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Energías Maremotriz y de Corrientes Marinas. Turbinas Submarinas de 1 MWe.

 

Existe un enorme potencial energético en los océanos, tal y como hemos explicado con datos en varios artículos técnicos (1)(2). Hoy explicaremos dos ejemplos de equipos de generación eléctrica para el aprovechamiento de la energía maremotriz y de las corrientes marinas.  

 1. Introducción.

Las proyecciones del consumo energético en Europa (3.690 TWh eléctricos en el año 2020, 4.050 TWh en el año 2030, y 5.000 TWh en el año 2050) parecen sugerir que la estrategia energética de la Comisión Europea y de los Estados Miembros debería tener en cuenta el enorme potencial energético marino para disminuir la dependencia energética de las materias primas de otros continentes y, especialmente, para evitar depender geopolíticamente (y en exceso) del consumo de combustibles fósiles que se encuentran mayoritariamente en los yacimientos de Rusia, Venezuela u Oriente Medio.

Por otro lado, en teoría, la política tecnológica e industrial debería ser aprovechada por Europa para encontrar nuevos nichos de mercado que generen riqueza y nuevos puestos de trabajo. Y, precisamente, las tecnologías de aprovechamiento de los recursos energéticos marinos tienen un alto contenido de I+D+i que puede ayudar a alcanzar ésos objetivos económicos, además de proporcionar una mayor independencia energética frente al consumo generalizado de los combustibles fósiles.

Por los anteriores motivos, puede resultar interesante exponer en este foro las características de algunos  generadores “submarinos” para aprovechamiento de la energía de las mareas y de las corrientes marinas. A continuación, veremos  datos sobre la turbina de la empresa noruega Hammerfest Strom que está siendo probada por la compañía eléctrica española IBERDROLA en los fondos marinos de la costa de Escocia. Y, también, comentaremos el proyecto de I+D+i denominado GESMEY que está desarrollándo una turbina para la generación “submarina” de electricidad con recursos técnicos y financieros integramente de España.

2. Turbinas Submarinas de aprovechamiento de energías marinas.

La tecnología de generadores eléctricos “submarinos” puede desarrollarse bien para que trabajen desde ”estructuras de fijación directa al fondo marino” bien para su funcionamiento “en inmersión a diferentes profundidades” y con un sistema de fondeo o anclaje al fondo. 

En ambos casos, pueden desarrollarse proyectos de I+D+i para su operación desde “estructuras flotantes móviles” (3) que podrían servir como bases para su gestión y mantenimiento y que podrían ser promovidos tecnológicamente por la industria de construcción naval española.

En este artículo, comentaremos los datos técnicos de un par de turbinas de aprovechamiento de energías “submarinas“.

En primer lugar, veremos el caso noruego de la turbina HS1000 que funciona posicionada sobre el fondo marino por medio de una estructura de fijación y que aprovecha la energía de las mareas.

En segundo lugar, veremos el proyecto de I+D+i español GESMEY en donde la turbina trabaja sumergida y suspendida en equilibrio dinámico a cierta profundidad en el mar y que aprovecha la energía de las corrientes marinas, por lo que podría dar mucho juego para conseguir su explotación comercial desde “estructuras flotantes móviles“.  

2.1. Turbinas para Energía Maremotriz.

La energía maremotriz puede producir electricidad de dos formas:

a) Energía potencial de las mareas. Dado que la energía potencial varía con la altura de la columna de agua en las mareas, se pueden emplear equipos de baja presión y/o de movimiento alternativo para mover un generador eléctrico y así convertir la energía potencial en energía eléctrica.

b) Energía cinética de las mareas. Como la energía cinética se genera por el flujo del caudal de agua en el caso de las mareas, se puede aprovechar eficientemente ése flujo de energía transformando el movimiento de desplazamiento (corriente marina) en un movimiento de rotación por medio de turbinas. La turbina convenientemente acoplada a un generador eléctrico produce la energía eléctrica.

Existen diversos diseños de turbinas para el aprovechamiento de la energía cinética de las mareas. En este artículo comentaremos la turbina HS1000 que, tal y como explica el fabricante Hammerfest Strom (4), tiene el siguiente modo de funcionamiento general:

1. La corriente de agua se conduce hacia la turbina. La potencia se optimiza mediante la regulación del paso de las palas.   2. La energía cinética de la marea se convierte en electricidad en la góndola (módulo de producción). La góndola contiene el sistema de control, la caja de engranajes y el generador de electricidad.   3. La energía eléctrica se transmite a tierra por medio de un cable submarino. Fuente: página Web de la empresa Hammerfest Strom.

