Portugal, Reino Unido y USA. Se espera que Portugal, Irlanda, Escocia y Hawaii, sean grandes potencias en energía mareomotriz y undimotriz en el siglo XXI. Sin embargo, hasta ahora, todos los esfuerzos se han realizado de forma descoordinada, aunque han servido para desarrollar diversas posibles tecnologías. La mayoría son descartados en fase de investigación pero un número significativo han sido desplegados en el mar como pruebas.

Figura 17. Principales países que desarrollan la energía de las olas.

Hoy en día es indispensable contar con energías renovables no convencionales, ya que se ha convertido en la manera más segura de enfrentarse a la crisis energética por la que está pasando la humanidad hoy en día. Aunque para aplicar los distintos tipos de energías alternas se deben considerar las condiciones en las que se encuentra la zona en la que se pretenden desarrollar estas nuevas tecnologías. Estas características peculiares que se deben considerar son el clima, la velocidad del viento, la cantidad de radiación entre otras, pero en este caso se deben considerar casos en los que las amplitudes de las mareas sean de por lo menos 5 metros de altura además de que la economía y el ambiente de la zona debe ser la adecuada para que se permita desarrollar la tecnología.

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Por sí misma, la diversificación de las fuentes energéticas a partir del uso de energías renovables representará un mecanismo para reducir la dependencia de México en los combustibles fósiles, y así fomentar la seguridad energética. Sin embargo, el aprovechamiento de las energías renovables también representa beneficios indiscutibles en otros temas prioritarios, no sólo para nuestro país, sino para todo el mundo.

En materia de electrificación, el aprovechamiento de las energías renovables también será un motor para el desarrollo social, al permitir el acceso al servicio eléctrico a comunidades donde la energía convencional es económicamente inviable por estar apartadas de la red eléctrica.

La energía oceánica, en comparación con las demás fuentes renovables, es la que menos contribuye a la generación de electricidad. Los países poseedores de tecnología para aprovechar este tipo de energía son: Reino Unido, Francia, Estados Unidos, Canadá, China, Rusia y Noruega, mismos que apenas comienzan a comercializarla.

Figura 18. Comparación de producción de energías renovables. IMAGEN TOMADA DE: http://dof.gob.mx/

El uso de tecnologías para generación de centrales mareomotrices implica que el ambiente tenga cambios que podrían ser radicales para los diferentes ecosistemas, además de que se debe considerar que la inversión económica que debe realizar es fuerte debido a que la tecnología aún no se desarrolla en plenitud y la mayoría de las centrales son de prueba, la opción más viable se considera la undimotriz debido a que no se afecta tanto el ambiente, que aunque sigue siendo cara la generación de la misma es más rentable por la cantidad de energía que se obtiene. Hablando cerca del aprovechamiento de las diferentes propiedades del agua como su salinidad, temperaturas y minerales es aún más costoso, ya que involucra procesos químicos y tecnológicos más complicados que aún no se desarrollan totalmente, lo que implica que su aplicación sea más peligrosa en cuestión económica y ambiental, aunque teniendo el océano como un recurso inagotable y sabiendo que no necesitamos fuerzas externas para la generación de su movimiento es probable que en un futuro no muy lejano se pueda obtener la energía necesaria para poder tener la energía oceánica como la principal generadora de energía eléctrica en el mundo.

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Actualmente existes muchos proyectos mareomotrices llevándose en curso. Muchos de ellos ya se encuentran realizando pruebas, tanto en modelos a escala como a tamaño real. También cabe señalar que la generación mareomotriz por medio de las olas es la que está obteniendo el mayor interés de investigación a través del mundo, y es bastante claro debido al alto contenido energético de las olas, al progreso de las tecnologías en motores lineales e instalaciones de menor costo, y de los lugares favorables existentes para la instalación de granjas mareomotrices.

Figura 19. Desarrollo de proyectos mareomotrices en el mundo. IMAGEN TOMADA DE: http://web.ing.puc.cl

La tendencia general en cuanto a la ayuda del gobierno a proporcionar fondos de desarrollo de energía mareomotriz ha crecido aunque las limitaciones actuales en cuanto al progreso de las tecnologías se deben a incertidumbres en torno a la conexión a la red de los proyectos demostrados, la insuficiencia de conocimiento del impacto ambiental y la poca colaboración entre desarrolladores. Otras limitaciones que se deben considerar son la usencia de standards y líneas a seguir para proporcionar el desarrollo, las pruebas y las comparaciones entre estos, que también facilitarían a los inversionistas en la selección de la tecnología adecuada a sus necesidades.

La mayor barrera que limita el desarrollo de las tecnologías es la carencia de demostraciones de prototipos a tamaño real que prueben que dicha tecnología funciona. Los desarrolladores deben demostrar sus dispositivos estableciendo parámetros técnicos actuales y el costo de generación, al igual que su disponibilidad de suministro, confiabilidad y resistencia mecánica de sus conceptos, publicando sus resultados.

