11 de noviembre de 2010

Resumen de la presentación realizada por el profesor Rodrigo Cienfuegos sobre energía Mareomotriz


La energía del mar se divide en dos, la provocada por el oleaje y la provocada por las mareas. La energia mareomotriz se remite al segundo tipo de energía y es la que intenta aprovechar el ingeniero Rodrigo Cienfuegos de la Universidad Católica. Aquí un breve resumen de su presentación.
(miércoles 10 de nov en la facultad de ing de la UC)

Las mareas son un cambio periódico del nivel del mar, están influidas por fuerzas astrales como la luna y el sol, de hecho el 80% de ellas son explicadas por los movimientos de la luna. Los niveles del mar en la costa chilena constan de 2 mareas altas y dos mareas bajas cada día, estas son producidas por un forzante que depende de la interacción luna-tierra. El nivel del mar depende, además, de la ocasión del año, por ejemplo, al momento de presentarse la luna llena las mareas, en general, son más bajas. Caso contrario es la luna nueva, periodo en el que las mareas aumentan considerablemente.

La marea puede propagarse como una onda, el 20% de las mareas se explica por esta razón. Las masas de agua se mueven por diferencias de presión a través de un gradiente de concentración. Sectores en donde la marea esta baja, tiende a ser compensados por sectores de mayor nivel de agua, esto provoca un continuo movimiento de las aguas.


Estos movimientos de agua suceden alrededor de un punto específico con un tipo de movimiento descrito por el efecto Coriolis, similar a lo que sucede al rotar un vaso que con agua en su interior. Esto explica como agua gira con ciertas velocidades en torno a un punto, la distancia de ciertos volúmenes de agua respecto al punto de giro define la velocidad del agua. Otro punto a considerar es que las mareas tienen un comportamiento periódico, esto significa que repiten sus parámetros cada cierto tiempo, esto es una característica importante a considerar, pues, con ciertas condiciones de terreno y ubicación geografía, las corrientes son más rápidas y más aptas para la extracción de energía.

En el canal de Chacao existe una corriente aproximada de 4 [m/s] y presenta un periodo de aproximadamente 12 hrs variando la intensidad y dirección. La importancia de esto radica en que los fluidos en movimiento generan una potencia que depende de su densidad, su superficie de medición y de su velocidad, por lo que la potencia alcanzada por las corrientes en el canal de Chacao es significativa. Aunque las velocidades de las mareas son bastante menores que las del aire, la potencia que alcanza es mucho mayor, pues la densidad del agua es aproximadamente 1000 veces mayor a la del aire.

Esta potencia es la que se intenta aprovechar para la obtención de energía mareomotriz, este proyecto presenta como ventaja que son mecanismos de extracción de energía limpia, renovable y no contaminante. Además las mareas son predecibles, esto ayuda a optimizar ciertos procesos de extracción. Junto con esto una turbina eólica de 40 mts. de diámetro puede generar 1 MW con una capacidad máxima de 25%, en cambio una turbina para extracción de energía mareomotriz de 15 mts. Aprox. puede llegar a producir 1 MW y su capacidad máxima siempre es superior al 30% (estimado).

A pesar de esto existen aún desafíos que son necesarios considerar, como el límite de extracción de energía pues los mecanismos de extracción pueden cambiar la hidrodinámica de las mareas afectando en cierta medida el equilibrio de las corrientes marinas. Las consecuencias ambientales, en esto se incluye el desarrollo de la vida marina, y las posibles invasiones de pequeños organismos a los sistemas de hélices, esto presenta importancia para el futuro desarrollo plantas generadoras de energía que deberían implementarse. La construcción y mantención del equipamiento pues aun no está terminada la tecnología para comenzar con la extracción de energía. También desafíos en torno a los posibles problemas para las rutas de los navegantes.
Históricamente se ha realizado solo un proyecto de esta índole en el mundo, consistía de una gran represa cerca de la desembocadura de un rio, similar a las hidroeléctricas, esta represa creaba una diferencia de concentración de agua y causaba una corriente. Este proyecto no fue replicado por sus graves consecuencias para la vida marina y a las gradientes de salinidad de las aguas.

