Definición de Energía Mareomotriz
La energía del mar: Energía mareomotriz, una fuente de energía limpia y renovable
Los océanos del mundo son una fuente de energía muy valiosa y diversa que puede ayudarnos a avanzar hacia un futuro más sostenible. La energía mareomotriz es solo uno de los diferentes tipos de energías marinas que podemos aprovechar. A través de la captación de la energía producida por la subida y bajada de las mareas, podemos obtener electricidad de manera limpia e inagotable.
La BiMEP (Biscay Marine Energy Platform) es un ejemplo de cómo la innovación y el desarrollo están contribuyendo a la demostración y ensayo de captadores de olas en mar abierto. Esto confirma que los océanos y las mareas pueden ser un gran aliado en la producción de energías renovables.
El papel de las energías renovables en la lucha contra el cambio climático es crucial. Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), la participación de las energías renovables en el suministro eléctrico global aumentará significativamente en las próximas décadas, lo que tendrá un impacto positivo en la economía global y el desarrollo…
INFOGRAFÍA: Flujos de energía mareomotriz
¿Qué es la Energía Mareomotriz?
La energía mareomotriz es una forma de energía hidráulica que convierte la energía obtenida de las mareas en formas útiles de energía, como la electricidad.
Las mareas se crean por el efecto gravitatorio de la luna y el sol sobre la tierra, provocando un movimiento cíclico de los mares.
Uno de los puntos fuertes del aprovechamiento de la energía de las cordilleras mareales y de las corrientes de marea frente a otras formas de energía renovable es que el proceso es totalmente predecible.
Las tecnologías de rangos de marea aprovechan la diferencia vertical de altura entre la marea alta y la marea baja.
Los proyectos adoptan la forma de barreras o lagunas mareomotrices que utilizan turbinas en la barrera o laguna para generar electricidad a medida que la marea inunda un embalse.
Cuando la marea fuera de la barrera retrocede, el agua retenida puede ser liberada a través de las turbinas, lo que genera electricidad.
Historia de la Energía Mareomotriz
La fuerza del agua y la diferencia de nivel entre la bajamar y la pleamar se vienen explotando desde la época romana, con los molinos de mareas. Éstos se generalizaron, sobre todo en los estuarios, durante la Edad Media. En aquella época, la energía de las mareas sólo se aprovechaba en una dirección y durante una parte del día.
No fue hasta principios del siglo XX cuando surgió la idea de las centrales mareomotrices, tal y como las conocemos hoy.
Sin embargo, sólo se construyó la presa del Rance entre 1961 y 1966, en el estuario del Rance (entre Dinard y Saint-Malo). Siguieron otras en Corea y Canadá, pero la presa de Rance sigue siendo hoy la mayor del mundo.
Con sus 24 focos, puede producir entre 500 y 600 millones de kWh al año, que es la energía anual que necesita una ciudad de más de 200.000 habitantes.
Pero es necesario que se produzcan una serie de características en la zona:
- Emplazamiento: El emplazamiento en Rance se eligió también por su amplitud de marea, de hasta 13 o 14 metros. No es posible instalar este tipo de infraestructura en todos los océanos.
- Amplitud del lugar: El lugar elegido debe tener al menos una amplitud de marea superior a 5 metros, una profundidad de 10 a 25 metros por debajo de la bajamar y un suelo rocoso.
- Terreno edificable cercano: Además, es esencial disponer de un terreno edificable en las proximidades, ya que los edificios necesarios para el funcionamiento de la central y la transformación de la energía son muy importantes. La sala de máquinas de la presa de Rance, por ejemplo, mide más de 300 metros.
- Turbinas reversibles: En el caso de un circuito doble, las válvulas permanecen cerradas en marea alta hasta que sube el nivel del mar. Entonces se abren y la diferencia entre el nivel del mar y la cuenca vacía acciona las turbinas. En marea menguante, el sistema se invierte para funcionar en el otro sentido. Es necesario entonces que las turbinas hidráulicas sean reversibles.
¿Cómo funciona una central mareomotriz?
En algunos estuarios, los altos coeficientes de marea permiten instalar centrales mareomotrices.
Mediante una presa, regulan el flujo de agua en una cuenca y utilizan esta fuerza para crear energía
Las diferencias en la rotación de la Tierra y la Luna provocan el fenómeno de las mareas, haciendo variar el nivel del mar. Aprovechando esta diferencia, la central mareomotriz produce energía renovable.
Composición y funcionamiento
La central mareomotriz recupera la energía cinética de la rotación de la Tierra y la capta en forma de energía potencial.