Finalmente, se espera que tenga una importante contribución en materia económica, ya que el desarrollo de las energías renovables representará la creación de pequeñas y medianas empresas, la generación de nuevos empleos, un mayor desarrollo científico y tecnológico, y la posibilidad de generar mayor intercambio comercial con otros países que están impulsando la utilización de energías renovables.

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USO EN MÉXICO

Generar energía renovable que se especializa en tecnología costo-efectiva, avanzada y

ambientalmente amigable generada a través de olas. Extraer la energía natural de las

olas del mar a través de boyas. El resultado es un flanco de subida en el océano que

convierte energía de las olas en electricidad confiable, limpia y ambientalmente

benéfica.

Figura 20. Entidades con costa en México. IMAGEN TOMADA DE:

México tiene 11,122 km de litorales continentales por lo que ocupa el segundo lugar en el continente americano, solo después de Canadá; la extensión de sus costas están repartidas en dos vertientes: al oeste, el océano Pacífico y el golfo de California; y al este, el golfo de México y el mar Caribe, que forman parte de la cuenca del océano Atlántico. Sobre el océano Atlántico el país tiene 3 117,7 kilómetros lineales de costas y 8 475,1 km más sobre el Océano Pacífico, incluido el Mar de Cortés.

17 de las 32 entidades federativas de México tienen costa; Baja California, Baja

California Sur, Colima, Chiapas, Guerrero, Jalisco, Michoacán, Nayarit, Oaxaca,

Sinaloa, Sonora, Yucatán, Tamaulipas, Veracruz, Tabasco, Campeche y Quintana Roo;

las once primeras en el océano Pacífico.

Estos 17 estados costaneros constituyen 56.3% de la superficie continental del país, y en

ellos existen 153 municipios con frente costero constituidos por 35 626 localidades.

En México se tiene un importante potencial de energía en la región del alto Golfo de California (Mar de Cortes) en donde se podría tener en un área de embalse de 2590 km², una potencia máxima instalada de 26GW y una producción de 23,000 GWh/año que representa aproximadamente la producción total de todas las centrales hidroeléctricas del país. Los océanos poseen una cantidad enorme de energía, varios estudios y análisis calculan que esta cantidad es de alrededor de 5000 GW de potencia instalada de generación para su aprovechamiento, aunque obviamente sólo se puede aprovechar un porcentaje de esa energía.

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ASPECTOS ECONÓMICOS VIABILIDAD ECONÓMICA Este es el principal problema que presenta este tipo de energía en la actualidad, al igual que muchas otras que están en fase de desarrollo, y es que se necesita una alta inversión inicial para la construcción de los diferentes prototipos y el periodo de amortización de la inversión es largo. Sin embargo, es una energía muy joven, con multitud de proyectos en marcha y muy diversos, debido al amplio abanico de modos de obtener energía del mar, y por lo tanto con una probabilidad muy alta de encontrar proyectos viables. Su viabilidad económica está de momento muy interrelacionada con la tarifa prima eléctrica. IMPACTO AMBIENTAL Como en muchas otras energías renovables, las plantas de aprovechamiento de la energía marina no producen emisiones durante el proceso de generación de electricidad, pero sí existen emisiones asociadas a la construcción de la planta. También es importante considerar el impacto medioambiental que la planta puede ocasionar en el entorno marino en que se instala. Veamos algunos de estos impactos:

En el entorno hidrodinámico: las plantas de aprovechamiento de la energía del mar podrían actuar como protección de la costa y cambiar los patrones de los sedimentos, lo que requiere seleccionar el lugar cuidadosamente.

Las plantas como hábitats artificiales: las plantas podrían atraer y promover poblaciones de distintas criaturas marinas.

Ruido: este vendría principalmente de las turbinas aunque podrían ser insonorizadas.

Riesgos para la navegación: en la mayoría de los dispositivos se pueden instalar señales visuales y de radar.

Efectos visuales: este impacto únicamente se da en las plantas de litoral y las de aguas poco profundas.

Conversión y transmisión de la energía: puede que hayan impactos visuales y medioambientales asociados con las líneas requeridas para la transmisión de la electricidad desde la costa hasta la red.

Aguas tranquilas: las plantas pueden formar espacios de aguas tranquilas, que se pueden adaptar convenientemente a espacios de ocio como la realización de deportes acuáticos (canoa, etc.).

Eligiendo el lugar cuidadosamente, muchos de estos impactos podrían ser pequeños y fácilmente reversibles.

