Energía undimotriz para niños
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La energía undimotriz o energía de las olas es una forma de energía renovable que aprovecha el movimiento de las olas del mar para generar electricidad o realizar otras tareas útiles, como desalinizar agua. Las máquinas que capturan esta energía se llaman convertidores de energía de las olas (WEC, por sus siglas en inglés). Es una de las muchas fuentes de energía renovable que los científicos e ingenieros están investigando.
Es importante saber que la energía de las olas es diferente de la energía mareomotriz. La energía mareomotriz usa la fuerza de las mareas, que son causadas por la atracción de la Luna y el Sol. Las olas, en cambio, son creadas principalmente por el viento. También son distintas de las corrientes oceánicas, que se mueven por otras razones como el viento, las diferencias de temperatura y salinidad del agua.
Aunque la energía de las olas no se usa tanto como la energía eólica, la energía hidroeléctrica o la energía solar, se ha intentado aprovechar desde hace mucho tiempo, ¡desde 1890! Esto se debe a que las olas pueden tener mucha energía concentrada. Por ejemplo, la energía de las olas en la costa de San Francisco puede ser mucho mayor por metro cuadrado que la de los paneles solares o el viento.
En el año 2000, se instaló el primer dispositivo comercial para aprovechar la energía de las olas en la costa de Islay, Escocia. Se llamó Islay LIMPET y se conectó a la red eléctrica. En 2008, se inauguró Okeanós en Portugal, que fue la primera "granja" experimental de olas con varios generadores. Sin embargo, solo funcionó por dos meses debido a problemas técnicos. Hasta 2021, esta tecnología aún no está completamente desarrollada y se siguen construyendo prototipos para resolver los desafíos técnicos y hacerla más confiable y económica.
Contenido
¿Cómo se forman las olas y cómo llevan energía?
Las olas se forman cuando el viento sopla sobre la superficie del mar. Si el viento es más rápido que las olas, transfiere su energía al agua, haciendo que las olas crezcan. Esto ocurre por la presión del aire y la fricción del viento sobre el agua.
El tamaño de las olas depende de varios factores:
- La velocidad del viento.
- El tiempo que el viento sopla.
- La distancia sobre la que el viento sopla sin obstáculos (conocida como "fetch").
- La profundidad y la forma del fondo marino, que pueden concentrar o dispersar la energía de las olas.
Las olas más grandes suelen tener más energía. Sin embargo, la energía de una ola también depende de su velocidad, su longitud de onda (la distancia entre dos crestas) y la densidad del agua. El movimiento del agua en una ola es mayor en la superficie y disminuye rápidamente a medida que te adentras en el mar.
La energía de las olas se mueve horizontalmente a través del océano. La cantidad de energía que pasa por un punto se llama flujo de energía de las olas o potencia de las olas.
¿Qué factores influyen en la potencia de una ola?
La potencia de una ola es la cantidad de energía que puede generar. Esta potencia es proporcional al cuadrado de la altura de las olas y al tiempo que tarda una ola en pasar (su período). Esto significa que una ola el doble de alta tiene cuatro veces más potencia.
Un buen equipo para aprovechar la energía de las olas debe capturar la mayor cantidad posible de esta energía. Por eso, las olas que pasan por estos equipos suelen ser más pequeñas después de interactuar con ellos.
¿Dónde se puede instalar la tecnología undimotriz?
Para que la energía de las olas sea eficiente, se necesitan ciertas condiciones. La mayor cantidad de energía se obtiene en zonas marítimas con profundidades entre 40 y 100 metros, donde las olas tienen las características ideales.
Los dispositivos para capturar esta energía se clasifican según su ubicación:
Dispositivos en la costa (Primera Generación)
Estos se colocan en acantilados rocosos o en estructuras fijas como diques, o en aguas poco profundas cerca de la orilla. Son más fáciles de instalar y mantener, y el transporte de la energía es más corto. Sin embargo, hay pocos lugares adecuados para ellos, y el nivel de energía de las olas es menor que en mar abierto. También pueden tener un impacto visual en el paisaje.
Dispositivos cerca de la costa (Segunda Generación)
Se ubican en aguas poco profundas (entre 10 y 40 metros) a unos cientos de metros de la costa. Estas profundidades son buenas para dispositivos grandes que se apoyan en el fondo o flotan. Esta ubicación ayuda a evitar algunos problemas de los dispositivos en la costa y no necesitan sistemas de anclaje tan costosos.
Dispositivos lejos de la costa (Tercera Generación)
Son dispositivos flotantes o sumergidos en aguas profundas (entre 50 y 100 metros). Son los más prometedores porque aprovechan el mayor potencial de energía que existe en alta mar. Sin embargo, su desarrollo es más lento porque necesitan tecnologías muy resistentes y caras para sobrevivir en el océano. Para que sean rentables, se necesitan grandes "granjas" de estos dispositivos, lo que podría ocupar mucho espacio y afectar la navegación.
¿Qué tipos de tecnologías existen para capturar la energía de las olas?
Hay varios tipos de equipos en desarrollo para aprovechar la energía de las olas:
Dispositivos de columna de agua oscilante
Estos dispositivos tienen una cámara con la parte superior cerrada y la parte inferior abierta al mar. Cuando una ola sube, el agua entra en la cámara y comprime el aire que hay dentro. Este aire comprimido sale por una abertura y mueve una turbina. Cuando la ola baja, el agua sale de la cámara, creando un vacío que hace que el aire entre de nuevo, moviendo la turbina en la otra dirección. La turbina está conectada a un generador que produce electricidad.