En el caso concreto del proyecto de IBERDROLA en Escocia, los dispositivos generadores son fabricados por esta empresa noruega y son equipos diseñados para producir 1 MW eléctricos y que se instalan a 40-100 metros de profundidad para aprovechar la corriente que generan las mareas a partir de una velocidad de más de 2,5 m/s. Y, en su caso, tienen como ventaja que la energía cinética de las mareas se puede convertir en eléctrica en ambas direcciones de la corriente por el diseño de las palas.

Las turbinas HS 1000 se instalan en el fondo del mar con una estructura diseñada de trípode, que crea una huella mínima sobre el lecho marino y que se mantiene en el emplazamiento por gravedad y con lastre adicional, como ocurre con otros equipos y tecnologías similares.

En cualquier caso, entiendo que, quizás con algunas modificaciones en el diseño, esta turbina puede trabajar no sólo con energía maremotriz sino también con corrientes marinas que impliquen solicitaciones similares sobre su estructura y condiciones parecidas en su modo de trabajo.

2.2. Turbinas para Energía de Corrientes Marinas.

Hay que destacar que en España existe ya unproyecto de I+D+i  denominado GESMEY(5) que desarrolla turbinas con una potencia instalada de 1 MWe en su versión comercial y que es “energéticamente” equivalente y competidor potencial del producto noruego descrito también en este artículo. Es decir, en teoría, este proyecto español debería también ser aprovechado por las compañías promotoras españolas (Acciona, Iberdrola, Gamesa,…) para comprobar la fiabilidad de la tecnología y los equipos y diferenciarse de su competencia mundial.

El proyecto GESMEY está siendo impulsado tecnológicamente por SOERMAR (6) y tiene como objetivo el diseño funcional e industrial de un nuevo tipo de generador eléctrico para el aprovechamiento de la energía de las corrientes marinas. Como se puede apreciar en la imagen, el equipo de generación eléctrica tiene un rotor impulsado por una hélice de tres palas que queda sumergida y acoplada al generador.

El sistema de sustentación del equipo GESMEY es muy interesante, porque permite reducir los costes de mantenimiento y operación de los generadores de corrientes marinas. La sustentación del equipo se realiza con unaestructura en “Y” que lleva instalados en sus esquinas tres flotadores en forma de torpedos.

GESMEY cuenta con un sistema de inmersión que consiste en la inundación del volumen que ocupan los torpedos de la estructura de sustentación, de modo  que  puede trabajar en inmersión a distintas profundidades.

También se requiere un sistema de anclaje al fondo para que la turbina de generación de electricidad por aprovcehamiento de las corrientes marinas, GESMEY, pueda trabajar en el emplazamiento sin derivas (ni traslaciones ni rotaciones) que perjudiquen su funcionamiento operativo. Entiendo que es un proyecto español de I+D+i “industrialmente” muy interesante por sus posibilidades para combinarse con “estructuras flotantes móviles“.

Esperemos que surjan muchos proyectos de I+D+i similares en España, porque tienen un potencial enorme para generar nuevos proyectos empresariales, nuevo tejido industrial y nuevos puestos de trabajo de modo “local” en las regiones que produzcan los equipos generadores y que construyan las estructuras flotantes (o de fijación al suelo marino) que permiten su explotación comercial y, por supuesto, allí donde se instalen y mantengan los equipos para aprovechar los recursos del mar. 

3. Ventajas de la Energía Maremotriz y de la Energía de Corrientes Marinas:

3.1. Nulo Impacto Visual y Acústico.

Hay que señalar que las turbinas submarinas no generan ningún tipo de contaminación visible o audible por encima de la superficie. En todo caso, habría que evaluar medioambientalmente las repercusiones y el impacto para la fauna marina “local”, especialmente, en el caso de equipos posicionados en el fondo por medio de estructuras fijas.

3.2. Facilitan el Tráfico Marítimo

Las instalaciones submarinas para aprovechamiento de energía maremotriz y de corrientes marinas permiten a los buques operar sin restricciones. Pero, también, las instalaciones flotantes pueden favorecer el tráfico marítimo, si se aprovechan adecuadamente para realizar labores de balizamiento, señalización, comunicaciones y control del propio tráfico marítimo.

