¿Qué es?
La energía undimotriz u olamotriz se utiliza para generar energía eléctrica a través de la fuerza de las olas del mar, capturando su energía cinética para generar electricidad, desalinizar o bombear agua. Es una de las fuentes renovables más recientes, junto con el resto de las energías marinas, que aún continúa en estudio.
Existen varios métodos de generación de energía undimotriz que detallaremos a lo largo de este artículo, pero principalmente, el sistema de producción se realiza a través de plantas marítimas con una serie de elementos que funcionan de la siguiente manera:
- Se sitúan unas boyas en el mar, que se encargan de transmitir la fuerza de las olas a unas turbinas.
- Mediante unas cámaras de aire en las que entran las olas, se eleva el nivel del agua, que genera un efecto de compresión del aire que hay dentro.
- El aire se expulsa hacia arriba, golpeando la turbina.
- Con la fuerza creada por las turbinas, se genera electricidad.
Suele confundirse con la energía mareomotriz. Es cierto que ambas son energías marinas, pero se distinguen principalmente en que la energía mareomotriz se genera a partir de la diferencia de altura entre las mareas altas y bajas (como ya explicamos en el anterior artículo de esta serie) y la undimotriz se alimenta de la fuerza de las olas.
Historia
Los orígenes de esta energía renovable se remontan al siglo XIX cuando el inventor español José Barrufet patentó su “marmotor”, una máquina que generaba electricidad a partir de la oscilación vertical del oleaje. Dicha energía cinética se recolectaba a través de una serie de boyas que contaban con generadores eléctricos. Inicialmente, el sistema era poco eficiente.
No fue hasta los años 80 del siglo siguiente cuando se inició su comercialización. Hoy en día existen más de 600 patentes para aprovechar la fuerza del oleaje a fin de generar energía eléctrica. Estos pueden funcionar mediante la fuerza producida por la oscilación vertical o la generada por el choque de la ola en la costa.
¿Cómo funciona la energía undimotriz?
Hoy en día existen gran cantidad de sistemas propuestos para aprovechar las variantes de la energía undimotriz. El principio general de estos sistemas es similar y consiste en diseñar dispositivos que transforman la energía cinética del oleaje en energía mecánica y luego en eléctrica. Sin embargo, el diseño e implementación de cada uno es muy variable, pudiendo estar sumergidos, semisumergidos, flotantes o construidos en la línea costera.
El funcionamiento de los sistemas undimotrices depende principalmente del movimiento del oleaje que se quiera aprovechar. Dicho esto, se pueden agrupar los diferentes tipos de instalaciones en dos tipologías
Sistemas flotantes o anclados costa adentro
Estos sistemas pueden estar semisumergidos o sumergidos y aprovechan el movimiento oscilante que provoca el oleaje costa adentro. Algunos sistemas utilizan la fuerza del oleaje superficial y otros el movimiento profundo. Dentro de esta tipología encontramos 3 métodos distintos de obtención de energía undimotriz:
1. Oleaje superficial
Existen sistemas de segmentos articulados, como el Pelamis o “serpiente marina”, en el que el oleaje mueve módulos articulados que activan sistemas de motores hidráulicos acoplados a generadores eléctricos.
Otra alternativa es el Salter Duck, donde unas boyas fijas a un eje realizan un movimiento de cabeceo con el oleaje, activando igualmente motores hidráulicos.
2. Movimiento oscilante profundo
El oscilador de ola de Arquímedes consiste en dos cilindros montados en serie en una estructura anclada en el fondo marino. El cilindro superior dispone de imanes laterales y se desplaza verticalmente hacia abajo con la presión de la ola.
Cuando el cilindro superior baja, presiona al cilindro inferior que contiene aire y, al ceder la presión de la ola, la presión del aire impulsa al sistema hacia arriba. El movimiento oscilante en sentido vertical del cilindro imantado permite generar electricidad mediante una bobina.
3. Wave Dragon
Consiste en una plataforma flotante amarrada al fondo con aletas que permiten recibir el agua transportada por el oleaje haciendo que se inunde la estructura. El agua se acumula y después circula por una columna central poniendo en movimiento una turbina.
Sistemas costeros
Estos sistemas se instalan en la costa y aprovechan la energía generada al romper las olas. La limitante de estos sistemas es que funcionan solo en costas de fuerte oleaje.
Un ejemplo es el sistema diseñado por el ingeniero vasco Iñaki Valle, que consiste en una plataforma anclada en la costa en pendiente con un imán sobre rieles. El oleaje empuja el imán hacia arriba, después desciende por gravedad y el movimiento induce a una bobina a producir electricidad.
1. Sistema Wave Roller
Consiste en un sistema de placas que oscilan adelante y atrás con el flujo y reflujo del oleaje. Este movimiento, mediante una bomba de pistón, activa la turbina eléctrica.
2. Sistema SDE
En este caso se trata de unas planchas flotantes ancladas a la costa que reciben la fuerza del rompimiento de la ola y activan un sistema hidráulico. El motor hidráulico a su vez impulsa una turbina que genera electricidad.
3. Sistema CETO
Consiste en una serie de boyas sumergidas ancladas al fondo marino y cuya oscilación activa bombas hidráulicas que llevan agua de mar a la costa. El agua bombeada activa a una turbina para generar electricidad.
4. Sistemas que aprovechan la energía potencial
Existen una serie de sistemas que almacenan el agua de mar en tanques y luego, por gravedad, pueden activar turbinas Kaplan y generar electricidad. El agua llega a los tanques impulsada por el propio oleaje como en el sistema TAPCHAN (Tapered Channel Wave Power System) o el SSG Wave Energy (Sea-wave Slot-cone Generator).
