Energía Mareomotriz

1. Energía Mareomotriz.????

La energía mareomotriz es aquella que es obtenida de las mareas, fuerza de las olas, gradientes térmicos y salinos, vientos oceánicos y corrientes marinas cuyo movimiento es aprovechado para girar una turbina de un generador eléctrico. Estos movimientos están provocados por la atracción gravitatoria del Sol y principalmente de la Luna.

NOTA: Energía de las olas, generadas por el viento, que se desplazan sin perder apenas energía, este viento es causado por las diferencias de presión atmosférica como consecuencia del calentamiento producido por el sol.

Energía de las mareas: las mareas son movimientos rítmicos del mar como consecuencia de la rotación terrestre, la energía que pasa con las mareas a través de diques, es igual a la energía que entra con la marea alta y que sale con la marea baja.

Energía térmica Oceánica: Se basa en la diferencia de temperatura en los océanos, que varía enormemente entre la superficie y el fondo y se trata de usar el mar como un enorme colector de energía solar. La idea consiste en explotar la gran diferencia de temperatura entre superficial y la profunda para generar energía eléctrica.

Como bien es sabido por las personas que viven en zonas costeras, la acción gravitacional de la luna provoca que las mareas suban y desciendan dos veces al día; el sol, por su parte, genera un efecto similar en las mareas pero de menor escala, pero que se suma de todas formas al anterior. Estas diferencias de mareas si son aprovechadas adecuadamente son una gran fuente de energía limpia y prácticamente inagotable.

El paso del viento sobre el mar provoca que las capas cercanas a la superficie adquieran movimientos circulares los que contienen una porción de la energía cinética del viento, estos movimientos circulares sumados a interacciones con corrientes marinas entre otros factores son los responsables de las olas. La cantidad de energía que puede llevar una ola depende de variados factores como pueden ser la velocidad y duración del viento, la profundidad de las aguas y la sección longitudinal por la que sopla el viento entre otros. La energía de las olas es más difícil de recuperar, pero se están probando en el mundo diversos e ingeniosos mecanismos para lograr sacarle el máximo provecho a estas ondas marinas.

La radiación solar también aporta energía al mar, generado gradientes térmicos entre las distintas capas del mar que han sido usados en la actualidad para generar la energía suficiente para destilar el agua del mar.

Como es de suponer, esta fuente de energía renovable ha significado un gran desafío para la ciencia y la ingeniería ya que se necesita extraer de la forma más eficiente los distintos tipos de energía (potencial y cinética principalmente) presentes en el mar.

El movimiento ascendente del agua se llama flujo, creciente, marea alta o entrante. Cuando el agua alcanza el nivel más alto (pleamar) el avance de esta se suspende. En la superficie del mar permanece en calma y estacionaria durante ocho o diez minutos. Posteriormente, se produce un movimiento de descenso se llamado reflujo, bajante, marea baja o saliente. El nivel más bajo alcanzado por el mar se denomina bajamar. El periodo es el tiempo comprendido entre una pleamar y la bajamar que la sigue. El periodo dura aproximadamente 6 horas y 12 minutos.

Se denomina amplitud de una marea a la diferencia de nivel entre la pleamar y la bajamar. La altura de las mareas es distinta durante el curso del año, se debe a que se modifica la intensidad de atracción según la posición de la Luna y del Sol respecto de la Tierra.

2. Central mareomotriz

Las centrales mareomotrices pueden ser clasificadas en dos tipos: Centrales de Turbinas Mareomotrices y Centrales de Barreras Mareomotrices. Si bien de la primera sólo existen prototipos, representa una forma degeneración que ha despertado mucho interés en la comunidad científica, y gracias a los avances de la tecnología, en algunos años podría convertirse en el método principal de transformación de energía mareomotriz.

a. Centrales de Turbinas Mareomotrices.

La idea de este generador surgió gracias al motor eléctrico de los propulsores de los vehículos subacuáticos. Los estudiantes de la Universidad de las Ingenierías y Ciencias de los Estados Unidos, vieron el potencial de hacer funcionar este dispositivo al revés como un generador. Es vez de usar electricidad para iniciar el movimiento en las hélices y conducir el vehículo, el flujo del agua hace girar las hélices, generando electricidad.