El «simple efecto de llenado»: en cambio, el embalse se aísla en marea baja para obtener una diferencia de altura a medida que sube la marea. Cuando sube la marea, se abren las compuertas y el agua que entra en el embalse a través de ellas hace girar las turbinas. Este método exige mantener un nivel bajo en la ensenada (del lado del embalse) durante un largo periodo de tiempo y puede causar problemas medioambientales y de navegación
El «simple efecto de vaciado»: el embalse se «cierra» en marea alta con las compuertas cerradas. A continuación, las compuertas se abren cuando el nivel del mar baja lo suficiente para hacer funcionar las turbinas (o «bulbos») conectadas a los alternadores;
A continuación, esta energía se transforma en electricidad. Para ello, se instala una presa en el estuario para crear una cuenca en la que se almacena el agua. Existen dos tipos de funcionamiento: el de ciclo simple o el de ciclo doble.
Centrales de energía Mareomotriz de circuito simple o circuito doble
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- Central de energía mareomotriz de circuito simple: la presa se abre para que el agua del mar entre en la cuenca y se vuelve a cerrar en cuanto se alcanza el nivel máximo de la cuenca. Así, la bloquea hasta que baja la marea. En ese momento, las compuertas se abren para dejar pasar el agua de la cuenca al mar. El descenso del nivel del agua activa entonces las turbinas hidroeléctricas.
- Central de energía mareomotriz de circuito doble: las válvulas permanecen cerradas en marea alta hasta que sube el nivel del mar. Entonces se abren y la diferencia entre el nivel del mar y la cuenca vacía acciona las turbinas. En marea menguante, el sistema se invierte para funcionar en el otro sentido. Es necesario entonces que las turbinas hidráulicas sean reversibles.
Una central de Energía Mareomotriz se compone de:
- La presa: Permite el paso del agua o la bloquea para crear la diferencia de nivel entre el mar y la cuenca de almacenamiento
- Las compuertas: Permiten el paso o el bloqueo del agua en función de la subida o bajada de la marea. De este modo, el agua puede almacenarse o drenarse para crear energía con la diferencia de nivel
- Turbinas hidroeléctricas: También conocidas como «grandes bulbos». Se activan por el flujo de agua para producir y recuperar energía. El caudal de agua acciona las turbinas, en cuyo interior hay un rotor (imán). El rotor gira dentro de un circuito de cobre, provocando así el movimiento de electrones y, por tanto, de electricidad. En la presa de Rance, las 24 turbinas miden más de 5 metros de diámetro. Los álabes de las turbinas pueden girar, lo que las hace reversibles y utilizables tanto en mareas bajas como en mareas altas.
La Energía Mareomotriz, una energía renovable que comienza
Durante el siglo XX, los ingenieros ha desarrollado formas de utilizar el movimiento de las mareas para generar electricidad en zonas donde hay un rango significativo de mareas, es decir, la diferencia de superficie entre la marea alta y la marea baja.
Todos los métodos utilizan generadores especiales para convertir la energía de las mareas en electricidad.
La producción de energía mareomotriz aún está comenzando. La cantidad de energía producida hasta ahora ha sido pequeña.
Centrales mareomotrices en el mundo
Hay muy pocas centrales mareomotrices de tamaño comercial en funcionamiento en el mundo:
- La primera se encuentra en La Rance (Francia).
- La mayor instalación es la central mareomotriz del lago Sihwa, en Corea del Sur.
- En Estados Unidos no hay centrales mareomotrices y sólo hay unos pocos emplazamientos en los que se podría producir energía mareomotriz a un precio razonable.
- China, Francia, Inglaterra, Canadá y Rusia tienen mucho más potencial para utilizar este tipo de energía.
Generando energía a partir del agua
Los generadores de corriente mareomotriz extraen la energía de las corrientes de agua de forma similar a como lo hacen las turbinas eólicas con las corrientes de aire.
El agua, 832 veces más densa que el aire
Sin embargo, como el agua es 832 veces más densa que el aire, el potencial de generación de energía de una turbina mareomotriz individual puede ser mayor que el de una turbina de energía eólica de características similares.
Como hemos mencionado, la energía mareomotriz se produce por el oleaje de las aguas oceánicas durante la subida y bajada de las mareas.
Por ello, la energía mareomotriz es una fuente de energía renovable.
Generadores de energía mareomotriz
En la actualidad existen tres formas diferentes de obtener energía mareomotriz: corrientes de marea, presas y lagunas mareomotrices.
1. Energía mareomotriz mediante corrientes de marea
En la mayoría de los generadores de energía mareomotriz, las turbinas se colocan en las corrientes de marea.
Una corriente mareal es una masa de agua que fluye rápidamente creada por las mareas. Una turbina es una máquina que toma energía de un flujo de fluido.
Ese fluido puede ser aire (viento) o líquido (agua). Como el agua es mucho más densa que el aire, la energía de las mareas es más potente que la del viento. A diferencia del viento, las mareas son predecibles y estables. Cuando se utilizan generadores mareomotrices, producen un flujo de electricidad constante y fiable.