5. Sistemas de columna de agua-aire
En otros casos, la fuerza del agua impulsada por el oleaje se emplea para desplazar una columna de aire que al pasar por una turbina genera electricidad.
Por ejemplo, en el sistema OWC (Oscilating Water Column) el agua en el flujo de oleaje penetra por un conducto e impulsa el aire interior. La columna de aire asciende por una chimenea y pasa a través de la turbina para salir.
Al retirarse el agua en el reflujo del oleaje, el aire vuelve a penetrar en la chimenea moviendo nuevamente la turbina. Su diseño hace que pueda moverse en sentido bidireccional.
Otro sistema similar es el ORECON, en donde la oscilación del agua dentro de la cámara impulsa un flotador que a su vez presiona al aire a pasar por la turbina. Este sistema funciona igualmente mediante el movimiento del aire en ambas direcciones.
Países productores de energía undimotriz
Existen naciones con un alto desarrollo tecnológico que han empezado a generar energía a través de este método renovable. Algunos de ellos son:
España
Si bien el potencial del mar Mediterráneo es bajo en cuanto a energía undimotriz, en el mar Cantábrico y en el océano Atlántico si resulta muy alto.
En la localidad vasca de Mutriku existe una central construida en 2011 con 16 turbinas. Su capacidad de producción anual es de más de 900MWh, con una potencia que supera los 290kW. Está, además, conectada a la red europea, por lo que suministra energía eléctrica a varios países.
En Santoña (Cantabria) existe otra central undimotriz que utiliza 10 boyas sumergidas para aprovechar la energía de oscilación vertical de las olas y generar electricidad. En las Islas Canarias existen varios proyectos a fin de impulsar la energía undimotriz debido a las condiciones favorables de sus costas.
Portugal
En el año 2008, la empresa Ocean Power Delivery (OPD) instaló tres máquinas Pelamis P-750 ubicadas a 5 km de la costa portuguesa. Estas se encuentran cerca de Póvoa de Varim, con una capacidad instalada de 2,25 MW.
Escocia
La tecnología OWC se está utilizando en la isla de Orkney, donde hay un sistema instalado desde el año 2000 llamado LIMPET. Este sistema tiene una producción máxima de 500 KW.
Dinamarca
En el año 2004 se instaló un proyecto piloto del tipo Wave Dragon en tierras danesas, siendo sus dimensiones de 58 x 33 m y con una potencia máxima de 20 KW.
Estados Unidos
En el año 2002 se instaló un proyecto piloto de un dispositivo Power Buoy en Nueva Jersey, con una boya mar adentro de 5 metros de diámetro, 14 metros de longitud y una potencia máxima de 50 KW.
En Oregón se instaló una planta piloto de SSG Wave Energy en el puerto de Garibaldi. Asimismo, en Hawái impulsan las energías renovables y, en el caso de la isla de Maui, la fuente principal es la energía undimotriz.
Ventajas e inconvenientes de la energía undimotriz
La energía olamotriz tiene indudables ventajas, ya que es renovable, limpia, de fuente gratuita y de bajo impacto ambiental. Sin embargo, implica algunas desventajas asociadas a las condiciones ambientales en que trabajan los equipos, las características de las instalaciones y las condiciones propias del oleaje.
Ventajas
- Energía renovable y gratuita: proviene del oleaje marino, una fuente natural e inagotable
- Energía limpia: no genera residuos ni emisiones durante su producción.
- Bajo impacto ambiental: cualquier intromisión en el medio acuático o costero genera algún impacto ambiental, pero la mayoría de los sistemas propuestos son de bajo impacto.
- Sirve a otros fines productivos: algunos sistemas undimotrices permiten extraer agua marina para realizar procesos de desalinización y obtención de agua potable, o para la producción de hidrógeno.
Desventajas
La mayoría de las desventajas no son absolutas, sino que dependen del sistema undimotriz específico que estemos evaluando.
- Fuerza y regularidad del oleaje: la tasa de producción de energía depende del comportamiento aleatorio del oleaje en regularidad y fuerza. Por tanto, las áreas donde puede ser efectivo el aprovechamiento de esta energía son limitadas. Esto dificulta que se pueda obtener una productividad máxima de forma constante.
- Mantenimiento: el mantenimiento de las estructuras involucradas conlleva ciertas dificultades y costos, dados los efectos corrosivos del salitre marino y el propio impacto del oleaje. En el caso de las instalaciones mar adentro y sumergidas, el costo de mantenimiento se incrementa por las dificultades de acceso y la necesidad de supervisión periódica.
- Condiciones climáticas y ambientales en general: las estructuras para la captación de la energía del oleaje y su conversión en energía eléctrica se ven sometidas a condiciones extremas en el ambiente marino. Estas incluyen humedad, salitre, vientos, lluvias, tormentas, huracanes, entre otros.
- Vida marina: animales de gran envergadura como tiburones o ballenas pueden afectar al funcionamiento del equipo. Además, los bivalvos y algas se adhieren a la superficie de los equipos y causan un deterioro importante.
- Inversión inicial: la inversión económica inicial es alta, debido a los equipos requeridos y las dificultades de su instalación. Los equipos necesitan materiales y recubrimientos especiales, herméticos y sistemas anclajes.
- Impacto en actividades antrópicas: dependiendo del tipo de sistema empleado, estos pueden afectar la navegación, la pesca y el atractivo turístico en el área.
Evidentemente son muchos los factores que se deben perfeccionar antes de implementar de manera general este tipo de producción de energía. Pero todos podemos coincidir en que su potencial es inmenso y que dentro de unos años puede convertirse en una de las principales fuentes de energía del planeta.
