¿Podría el agua del mar convertirse en la principal fuente de energía renovable para los puertos?

Cuando un edificio está equipado con placas solares, uno es capaz de identificar al instante los ángulos rectos y las superficies reflectantes de estos dispositivos usados para recolectar energía solar. Lo mismo ocurre con las estructuras fácilmente identificables de las turbinas eólicas que suelen decorar los horizontes de campos llanos y mares navegables en todo el mundo.

Estos inventos gestores de energía son bien conocidos por la opinión pública y suelen ser utilizados por ciudades, países y, cómo no, puertos. De hecho, la producción de energía a partir de fuentes renovables gana importancia para los puertos año tras año.

Se anuncian nuevos proyectos solares y eólicos con regularidad, por ejemplo, el parque eólico marino más grande del mundo que se está construyendo en estos momentos. La obra terminará durante el 2020 frente a la costa oriental del Reino Unido y producirá energía suficiente para abastecer a un millón de hogares.

Pero los puertos tienen una oportunidad única de aprovechar la energía de una fuente que les rodea en abundancia: el agua del mar. En una época en la que la energía renovable se ha convertido en una prioridad, los puertos están explorando todas las opciones para acumular energía hidráulica.

Debido al movimiento y la composición del agua, los puertos pueden usarla como fuente de energía de varias formas. Todas estas vías están siendo exploradas exhaustivamente para garantizar que la energía hidráulica se aproveche al máximo.

Energía undimotriz
Aprovechar las olas como fuente de energía renovable es tal vez la opción con más variedad de infraestructuras y nuevas tecnologías. A continuación, se listan unos cuantos ejemplos de nuevas soluciones para generar energía a partir del movimiento de las olas.

Algunos de estos dispositivos también se podrían utilizar para mitigar los estragos causados por condiciones climáticas extremas, que cada vez afectan más a las infraestructuras portuarias debido al cambio climático.

Eco Wave Power - Flotadores hidráulicos
A medida que las olas avanzan hacia la costa, la tecnología flotante de Eco Wave Power, en resumidas cuentas, transforma la oscilación ascendente-descendente de las olas con un mínimo de 0,5 metros de altura en energía limpia.

Entremos en detalles: en los flotadores se comprimen y descomprimen pistones hidráulicos para transmitir fluido hidráulico biodegradable a acumuladores en tierra firme donde se almacena el fluido comprimido. La liberación de este fluido a presión pone en marcha un motor hidráulico que hace rotar el generador de energía limpia. Por último, se transmite la electricidad a una red eléctrica mediante un convertidor.

Wello Oy - El dispositivo “pingüino”
La innovación de Wello Oy consiste en un dispositivo “pingüino” que se encaja en un recipiente flotante que evita que la maquinaria entre en contacto con el agua. El movimiento giratorio del “pingüino” se deriva del movimiento de las olas (puede resistir olas de hasta 18 metros de altura) y se transforma en electricidad que va directa a la red.

Esta tecnología se considera eficiente y fácil de utilizar, ya que solo requiere estar conectado a amarres y a la red eléctrica y se puede monitorear a distancia.

Seabased - WEC
La tecnología de boyas de Seabased consiste en conversores de energía undimotriz (WEC por sus siglas en inglés) que flotan sobre la superficie en el interior de boyas que siguen el movimiento de las olas para generar energía eléctrica. Entonces, un conmutador subacuático transforma esta energía cinética en electricidad apta para ser transmitida a la red.

El diseño de la solución de Seabased es altamente modular, es decir, se pueden incorporar aumentos o expansiones con facilidad. Todo esto permite planificaciones más flexibles y reduce el riesgo de inversión.

Oscilla Power - Triton
Triton es otro tipo de WEC. Se trata de un dispositivo de energía de onda de dos cuerpos. A diferencia de varios WECs más convencionales, el flotador de superficie de Triton reacciona a varios tipos de movimientos de ola (balanceo, oscilación vertical, cabeceo...), lo que permite captar energía en una gran variedad de condiciones oceánicas.

Estas soluciones, junto con otras disponibles en el mercado, ayudan a los puertos a aprovechar el movimiento de la superficie del océano. Pero los movimientos que ocurren debajo de la superficie requieren de otros métodos.

Energía mareomotriz
La energía mareomotriz es una energía renovable prometedora ya que, a diferencia de la solar o la eólica, es predecible. Depender de una fuente de energía natural como ésta es, cuanto menos, fiable en lo que a calendarios se refiere.

La turbina de mareas es la herramienta principal que transforma el movimiento del agua procedente de los cambios de marea en electricidad. Se trata de un tipo de molino submarino propulsado por los cambios en el nivel del agua entre la marea alta y baja.

¿Cómo afecta esta tecnología al mundo real? Para hacernos una idea, un proyecto exitoso de turbina submarina en Escocia logró abastecer cerca de 4.000 hogares de energía en el último año, un hito importante para proyectos mareomotrices de esta índole. Logró, en otras palabras, 24,7 gigavatios hora (GWh) de energía renovable predecible para la red nacional.

Aunque existen proyectos de este tipo en lago Sihwa en Corea del Sur o la Central de Energía Mareomotriz Piloto en Jiangxia, China, ninguno se acerca al éxito que ha cosechado el proyecto de turbina escocés. Sin embargo, la turbina de mareas es cara de construir y por tanto no es un método muy desarrollado a día de hoy. Pero eso no significa que no dejen de aparecer nuevas tecnologías.