La colocación de turbinas en las corrientes mareales es compleja, porque las máquinas son grandes y perturban la marea que intentan aprovechar.
El impacto ambiental puede ser grave, según el tamaño de la turbina y el lugar de la corriente mareal. Las turbinas son más eficaces en aguas poco profundas. Esto produce más energía y permite que los barcos naveguen alrededor de las turbinas. Las palas de la turbina de un generador de mareas también giran lentamente, lo que ayuda a que la vida marina no quede atrapada en el sistema.
La primera central mareomotriz del mundo se construyó en 2007 en Strangford Lough (Irlanda del Norte). Las turbinas están situadas en un estrecho entre la ensenada de Strangford Lough y el Mar de Irlanda. La marea puede moverse a 4 metros por segundo a través del estrecho.
2. Energía mareomotriz mediante Presa o embalse
Otro tipo de generador de energía mareomotriz utiliza un gran embalse de agua llamado presa.
Con una presa, el agua puede «derramarse por encima» o a través de las turbinas de la presa. Como sabemos las presas pueden construirse a lo largo de ríos, bahías y estuarios con mareas lo que nos da muchas posibilidades de ubicación.
Las turbinas del interior de la presa aprovechan la fuerza de las mareas del mismo modo que una presa fluvial aprovecha la fuerza de un río.
Las compuertas de la presa se abren cuando sube la marea en aquellas presas con comunicación al mar. Con la marea alta, las compuertas de la presa se cierran, creando una piscina o laguna de marea.
El agua se libera entonces a través de las turbinas de la presa, creando energía a un ritmo que puede ser controlado por los ingenieros.
El impacto medioambiental de un sistema de presa puede ser bastante significativo. El terreno en la zona de las mareas se ve completamente alterado. El cambio del nivel del agua en la laguna mareal puede dañar la vida vegetal y animal. La salinidad dentro de la laguna mareal disminuye, lo que cambia los organismos que pueden vivir allí.
Al igual que ocurre con las presas que atraviesan los ríos, los peces quedan bloqueados dentro o fuera de la laguna mareal. Las turbinas se mueven rápidamente en las presas y los animales marinos pueden quedar atrapados en las aspas. Con su fuente de alimento limitada, las aves pueden necesitar encontrar otros lugares para migrar.
Una presa es un generador de energía mareomotriz mucho más caro que una sola turbina. Aunque no hay costes de combustible, las presas implican más construcción y más máquinas. A diferencia de las turbinas individuales, las presas también requieren una supervisión constante para ajustar la producción de energía.
A modo de ejemplo, la central de energía mareomotriz del estuario del río Rance, en Bretaña (Francia), utiliza una presa. Se construyó en 1966 y sigue funcionando. La central utiliza dos fuentes de energía:
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- La energía de las mareas del Canal de la Mancha
- La energía de las corrientes fluviales del río Rance
La presa ha provocado un aumento del nivel de limo en el hábitat. Las plantas acuáticas autóctonas se ahogan en el limo, y un pez plano llamado solla se ha extinguido en la zona. Sin embargo, otros organismos, como la sepia, pariente del calamar, prosperan ahora en el estuario del Rance. Las sepias prefieren los ecosistemas turbios y limosos.
3. Energía mareomotriz mediante Laguna mareal
El último tipo de generador de energía mareomotriz consiste en la construcción de lagunas mareomotrices. Una laguna mareal es una masa de agua oceánica parcialmente cerrada por una barrera natural o artificial. Las lagunas mareales también pueden ser estuarios y tener agua dulce que desemboca en ellas.
Un generador de energía mareomotriz que utilice lagunas mareomotrices funcionaría de forma muy parecida a una presa. Sin embargo, a diferencia de las presas, las lagunas mareales pueden construirse a lo largo de la costa natural. Una central eléctrica de laguna mareal también podría generar energía continua. Las turbinas funcionan mientras la laguna se llena y se vacía.
El impacto medioambiental de las lagunas mareales es mínimo. Las lagunas pueden construirse con materiales naturales como la roca. Aparecerían como un rompeolas bajo (muro marino) en marea baja, y estarían sumergidas en marea alta. Los animales podrían nadar alrededor de la estructura y los organismos más pequeños podrían nadar dentro de ella. Los grandes depredadores, como los tiburones, no podrían penetrar en la laguna, por lo que los peces más pequeños probablemente prosperarían. Los pájaros probablemente acudirían a la zona.
Pero es probable que la producción de energía de los generadores que utilizan lagunas mareales sea baja. Todavía no hay ningún ejemplo en funcionamiento.