Figura: Prototipo de Generador de Turbina Mareomotriz

Estos generadores funcionan de la misma manera que los molinos de viento. La velocidad del flujo de las mareas impulsa a las turbinas. La mayor densidad del agua, 832 veces la del aire, logra que un solo generador produzca una cantidad de energía significativa a bajas velocidades de marea (comparada con la velocidad del viento). Dado que la energía varía con la densidad del medio y el cubo de la velocidad, es simple darse cuenta que una velocidad de agua de 1/10 la velocidad del viento genera la misma energía con el mismo tamaño de turbina. Sin embargo esto limita la aplicación sólo a lugares donde las mareas se mueven a velocidades de al menos 2 nudos (1 m/s), incluso en las mareas muertas. Si la velocidad está sobre este nivel, la turbina experimente una seria sobrecarga y si está por debajo de los 2 nudos no se puede producir una generación apropiada.

Figura: Impresión de un parque mareomotriz

Como este tipo de turbina pertenece a una tecnología aún inmadura (no existe una producción de facilidades comerciales a escala que provea de energía en forma rutinaria), ningún proyecto ha surgido todavía como el ganador, pero, aun así, se está experimentando con una larga variedad de diseños, algunos muy cerca del despliegue a grandes escalas.

 Economía.

La tecnología de turbinas mareomotrices está aún en su infancia y por lo tanto todavía no existen proyectos que puedan compararse. El costo de utilizar turbinas mareomotrices dependerá de su ubicación y de la tecnología usada. Se estipula que la turbina u otros equipamientos de generación tendrán un costo similar a los molinos de viento.

 Ventajas y desventajas

Esta forma de generación tiene muchas ventajas sobre el resto de los métodos. Las turbinas se instalan bajo el agua y por lo tanto están fuera de la vista. No representan un problema para la navegación marítima y requieren de mucho menos materiales para la construcción. También son menos dañinas para el medio ambiente, ya que no producen gases de efecto invernadero ni ningún otro residuo

Obviamente, las turbinas afectaran el fondo marino del lugar donde fueron instaladas, lo que puede afectar la vida acuática en el área. Sin embargo, esto depende del lugar específico donde se coloquen y aun así es difícil de predecir. Mientras que se lleven a cabo las adecuadas evaluaciones sobre el impacto ambiental estas desventajas pueden ser evitadas o minimizadas.

b. Centrales de Barreras Mareomotrices.???

Son barreras o represas construidas a través de un estuario o bahía que debe soportar un rango de marea especial. El rango debe superar los 5 metros para que la barrera sea útil. La zona por donde penetre el agua debe ser lo suficientemente estrecha para la construcción de un dique.

Los elementos usados en las centrales mareomotrices son las turbinas, al igual que en las centrales hidroeléctricas. Las turbinas son unas máquinas hidráulicas motrices, es decir, transforman la energía hidráulica de sus distintas formas a energía mecánica.

El propósito de esta represa o barrera es dejar que el agua fluya hacia la cuenca cuando la marea sube.

La barrera tiene compuertas que abren el paso al agua. Las compuertas se cierran cuando la marea ha dejado de subir, atrapando el agua en la cuenca o estuario. Mientras la marea retrocede fuera de la barrera, las compuertas en la barrera que contienen turbinas se abren y la diferencia de niveles de agua dentro y fuera dela barrera hace que fluya por estas compuertas, accionando las turbinas y generando energía. Esta puede ser generada en ambas direcciones a través de la barrera pero puede llegar afectar la eficiencia y la economía del proyecto.

(Otra explicación del funcionamiento: Las compuertas del dique se abren para (pleamar) dejar pasar el agua al otro lado. Cuando el agua ha llegado a su punto máximo, las compuertas se cierran. Una vez cerrado, el agua queda embasada. Cuando se produce una bajamar el nivel del agua disminuye, aumentando así la diferencia del nivel del agua entre ambos lados del dique. Al llegar a la máxima amplitud entre el agua del mar y el embalse, se abren las compuertas. El agua pasa por una serie de turbinas generando energía)

Proceso completo (Junto)

La construcción de una barrera requiere un largo proyecto de ingeniería civil. La barrera tendrá impactos ambos ecológicos e ambientales no sólo durante la construcción, sino que cambiarán el área afectada por siempre. Cuáles serán estos impactos serán es muy difícil de predecir ya que son muy específicos de la ubicación, y cada barrera es diferente.

 Tecnología.

Como ya se

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