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CONCLUSIONES Para concluir el informe debemos analizar los pros y contras de los actuales sistemas de aprovechamiento de la energía del mar, ya que de esta manera podremos valorar la importancia que podrá tener esta energía renovable en un futuro próximo. Una ventaja intrínseca de la energía mareomotriz es la gran variedad de tecnología desarrollada, cosa que ofrece gran flexibilidad para adaptar su aprovechamiento a cada caso o entorno particular. Por este mismo motivo, es necesario especificar en cada ventaja o desventaja a qué tipo de energía del mar afecta, básicamente si es undimotriz o mareomotriz, ya que muchos aspectos cambian dependiendo de la tecnología utilizada.

PROS - Las plantas de litoral tienen la ventaja de que son relativamente fáciles de instalar y mantener y no requieren amarras profundas ni cables largos bajo el agua. - En el caso de la undimotriz, tiene bajo impacto ambiental, no produce ningún tipo de emisiones ni ruido durante el proceso de generación de la energía. - Los sistemas sumergidos tienen impacto paisajístico cero. Además no causan problemas al tráfico marítimo.

- Producción autónoma y continua de electricidad dado que el mar también se mueve durante la noche.

- Disponible en cualquier clima y época del año.

- Es una fuente predecible y constante pues se calcula que por cada hora de viento se pueden tener entre dos y dos y media de oleaje.

- El aprovechamiento de esta fuerza se lleva investigando desde hace un tiempo relativamente corto, por lo que los dispositivos tienen un amplio margen de evolución y probablemente cada vez sean más baratos.

- Generalmente mantenimiento bajo dado que los sistemas son mecánicos y no son complejos. En algunos casos se puede decir que su vida es prácticamente ilimitada.

CONTRAS

- Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero/marino excepto si el sistema está hundido. - En el caso de la mareomotriz, localización puntual en zonas costeras y con una mínima amplitud de las mareas. - El traslado de la energía es muy costoso dado que la distribución se debe hacer bajo el mar o en zonas costeras alejadas de las grandes poblaciones. - En el caso de la mareomotriz hay un gran impacto sobre la flora y fauna marina ya que se ha demostrado que ni las aves migratorias ni los peces vuelven a pasar por la zona. - Elevado coste en relación a la energía producida aunque este aspecto puede variar con mejoras tecnológicas. - En el caso de la mareomotriz solo puede funcionar 4 veces al día dependiendo de las mareas, variación de las horas de producción. - Inversión inicial elevada y, en algunos modelos, alto costo de mantenimiento. Debemos considerar que solo dos de estas tres fuentes de energía tienen tecnología parcialmente desarrollada con la cual trabajan algunos países, pero aún podemos

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encontrar áreas de oportunidad sobre todo en el desarrollo de las fuentes que no son, por el momento viables. Hoy en día, se habla mucho a cerca de la sustentabilidad y de que debemos de cuidar nuestro planeta que requiere de los avances tecnológicos necesarios para poder subsistir con él, y no tener que matarlo como lo hemos estado haciendo por tantos años, pero todos debemos ser conscientes de que todos debemos poner un poco de nuestra parte para lograrlo.

RECOMENDACIONES El papel del ingeniero geofísico es indispensable para lidiar con todos los

sistemas físicos con lo que se debe tratar al hablar del océano, por lo que a través

de algunos métodos directos e indirectos se pueden hacer las mejores

aproximaciones para aprovechar la máxima energía del recurso del océano.

Se debe mantener, en todo momento, el objetivo bien claro que es el de reducir

índices de contaminación para producir la mayor cantidad de energía posible,

para que en algún momento se puedan sustituir los combustibles fósiles por

estas fuentes de energía renovables.

Considerar que el desarrollo de estas tecnologías no es sencillo y si por tanto

tiempo se han desarrollado tecnologías para combustibles fósiles es más fácil su

manipulación pero no implica que sea imposible lograr el dominio de estas

nuevas fuentes de energía.

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FUENTES DE INFORMACION

http://www.ecogent.cat/

http://cmaoceanica.blogspot.mx/

http://www.eoi.es/blogs/juanmiguelsanchez/

http://energiasrenovadas.com/energia-procedente-del-mar-en-cantabria/

http://energiasrenovadas.com/impulso-a-la-energia-marina-en-el-atlantico/ http://energiasrenovadas.com/iberdrola-desarrolla-el-primer-aerogenerador-

submarino-del-mundo/

http://energiasrenovadas.com/searaser-dispositivos-que-producen-energia-

gracias-a-las-olas/

InfoBae.com

SENER (Secretaria de Energía)

o CONUEE (Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía)

SEGOB (Secretaria de Gobernación)

o Diario oficial de la federación.

(http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5101826&fecha=06/08/2009)

GREEN St. The Earth's Fund (http://theearthsfund.com/energias-

renovables/energia-mareomotriz/)

http://web.ing.puc.cl/power/alumno07/generacion%20mareomotriz/7.html