Los Pilares de la Energía – El Agua

publicado el 30 Dic, 2013 Blog Tecnología energética

  El agua. Ese elemento mágico sin el cual la vida no podría existir en nuestro planeta. Biológicamente, todos los seres vivos dependemos íntegramente de esta sustancia de la que estamos compuestos en un 70%. Sin embargo, hoy en día, los seres humanos utilizamos el agua para algo más, la utilizamos para generar energía.

  La motivación de este artículo es dar a conocer las múltiples vías que existen actualmente para extraer energía del agua en su entorno natural (ríos, mares y océanos). Vías que son muy interesantes de explotar de cara a la conservación de nuestro planeta y, más aún, sabiendo que las energías marinas esconden unos 93.000 teravatios-hora, que es aproximadamente la mitad de energía que consume la humanidad actual.

  Comencemos mostrando una clasificación general de los diferentes modos de aprovechamiento de la energía de ríos, mares y océanos, según la tipología de energía extraída (imagen 1).

  En un primer grupo global, se denomina Energía Hidráulica a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de una corriente o salto de agua. Dentro de este grupo nos encontramos con la energía Undimotriz, energía procedente de las corrientes marinas y energía Mareomotriz. Veamos las primeras.

  En primer lugar, la energía Undimotriz se basa en el aprovechamiento de la energía contenida en el movimiento de las olas. Energía que proviene de las corrientes de aire que, en rozamiento con la superficie del agua, producen cierto arrastre en esta, construyendo, poco a poco, una ola energéticamente aprovechable. Fundamentalmente, existen dos tecnologías para extraer la energía del oleaje: los dispositivos de generación fijos y oscilantes. Siendo consciente de que existen muchos tipos de instalaciones dentro de estas tecnologías, procederé a mostrar la pareja más característica de cada tipo.

  De izquierda a derecha y de arriba a abajo tenemos, las tecnologías de Columna Oscilante de Agua (OWC) y Wave Roller, como dispositivos de generación fijos, y las tecnologías Pelamis y Wave Dragon, como dispositivos de generación oscilantes (imagen 2).La tecnología OWC genera electricidad en un proceso de dos etapas. En primer lugar, al llegar la ola, ésta presiona el aire que se encuentra en la columna adosada al dique, de tal forma que éste asciende hacia arriba de la columna. Y en segundo lugar, cuando la ola se retira, el aire de la columna es succionado hacia abajo por el vacío creado. Estas dos etapas hacen mover una turbina Wells que, conectada a un alternador, genera electricidad.

  La tecnología Wave Roller se basa en la colocación de una serie de placas planas sujetas por un eje móvil que recogen la energía cinética de las olas bajas, almacenándola en pistones y transformándola en electricidad mediante un generador unido a cada unidad.

  La tecnología Pelamis (serpiente de agua, en griego) se trata de una larga estructura cilíndrica que genera energía a partir del movimiento amónico de la parte flotante del dispositivo. En otras palabras, atendiendo a la tercera ilustración de la imagen 2, se puede intuir cómo a partir del movimiento del oleaje, esta colosal serpiente metálica es capaz de flexionarse, elevando y descendiendo sus articulaciones. Y es posible acumular este movimiento vertical en las juntas de cada cilindro, donde a través de motores hidráulicos, se transforma en electricidad.

  Finalmente, presentamos el sistema Wave Dragon, que es una tecnología undimotriz de última generación, pionera en la extracción de energía en alta mar. Se trata principalmente de una plataforma flotante que almacena el agua de las olas en un embalse situado por encima del nivel del mar, para luego evacuarla a través de un sistema de turbinas que, conectadas a un alternador, generan corriente eléctrica.

  Volviendo a nuestra clasificación general, en segundo lugar nos encontramos con la energía de las corrientes marinas. Básicamente, se colocan una serie de rotores de flujo abierto en el fondo del mar para aprovechar la energía cinética de dichas corrientes marinas. Esto no es más que una derivación de los ya comentados en anteriores artículos, turbinas de viento o aerogeneradores.

  Y el tercer tipo de energía hidráulica es la energía Mareomotriz, la cual se basa en el aprovechamiento de la energía procedente del movimiento de las mareas. Esto se consigue mediante el aprisionamiento del agua de marea alta en un embalse, para cuando al descender el nivel del mar, el agua se libere fluyendo en sentido inverso a través de un conjunto de turbinas que generan electricidad. Una extensión de este último tipo de tecnología se consolida en las llamadas Centrales Hidroeléctricas, las cuales son una evolución natural de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda. Estas enormes instalaciones constan de una gran presa hidráulica que colecta agua procedente de las lluvias o del cauce de un río para, una vez llegado a cierto nivel, descargar la presa haciendo circular el agua aguas abajo de la misma, generando electricidad a su paso por el grupo de turbinas (imagen 3).

  Por último, abordamos el segundo grupo global en cuanto a generación energética a partir de agua se refiere. De nuevo nos encontramos con una subdivisión: energía Maremotérmica, de origen térmico y energía Azul, de origen químico. Veamos la primera.

  Denominamos energía Maremotérmica a aquella energía que es capaz de extraerse mediante una máquina térmica situada entre un foco caliente (temperatura superficial del agua) y un foco frío (temperatura del agua a una determinada profundidad). Notar que no existe ninguna diferencia cualitativa entre éste y el ciclo termodinámico de una Central Termosolar, un concepto también visto en anteriores publicaciones (imagen 4).

Finalmente, nos queda por mostrar el tipo de energía menos conocido de todos: la energía Azul. Este tipo de energía de origen químico se obtiene debido a la diferencia de concentraciones salinas entre agua dulce (ríos) y agua salada (mares y océanos). Es en las desembocaduras de los ríos donde se instalan las plantas osmóticas para poder aprovechar tan valioso y desconocido recurso que nos brinda la Naturaleza. La magia de este tipo de tecnología reside en que, al poner en contacto el agua dulce y salada a través de una membrana semipermeable (que deja pasar el agua pero no las sales), aparece un flujo de agua dulce que intenta rebajar la concentración de sales del depósito salado (imagen 5). Esto, en contra de lo que pudiéramos intuir, ocasiona un creciente desnivel hidráulico o aumento de presión que puede ser utilizado por una turbina para generar electricidad.

  Desde tiempos inmemorables el agua ha hecho posible la vida y la supervivencia de nuestra especie, sin embargo, a través de la evolución del conocimiento humano en forma de ciencia y de técnica, ahora podemos también utilizarla para generar energía de una manera eficaz, sobria y, lo que es más importante, sostenible de cara a nuestro planeta y a futuras generaciones.

Bibliografía:
Miguélez Pose, F.: “La Energía que Viene del Mar”. Ed. Estudios Marítimos (2009).
Apuntes de Tecnología Eléctrica. Ingeniería Superior Industrial. Departamento de Ingeniería Eléctrica. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Sevilla.
Apuntes de Máquinas Hidráulicas. Ingeniería Superior Industrial. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Sevilla.
 
Recursos Electrónicos: 
Web de UNESA (Asociación Española de la Industria Eléctrica): www.unesa.es
Web del IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía): www.idae.es
Web de la compañía Pelamis Wave Power: www.pelamiswave.com

1 comentario

  1. POR UNA MADRE TIERRA VIVA lucho por conservar esta tierra bendita y si hay que cuidar el agua que cómo esta la contaminación de la tremenda devastación con tanta basura y químicas que se vierten en las agua INTERESANTE documento y aprende a cómo cuidarla