Docencia 5: Foro: Describe el estado del arte una de las tecnologías o un tipo de aprovechamiento energético de las fuentes que están en el mar

Estado del arte tecnologías o un tipo de aprovechamiento energético de las fuentes que están en el mar

Introducción

El océano es una de las mayores fuentes de energía renovable disponibles en el planeta. Las energías marinas destacan por su alta capacidad para generar energía de forma constante y predecible, además de tener un bajo impacto visual en comparación con otras tecnologías. Estas características las convierten en una opción atractiva para diversificar la matriz energética y contribuir a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. En los últimos años, los avances tecnológicos han permitido que estas fuentes pasen de simples prototipos experimentales a proyectos piloto y, en algunos casos, a aplicaciones comerciales.

Arte de las tecnologías de aprovechamiento energético marino

Energía mareomotriz

La energía mareomotriz aprovecha el movimiento periódico de las mareas, originado por la interacción gravitacional entre la Tierra, la Luna y el Sol, para la generación de electricidad. Su desarrollo tecnológico incluye principalmente presas mareomotrices y turbinas de corriente mareal instaladas en el medio marino. Actualmente, esta tecnología cuenta con aplicaciones comerciales que validan su funcionamiento; sin embargo, su expansión se ve limitada por los altos costos de inversión y los posibles impactos ambientales a nivel local. [1]

Energía undimotriz (olas)

La energía undimotriz aprovecha el movimiento de las olas, cuya potencia energética típica oscila entre 20 y 70 kW por metro de frente de ola, dependiendo de la ubicación y las condiciones del mar. Las tecnologías más utilizadas incluyen columnas de agua oscilante, boyas flotantes y dispositivos articulados, que operan generalmente con frecuencias de ola entre 5 y 15 segundos. Aunque el potencial energético es elevado, estas tecnologías aún se encuentran en fase de prueba y demostración, con eficiencias de conversión que varían aproximadamente entre 25 % y 40 %. Los principales desafíos se relacionan con la resistencia mecánica de los equipos ante condiciones marinas extremas y la reducción de costos de mantenimiento.

Energía de corrientes marinas

La energía de corrientes marinas aprovecha el flujo continuo del agua mediante turbinas submarinas, similares a los aerogeneradores, pero diseñadas para operar en un medio de mayor densidad. Las velocidades típicas de las corrientes aprovechables se sitúan entre 1 y 3 m/s, lo que permite alcanzar densidades de potencia del orden de 0,5 a 5 kW/m². Los sistemas comerciales y piloto presentan potencias unitarias que varían aproximadamente entre 100 kW y 2 MW, con eficiencias de conversión cercanas al 35 %–45 %. Esta tecnología destaca por su alta previsibilidad; sin embargo, su desarrollo aún enfrenta desafíos relacionados con la instalación, el mantenimiento submarino y los costos asociados.

Energía térmica oceánica (OTEC)

La energía térmica oceánica (OTEC) aprovecha la diferencia de temperatura entre las aguas superficiales cálidas y las aguas profundas frías del océano para generar electricidad. Para que el sistema sea viable, se requiere un gradiente térmico mínimo de aproximadamente 20 °C, condición típica de regiones tropicales. Las plantas OTEC operan mediante ciclos abiertos, cerrados o híbridos, con potencias unitarias que generalmente oscilan entre 1 y 10 MW en proyectos piloto. Debido a las limitaciones termodinámicas, la eficiencia del sistema es relativamente baja, del orden del 2 % al 5 %; sin embargo, ofrece la ventaja de una generación continua. Los principales retos tecnológicos están asociados a los altos costos de infraestructura y a la complejidad de la instalación en aguas profundas.

Energía por gradiente salino (energía azul)

La energía por gradiente salino, también conocida como energía azul, aprovecha la diferencia de concentración de sales entre el agua dulce de los ríos y el agua electricidad. Las tecnologías más estudiadas son la ósmosis retardada por presión (PRO) y la salada del mar para generar electrodiálisis inversa (RED). El potencial energético teórico del gradiente salino puede alcanzar valores cercanos a 1–2 MW por kilómetro de desembocadura, mientras que las plantas piloto desarrolladas presentan potencias del orden de kW a pocos MW. Las eficiencias actuales se sitúan aproximadamente entre 20 % y 30 %, dependiendo del tipo de membrana utilizada. A pesar de su elevado potencial, esta tecnología aún se encuentra en fase experimental, siendo la mejora de materiales y la reducción de costos los principales desafíos para su aplicación comercial.

Tipo de aprove4chamiento de central Mareomotriz de La Rance (Francia)

Ubicada en la desembocadura del río Rance, en Francia, es una de las centrales de energía marina más emblemáticas y una de las primeras en operar a escala comercial en el mundo. Aprovecha el desnivel generado por las mareas para producir electricidad de manera continua y predecible.[2]

Las turbinas operan tanto en el llenado como en el vaciado del estuario, aprovechando el flujo bidireccional de la marea. La energía mecánica del agua se transforma en energía eléctrica mediante generadores síncronos, que luego es elevada de tensión para su integración a la red eléctrica nacional.

Tabla descriptiva  

Esta central demuestra que la energía mareomotriz es una opción técnicamente viable y confiable a largo plazo, ya que ha operado durante varias décadas con un alto nivel de disponibilidad. Sin embargo, su aplicación se limita a zonas donde existe una gran amplitud de marea y requiere una inversión inicial elevada para su implementación.

Conclusiones

En la actualidad, las energías marinas —como la mareomotriz, la undimotriz, la energía de corrientes y la OTEC— aportan menos del 1 % de la generación eléctrica a nivel mundial, con una participación estimada cercana al 0,05 %. Aunque este aporte aún es reducido, estas tecnologías son consideradas estratégicas debido a su alta predictibilidad y estabilidad de generación, lo que las diferencia favorablemente de otras fuentes renovables como la solar y la eólica.

Un aspecto especialmente relevante de la energía mareomotriz es que su producción puede predecirse con varios años de anticipación, ya que depende directamente del comportamiento astronómico de las mareas. Esta alta previsibilidad la convierte en una de las pocas fuentes renovables cuyo comportamiento es comparable al de las centrales convencionales, lo que supone una ventaja importante para la planificación operativa y la estabilidad de los sistemas eléctricos.

Bibliografía

[1] International Renewable Energy Agency (IRENA), Energía marina: tecnologías, costos y perspectivas, Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos, 2023.

[2] J. López, M. García y R. Martínez, “Estado actual y perspectivas de las tecnologías de energía marina”, Revista Iberoamericana de Energías Renovables, vol. 15, no. 2, pp. 45–58, 2021.