Como hasta ahora no existe extracción para este tipo de energía, para la implementación del proyecto son necesarios turbinas que aun no están del todo diseñadas, existen varios prototipos en el mundo y se esta estudiando la construcción de muchas más. Estos prototipos se separan en dos. Las turbinas con eje horizontal, similares a la de los molinos de viento y las turbinas con eje vertical. Las turbinas con eje horizontal necesitan ser cambiadas de posición respecto a la dirección de la corriente de agua, en cambio las turbinas de eje vertical no necesitan este tipo de tratamiento.

Otro tema importante a considerar es el tipo de anclaje de la turbina. El agua ejerce una gran fuerza contra la estructura que puede llegar a ceder si no se toman las precauciones pertinentes y mientras más energía es capaz de obtener, mayor es la fuerza que debe ser capaz de soportar la estructura. Para esto se están diseñando varios tipos de enganche.

El primero de estos es el anclaje de gravedad, similar a la de algunas represas, la turbina se sostendría por su propio peso. Monopila que consiste en el empotramiento de la estructura al fondo marino mediante un solo pilar. Multipila consiste en el empotramiento de varios pilares al fondo marino. Flotante que por mecanismos de flotación y anclajes al fondo se mantiene a una altura determinada.

América del norte tiene la mayor cantidad de energía mareomotriz aprovechable, correspondiente a 3TWh por año aproximadamente. En chile la capacidad aprovechable de esta energía es de 2.5 TWh por año siendo el estrecho de Magallanes el lugar más apto para la generación de esta energía en el mundo (similares son en algunas partes de Canadá).

El proyecto promete un mapa energético que considere los lugares del país más aptos para la generación de esta energía considerando profundidad del agua, cercanía a red eléctrica, cercanía a puertos, vida marina, distancia de la costa y costes de estimados de implementación. Una evaluación de la tecnología disponible en el mundo para la realización del proyecto. La generación de herramientas y métodos computacionales que ayuden al entendimiento de las mareas, así como un estudio científico que permita implementar políticas públicas en torno a la utilización de la energía mareomotriz en Chile.

Debemos implementar un desarrollo tecnológico con ayuda social que sea relevante a nivel mundial, tomar el mando como pueblo Chileno de este proyecto. Chile es uno de los mejores países para la generación de energías renovables y de este tipo en el mundo. Por esto la oportunidad tiene que ser tomada hoy y debe ser tomada por los chilenos, no se debe esperar a que un inversionista extranjero comience a hacer el trabajo.

Felipe Vera

3 comentarios:

Isi dijo...

Qué interesante tu resumen. Gracias por compartirlo con todos!!!

Anónimo dijo...

No considera el autor o el profesor el Estudio
Garrad-Hassan encargado por el Ministerio de
Energía ?, porque muchas de las incógnitas que
plantea están reflejadas en dicho estudio.-

Rodrigo Cienfuegos dijo...

El resumen no es un reflejo fiel de la presentación que fue en todo caso bastante general.

El estudio de Garrard-Hassan si está considerado, pero éste se trata de un análisis muy preliminar con estimaciones iniciales de los recursos disponibles en oleaje y mareas en Chile. Los datos ahí presentados en ningún caso permitirían iniciar proyectos de inversión serios. Es necesario reducir la incertidumbre respecto a i) recursos y variabilidad, ii) consideraciones ambientales, iii) tecnologías, iv) condiciones de mercado y barreras.

Existe un proyecto Fondef que estamos iniciando que se focalizará en afinar información para pensar en utilizar parte de la energía de corrientes mareales del Canal de Chacao ver :

http://diario.elmercurio.com/2010/11/08/ciencia_y_tecnologia/ciencia_y_tecnologia/noticias/573D9A41-9F65-4C31-837B-7F4C36D44AFC.htm?id={573D9A41-9F65-4C31-837B-7F4C36D44AFC}

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