China está construyendo una central eléctrica de laguna mareal en el río Yalu, cerca de su frontera con Corea del Norte. Una empresa privada también está proyectando una pequeña central de laguna mareal en la bahía de Swansea (Gales).
Proyectos de presas mareomotrices
Presa mareomotriz de La Rance: Como hemos visto, la primera central mareomotriz a escala comercial, la presa de La Rance, en Francia, tiene una capacidad instalada de 240MW. La central experimental a escala real utiliza 24 grupos turbogeneradores de 10MW de tipo bulbo desarrollados por Électricité de France, que fueron diseñados para generar energía con la marea entrante o saliente.
Presa mareomotriz Annapolis RoyaL: La segunda presa mareomotriz a escala comercial se construyó en 1982 en la costa atlántica de Canadá. La central mareomotriz piloto de Annapolis Royal, en la bahía de Fundy, en la provincia de Nueva Escocia, tiene una capacidad instalada de 18MW y se construyó para demostrar el funcionamiento de la turbina STRAFLO, inventada por Escher-Wyss de Suiza.
Desde la construcción de la central de La Rance, se han estudiado otras centrales mareomotrices en todo el mundo, algunas con varios gigavatios de capacidad de generación, entre ellas un proyecto de 15GW en Bretaña (Francia) y una central de 8,64GW en el estuario del Severn, entre Inglaterra y Gales (Reino Unido).
Presa mareomotriz de Kislaya y Jangxia Creek: Las únicas plantas de presa mareomotriz importantes construidas hasta la fecha son una unidad de 400 kW en la bahía de Kislaya, a 100 km de Murmansk (Rusia), terminada en 1968, y una unidad de 500 kW en Jangxia Creek, en la provincia de Zhejiang (China) (Boyle, 2004).
Presa mareomotriz del rio Yalu: También han recibido el apoyo del gobierno chino para construir una laguna mareomotriz de 300MW cerca de la desembocadura del río Yalu que ya hemos mencionado, y que forma parte de la frontera entre China y Corea del Norte. Si se completa, el proyecto del río Yalu será la mayor central de embalse mareal del mundo, superando a la de 240 megavatios de La Rance (Francia).
Proyectos mareomotrices en lagunas mareales
A pesar de los más de 40 años de funcionamiento exitoso, desde la construcción de la presa de La Rance en 1967 sólo se ha construido otra central eléctrica de embalse mareal a escala comercial, debido a las incertidumbres y preocupaciones sobre los posibles efectos medioambientales, y a los elevados costes de capital de las centrales de embalse mareal.
Esto ha llevado a desarrollar el concepto de «Lagunas Mareales» situadas en alta mar en zonas de gran amplitud de marea.
Hasta la fecha, no existen lagunas mareales; sin embargo, Tidal Electric, una empresa con sede en Estados Unidos, tiene previsto probar el concepto a modo experimental en la bahía de Swansea (Gales, Reino Unido) con una planta de 60 MW de potencia.
Se están investigando otros posibles emplazamientos para las lagunas mareales en Alaska, África, México e India.
Energía mareomotriz explicada para niños
Hoy hablaremos sobre una fuente de energía muy especial: la energía mareomotriz.
¿Alguna vez has ido a la playa y han visto cómo sube y baja el nivel del mar?
Eso es lo que se llama marea.
La energía mareomotriz se produce aprovechando la energía de las mareas. El agua del mar sube y baja dos veces al día, y esto produce una gran cantidad de energía. Para aprovechar esta energía, se utilizan unos dispositivos especiales llamados turbinas.
Para obtener energía mareomotriz, se construyen unas grandes presas en la costa, cerca del mar. Estas presas se llaman centrales mareomotrices. Cuando sube la marea, el agua del mar entra en la presa a través de unas compuertas que se abren. Luego, cuando la marea baja, las compuertas se cierran y el agua queda atrapada en la presa.
Cuando se quiere generar electricidad, se abren las compuertas y el agua sale de la presa a través de unas turbinas. Las turbinas giran gracias al movimiento del agua y generan electricidad. Después, el agua vuelve al mar y se espera a que suba de nuevo la marea para volver a generar electricidad.
Estas turbinas se colocan en lugares donde la marea tiene mucha fuerza, como en la desembocadura de un río en el mar, y giran gracias al movimiento del agua. Este movimiento hace girar un generador, que produce electricidad.
¡Así es cómo se produce la energía mareomotriz!
¿Por qué es importante la energía mareomotriz?
Es importante porque es una fuente de energía limpia y renovable. No contamina el aire como los combustibles fósiles y no se agota como los recursos naturales no renovables. Además, no produce residuos tóxicos ni peligrosos.
Espero que ahora entiendas un poco mejor cómo funciona la energía mareomotriz. Si tienes alguna pregunta o quieres compartir algo, ¡deja tus comentarios! ¡Gracias por leer! 😉