Dispositivos móviles articulados
Son como "serpientes marinas" formadas por varias secciones cilíndricas que flotan parcialmente sumergidas y están unidas por bisagras. Cuando las olas pasan, estas secciones se mueven unas respecto a otras. Este movimiento activa un sistema hidráulico interno que bombea aceite a alta presión. Este aceite mueve motores hidráulicos que, a su vez, están conectados a un generador eléctrico para producir energía. Un ejemplo famoso es la "serpiente marina" Pelamis.
Dispositivos oscilantes
Estos sistemas funcionan con un motor hidráulico, una turbina hidráulica y un generador eléctrico.
Rotación
Un módulo se ancla al fondo marino. Las oscilaciones de las olas mueven unos pistones que transforman la energía del movimiento en energía eléctrica. Están hechos de una estructura articulada con sistemas hidráulicos en las uniones que actúan sobre un generador. Se cree que 30 de estos aparatos podrían dar energía a 20.000 hogares.
Traslación lineal
Estos sistemas tienen dos partes: una fija en el fondo del mar y otra que se mueve verticalmente debido a los cambios de presión del agua causados por las olas.
Colectores de olas
Estos dispositivos se fijan en el fondo del mar y capturan la energía potencial del agua. Funcionan como una rampa por la que las olas suben y llenan un depósito que está más alto que el nivel del mar. Luego, el agua de este depósito cae por unas turbinas conectadas a generadores eléctricos, produciendo electricidad antes de regresar al mar.
Estructura flotante: Wave Dragon
El Wave Dragon es un convertidor de energía flotante que se ancla al fondo del mar. Su idea principal es similar a la de los colectores de olas. Una barrera captura el agua de las olas que superan un cierto nivel y la guarda en un estanque flotante. Cuando el agua de este estanque cae, pasa por turbinas hidroeléctricas que convierten su energía potencial en electricidad.
¿Es rentable la energía undimotriz?
Actualmente, solo existen algunas plantas experimentales y prototipos. Todavía no se ha logrado que la energía de las olas sea económicamente rentable a gran escala. En 2014, se estimaba que el costo de producir electricidad con estos medios era más alto que con otras fuentes. Aunque se espera que la tecnología mejore en unos 20 años y reduzca los costos, esto es una meta a futuro.
La energía undimotriz en España
En España, la energía undimotriz aún no se usa comercialmente. Solo hay dos proyectos piloto en Cantabria y el País Vasco: uno en Santoña y otro en Motrico. También hay un proyecto para instalar una planta en Granadilla (Tenerife).
Proyecto de Santoña (Cantabria)
Este proyecto buscaba aprovechar la energía de la oscilación vertical de las olas usando boyas eléctricas. Estas boyas subían y bajaban sobre una estructura similar a un pistón, que contenía una bomba hidráulica. El movimiento del agua en la bomba impulsaba un generador que producía electricidad. La corriente se enviaba a tierra por un cable submarino.
La empresa Iberdrola planeaba instalar 10 boyas sumergidas a 40 metros de profundidad, a una distancia de 1,5 a 3 kilómetros de la costa. La potencia total de las boyas sería de 1,5 MW. Las ventajas de este sistema eran su seguridad (al estar sumergido), su durabilidad y su bajo impacto ambiental. Sin embargo, Iberdrola abandonó el proyecto después de instalar una boya de prueba.
Central undimotriz de Motrico
La central de energía de las olas de Motrico se encuentra en la localidad de Motrico, en el País Vasco. Se inauguró el 8 de julio de 2011. Tiene 16 turbinas con una potencia total de 296 kW. Es la primera planta comercial de energía undimotriz del mundo.
Esta planta está en el dique exterior del puerto de Motrico y usa la tecnología de columna de agua oscilante (OWC). El aire que se mueve dentro de unas celdas cerradas, debido al ascenso y descenso del agua por las olas, mueve las turbinas.
El proyecto fue impulsado por el Ente Vasco de la Energía, EVE. La instalación la realizó la empresa escocesa Wavegen. Aunque se estimó que produciría mucha energía, su rendimiento ha sido bajo. Esto se debe a las variaciones de las olas, la necesidad de mucho mantenimiento en las turbinas y algunos problemas de diseño. La producción media anual ha sido mucho menor de lo esperado.
¿Qué desafíos tiene la energía undimotriz?
Uno de los mayores desafíos es cómo transformar el movimiento aleatorio de las olas en energía eléctrica que pueda conectarse a la red eléctrica. Además, la inversión inicial para construir estas plantas es muy alta, lo que significa que se necesita mucho tiempo para recuperar el dinero invertido.
Otro punto es que solo se puede usar en zonas costeras o cerca de ellas, lo que implica costos adicionales para llevar la energía a lugares más alejados de la costa. También hay que considerar el impacto ambiental que estas instalaciones pueden tener, como cambiar el paisaje costero o afectar los ecosistemas marinos, ya que necesitan mucho espacio para las grandes turbinas.
Véase también
En inglés: Wave power Facts for Kids
- Convertidor de energía de olas Pelamis
- Energía mareomotriz
- UFCAP
- CETO
- Granja de olas
- Ocean Power Technologies