Las presas mareomotrices son controladas por una central eléctrica y constan de tres partes: la presa en sí, que retiene el agua durante la marea alta; la esclusa, que deja pasar el agua, y, por último, la turbina y el generador. Además, las esclusas se suelen dejar abiertas durante la marea alta y cerradas durante la marea baja, lo que lleva a cambios en el nivel del agua y genera por tanto más energía.

Por otro lado, tenemos las hidrolianas, que son como las turbinas eólicas pero submarinas, y que convierten energía cinética en electricidad.

Y, por último, tenemos la energía mareomotriz dinámica, que en teoría es capaz de explotar los flujos de marea. Este método todavía está en desarrollo, pero debería permitir a los puertos entender mejor la relación entre los flujos de marea, el potencial y la energía cinética.

Todo esto depende de que el agua es casi 1.000 veces más denso que el aire, lo que hace que la obtención de energía por estos métodos sea altamente atractiva. Conforme pase el tiempo, es probable que los puertos cada vez aprendan más sobre la energía mareomotriz y su capacidad de crear energía útil.

Energía de las corrientes marinas
Del mismo modo que las mareas, las corrientes también son un tipo de energía hidráulica con cierta predictividad y que se puede acumular de forma parecida.

Ya que las corrientes dependen del movimiento de las mareas, se puede asumir que se tratan de corrientes formulaicas.  Sin embargo, cuando tomas en consideración factores adicionales como el viento y la circulación termohalina, se vuelven menos predecibles. Pero eso no significa que los puertos rehúyan la posibilidad de usar estos movimientos de agua como una forma de energía natural.

Aquí, las turbinas submarinas vuelven a formar parte del debate sobre cómo convertir esta energía cinética en electricidad. Esta tecnología de corrientes ha sido diseñada para resistir flujos intensos de hasta 5 m/s y a profundidades de 100 metros debajo de la superficie.

Las turbinas se pueden aguantar gracias a la gravedad, con pivotes o con pilotes, según las características de las hidrolianas, apuntan desde ANDRITZ, creadores de tecnologías de este tipo para países de todo el mundo, pasando por Austria, Brasil, China y los EEUU.

Sus sistemas avanzados de cabeceo de velocidad variable y sistemas de guiñada para góndolas optimizan la captación de energía del flujo y reflujo de las corrientes, así como su software de control automático que controla un sistema de monitorización autónomo.

CrowdEnergy está llevando a cabo otro proyecto colosal de esta naturaleza. Su objetivo es encontrar una forma práctica y responsable de substituir combustibles fósiles y energía nuclear por energía obtenida de las corrientes marinas.

Estas soluciones, junto con otras disponibles en el mercado, ayudan a los puertos a aprovechar el movimiento de la superficie del océano. Pero dicho movimiento requiere de otros métodos debajo de la superficie. Algunos cuestionan si estos dispositivos serán capaces de resistir condiciones meteorológicas extremas que conlleven grandes oleajes. Por ejemplo, la Borrasca Gloria causó severos estragos a lo largo de las costas españolas y estos dispositivos tal vez habrían resultado dañados por estas condiciones extremas.

Por eso se están investigado y desarrollado tecnologías para obtener energía debajo de la superficie.

Explorando la energía geotérmica marina
Demos un paso atrás y fijémonos en otro tipo de energía hidráulica. Algunos experimentos con la energía geotérmica marina permitirían a los puertos recolectar agua que se encuentra bajo la superficie terrestre y usarla como fuente de energía. Por ejemplo, para calentar hogares o producir vapor.

Este tipo de tecnología aprovecharía la diferencia de temperatura entre el agua cálida de la superficie y el agua fría del fondo del mar. Tiene un enorme potencial para los pueblos costeros, dado que podrían beneficiarse el 40% de las poblaciones que viven a menos de 40 kilómetros de la costa.

El agua del mar es bombeada por tubos de un kilómetro de largada hasta las instalaciones costeras, donde se usan termocambiadores y bombas caloríficas para crear mecanismos de calentamiento y enfriamiento.  Algunos obstáculos como las temperaturas del agua han supuesto un reto para el desarrollo de este modo de recolección, pero la comunidad científica se ha centrado en combinar la energía térmica marina con otras formas de energía renovable para hacerla más efectiva.

Podemos encontrar un ejemplo práctico de esta tecnología en los Países Bajos, donde la Autoridad Portuaria de Rotterdam, en colaboración con Shell Geothermal BV, ha hecho importantes avances en sus investigaciones sobre la energía geotérmica marina.

Como parte del acuerdo ecológico sobre Energía Geotérmica Ultra Profunda (UDG por sus siglas en inglés), la subsuperficie del sector occidental del puerto de Rotterdam ha sido estudiada a fondo y el puerto ahora en teoría está listo para dar los primeros pasos de cara a aprovechar la energía geotérmica con el fin de generar energía.

El puerto de Rotterdam y Shell Geothermal BV también han recibido permisos de exploración del Ministerio de Economía de los Países Bajos, y ambos ahora empiezan a planear el siguiente paso de su misión.

«Si podemos extraer geotérmico de la tierra en forma de agua caliente, podría ser una buena fuente de energía renovable, especialmente para la producción de vapor para las industrias. Además, una vez se haya enfriado tras su paso por las industrias, el agua podría usarse para calentar hogares e invernaderos mediante una red de calefacción regional».
Autoridad Portuaria de Rotterdam

Éste es tan solo uno de varios ejemplos de cómo estas nuevas tecnologías están siendo explotadas por los puertos a día de hoy. Pero con el coste elevado que conllevan estas tecnologías, la pregunta sigue siendo: ¿serán las tecnologías de energía hidráulica una prioridad portuaria en los próximos años?