3.3. Fuentes de energía predecibles y regulares.

La energía de las mareas y la energía de corrientes marinas tienen una ventaja común y significativa, dado que son predecibles y se puede conocer bien su flujo y energía con muchos años de anticipación, lo que permite realizar estudios de viabilidad que proporcionan buenas rentabilidades.

3.4. Retornos de inversión buenos.

Incluso en los escenarios más pesimistas en los que no se contemplasen los fondos públicos (es decir, sin primas al régimen “especial”) para su promoción, los retornos de inversión son relativamente cortos (8 a 10 años).

Pueden mejorarse sensiblemente los cálculos de retorno de inversión, si los proyectos de generación eléctrica se realizan asociados a proyectos de explotaciones de acuicultura, de balizamiento de autopistas del mar (con peajes por el uso de la vía rápida), de vigilancia y seguridad costera, de vigilancia y seguridad de reservas marinas, de turismo y ocio subacuatico, de biotopos marinos, etc…  

Por supuesto, las rentabilidades pueden ser buenas si se considera que, en plena época de crisis económica y financiera, los gobiernos parece que se mantendrán “neutrales” respecto de las diferentes tecnologías de generación eléctrica y no subvencionarán (premiarán) ninguna tecnología (solar fotovoltaica, termosolar, biomasa,…) respecto de otras. Es decir, teóricamente, podrían no precisarse subvenciones para iniciarse pruebas experimentales y las primeras instalaciones comerciales de energía maremotriz y de energía de corrientes marinas.

Sin embargo, como es evidente, estas nuevas tecnologías sí requieren del apoyo público al I+D+i y, también, necesitan de cierto impulso político mediante la agilidad y rapidez en la tramitación administrativa de las aprobaciones de las ”poligonales” de pruebas y de instalación comercial, en la aprobación de los nuevos equipos de generación, en la concesión de permisos, en la elaboración de los informes de impacto medioambiental y, entre otros, en la concesión de nuevas licencias.

4. Conclusión.

Las energías renovables marinas se están convirtiendo en una fuente de energía cada vez más importante porque, además de generar tejido industrial, empresas y empleo “locales”, y además de conseguir un mínimo impacto  medioambiental, permiten reducir la dependencia energética (económica y geopolítica) respecto de los países produtores de gas y petróleo que, con frecuencia, suelen ser política e institucionalmente inestables.

Y, desde un punto de vista meramente técnico y económico, la energía mareomotriz y la energía de las corrientes marinas podrían contribuir significativamente a complementar el mix energético de determinadas regiones como Escocia en el Reino Unido y, también, la zona del Mar Cantabrico, las rías bajas en Galicia y la zona del Estrecho de Gibraltar en España.

 
REFERENCIAS:
 
(1) Artículo “Estrategia de I+D+i y Competitividad en el Sector Naval”:
 
(2) Artículo “Los Astilleros Españoles y la Energía Eólica Marina”:
 
(3) El nuevo Marco aplicable a las ayudas de estado a la construcción naval (2011/C 364/06) incluyen ayudas de innovación para “estructuras flotantes móviles” que se definen como: “…las estructuras utilizadas para la exploración, la explotación o generación de petróleo, gas o energías renovables que posean las características de un buque mercante, pero sin ser autopropulsadas y que estén concebidas para ser trasladadas varias veces mientras estén en funcionamiento”. Se descarga en el siguiente link: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:C:2011:364:0009:0013:ES:PDF
 
(4) Los datos e imágenes del equipo HS 1000 se han obtenido y se pueden consultar en la web de la empresa noruega Hammerfest Strom:
 
(5) Los datos e imágenes del proyecto GESMEY se han obtenido y se pueden consultar en la web de la Universidad Politécnica de Madrid y, también, en una entrevista realizada al catedrático Amable López Piñeiro de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navales de Madrid:

 

 

(6) Se han buscado los datos de los equipos y se ha preparado el artículo técnico después de analizar una noticia en la web de la revista técnica EOLUS, que cita como fuente al diario Deia y que comenta el proyecto de investigación y desarrollo (I+D) de IBERDROLA implementado en los fondos marinos de Escocia.