Energía Mareomotriz UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA DEL ECUADOR ENERGIA MAREOMOTRIZ

  Energía Mareomotriz 1 U NIVERSIDAD P OLITÉCNICA S ALESIANA DEL E CUADOR   E NERGIA M AREO M OTRIZ   Pedro Troya ptroya@est.ups.edu.ec Edison Tacuri etacurig@est.ups.edu.ec Maikol Pupiales mpupiales@est.ups.edu.ec Adrian Chanatasig achanatasig@est.ups.edu.ec RESUMEN   El presente artículo aborda el concepto de energía mareomotriz, haciendo una distinción de los tipos de sistemas de aprovechamiento de la energía de las mareas; de la misma manera se muestra el papel que esta tecnología desempeña como fuente de abastecimiento energético en algunos países alrededor del mundo, rol que está asociado al potencial energético disponible de cada región, aspecto que de igual forma se expone en el documento soportado en cifras de GWh/año por superficie embalsada en Km2. Por último, pero no menos importante, está la influencia que ha tenido esta tecnología en el medio ambiente, sus contribuciones y aspectos por mejorar y evaluar desde el punto de vista medioambiental. Palabras clave: energía mareomotriz, embalse, sistema de producción, potencial energético ABSTRACT This article discusses the concept of tidal power and distinguishes the types of systems to exploitation the tidal energy; the same way; it also shows how this technology serves as a source of energy in some countries around the world, which is a role associated with the energy potential available in each region. This point equally shows through numbers in GWh/ year per km2 reservoir surface. Last but not least, it is the influence that this technology has had on the environment, its contributions for improving and evaluating from an environmental point of view. Keywords : tidal energy, reservoir, production system, energy potential  Energía Mareomotriz 2 1)   Introducción La energía mareomotriz es la que se obtiene aprovechando las mareas, transformando la energía mareomotriz en energía eléctrica. Con un promedio aproximado de 4 Km de profundidad los océanos cubren las tres cuartas partes de la tierra conformando un enorme depósito de energía siempre en movimiento, el viento es el encargado de formar las olas que pueden alcanzar los 12 metros en condiciones normales, y las temperaturas (entre -2º C a 25º) generan corrientes y por último la conjugación tanto en la superficie como en el fondo, de las atracciones solar y lunar. Las mareas, es decir, el movimiento de las aguas en el mar, producen una energía que se transforma en electricidad en las centrales mareomotrices. Se aprovecha la energía liberada por el agua de mar en sus movimientos de ascenso y descenso de las mareas (flujo y reflujo). El sistema consiste en aprisionar el agua en el momento de la alta marea y liberarla, obligándola a pasar por las turbinas durante la bajamar. Cuando la marea sube, el nivel del mar es superior al del agua del interior. Abriendo las compuertas, el agua pasa de un lado a otro del dique, y sus movimientos hacen que también se muevan las turbinas de unos generadores de corrientes situados junto a los conductos por los que circula el agua. Cuando por el contrario, la marea baja, el nivel dela mar es inferior porque el movimiento del agua es en sentido contrario que el anterior, pero también se aprovecha para producir electricidad 2)   Objetivos 2.1 Objetivo General. Generación de Energía Eléctrica mediante el uso de la energía producida por el mar. 2.2 Objetivos Específicos.   Formas de aprovechamiento de la Energía Mareomotriz   Estructuración de una Central Mareomotriz   Aplicación de la Energía Mareomotriz   Impactos Ambientales que esta clase de energía produce 3)   Marco Teórico 3.1) Formas de aprovechamiento de la Energía Mareomotriz La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares. 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. Los métodos de generación mediante energía de marea pueden clasificarse en estas: 1.   Generador de la corriente de marea 2.   Presa de marea 3.2) Estructuración de una Central Mareomotriz 3.2.1) Generador de la corriente de marea Los generadores de corriente de marea hacen uso de la energía cinética del agua en movimiento a las turbinas de la energía, de manera similar al viento (aire en  Energía Mareomotriz 3 movimiento) que utilizan las turbinas eólicas. Este método está ganando popularidad debido a costos más bajos y a un menor impacto ecológico en comparación con las presas de marea. Fig. 1 Aprovechamiento de la Energía del Mar 3.2.1) Presa de marea 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 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 los esquemas siguientes. Fig. 2 Central Mareomotriz Fig. 3 Estructuración de una Central Mareomotriz 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. 3.3) Aplicación de la Energía Mareomotriz Construyendo centrales mareomotrices se puede obtener energía de las mareas en lugares donde el mar se une con los ríos.Su aprovechamiento se da mediante la inyección de agua fría a una profundidad, donde el calor terrestre eleva su temperatura y su utilización a un intercambio de calor. También se puede aprovechar el vapor o agua ya caliente procedente de un manantial subterráneo. La construcción de compuertas en áreas con mareas muy intensas permitirán represas gigantescas de volúmenes de agua que podrían liberarse a voluntad y aprovecharse de manera análoga de la misma manera como sucede en los pantanos de los ríos. Esta naturaleza provocaría un cambio en el ecosistema costero, por lo que tiene grandes inconvenientes.  Energía Mareomotriz 4 3.4) Impactos ambientales 3.4.1)   Impactos ambientales positivos que esta clase de energía produce    Auto renovable    No concentra población    No contaminante    Disponible en cualquier clima y época del año    Silenciosa    Bajo costo de materia prima 3.4.2)   Impactos ambientales negativos que esta clase de energía produce    Impacto visual y estructural sobre el paisaje    Localización puntual    Dependiente de la amplitud de mareas    Traslado de energía muy costoso    Efecto negativo sobre la flora y fauna    Limitada    Requiere grandes inversiones y dura varios años en construir todas las instalaciones    La relación entre coste y rendimiento son muy elevados.    Es viable en zonas muy concretas del planeta debido a que la amplitud de las mareas no es la misma 3.5) Centrales Mareomotriz Existentes 3.5.1) Planta Mareomotriz Sihwa Lake, Corea del Sur Fig.4 Planta Mareomotriz, Sihwa Lake Con una capacidad de producción eléctrica de 254 MW, la planta de energía mareomotriz Sihwa Lake localizada en el Lago Sihwa a unos 4 km de la ciudad de Siheung, en la provincia de Gyeonggi de Corea del Sur, es la planta de energía mareomotriz más grande del mundo. El proyecto, propiedad de la Corporación de Recursos Hídricos de Corea, fue inaugurada en agosto de 2011 contando con un malecón de 12,5 kilómetros de longitud construido en 1994, con el objetivo de prevenir inundaciones y para cumplir con propósitos agrícolas. La energía de la planta es generada en las entradas de marea en la cuenca de 30 km² con la ayuda de 10 turbinas de bulbo sumergidas de 25,4 MW, utilizándose ocho tipos de compuertas de esclusa para la salida de agua desde el dique. El proyecto de energía mareomotriz fue construido entre 2003 y 2010 con un presupuesto de 256,8 millones de euros, siendo la compañía Daewoo Engineering & Construction la responsable de la ingeniería, suministro y construcción (EPC) para el proyecto. En la actualidad, la capacidad de generación anual de las instalaciones se sitúan en los 552,7 GWh 3.5.2) Planta Mareomotriz La Rance, Francia Fig. 5 Planta Mareomotriz, La Rance La planta de energía mareomotriz de La Rance de 240 MW situada en el estuario del río Rance, en Bretaña, Francia, ha estado en funcionamiento desde el año 1966 siendo por tanto la estación de energía mareomotriz más antigua y la segunda más grande del mundo. La planta de energía renovable, actualmente operada por Electricité de France (EDF), tiene una capacidad de generación anual de 540 GWh. La planta de energía mareomotriz de La Rance, consistió en la construcción de una presa de 145,1 m de longitud con seis  Energía Mareomotriz 5 compuertas de ruedas fijas y un dique de 163,6 m de largo, siendo el área de la cuenca abarcada por la planta de 22,2 km². El lugar donde se sitúa las instalaciones cuenta con un rango de marea media de 8,2 m, el más alto de Francia, permitiendo producir energía a través de 24 turbinas de bulbo reversible con una potencia nominal de 10 MW cada una. La electricidad producida se envía a la red nacional de transmisión de 225kV, cubriendo las necesidades de aproximadamente 130.000 hogares cada año 3.5.3) Planta Mareomotriz Tidal Lagoon, Reino Unido Fig. 6 Planta Mareomotriz Tidal Lagoon La planta Tidal Lagoon de 240 MW que se construirá en la bahía de Swansea en el Reino Unido, es uno de los proyectos de energía mareomotriz más grandes del mundo que igualará en capacidad a La Rance cuando quede completado. Con un presupuesto de 850 millones de libras (1.028 millones de euros), la planificación para su construcción fue aprobada en marzo de 2013. La planta estará ubicada en un área con un rango de marea media de 8,5 m, construyéndose un dique de 9,5 km de longitud para crear una laguna acordonando 11,5 km² de mar. La planta utilizará turbinas de bulbo reversibles para generar energía cuando el agua entre y salga de la laguna a través de la subida y bajada de las mareas. El innovador proyecto de energía mareomotriz está programado para comenzar en 2015, mientras que su puesta en marcha completa está prevista para el 2018. La planta, con una capacidad de generación de energía estimada en 400 GWh anuales, proveerá de energía a más de 120.000 hogares durante un período de 120 años. 3.5.4) Proyecto de Energía Mareomotriz MeyGen, Escocia Fig. 7 Planta Mareomotriz Meygen El Proyecto de Energía Mareomotriz MeyGen situado en el Inner Sound de Pentland Firth en la costa norte de Caithness, Escocia, es actualmente el proyecto de energía basado en turbinas mareomotrices más grande del mundo en fase de desarrollo. Los permisos del Gobierno de Escocia para la construcción en alta mar de la primera fase de las instalaciones con una capacidad instalada de 86 MW, fueron aprobados a finales de 2013. No obstante y aunque todavía no sea oficial se espera que, si los resultados son satisfactorios, la segunda fase de desarrollo del proyecto permita aumentar la capacidad instalada a un total de 398 MW en 2020. El proyecto MyGen fue iniciado en 2006 por la compañía escocesa MeyGen, una empresa conjunta entre la compañía de tecnología mareomotriz Atlantis Resources y Morgan Stanley, adquiriendo finalmente ésta primera la propiedad total del proyecto en diciembre de 2013. Se espera que la construcción permita demostrar inicialmente la funcionalidad de hasta seis turbinas mareomotrices AR1000 mono-rotor en 2014, siendo estimada la puesta en marcha definitiva de la planta en 2015. El primer prototipo de turbina mareomotriz AR1000 de 1 MW, alcanza una altura de 22,5 m y un diámetro de rotor de 18 m, puesta ya a prueba por el Centro Europeo de Energía Marina en 2011. 3.5.5) Planta Mareomotriz Annapolis Royal, Canadá Fig. 8 Planta Mareomotriz Annapolis Royal