Aprovechando Ocean Power[

Hola gente bio, aqui un nuevo articulo para nuestro weblog sobre novedades de ecologia, tiempo , reciclable, medio ambiente y otros numerosos temas que os gustaran

Aprovechando Ocean Power[

Foto: Grempz[

Foto: Grempz[

Los océanos del mundo son una vasta fuente no explotada de energía renovable limpia, confiable y predecible. ¿Podría esta energía ayudar a reemplazar los combustibles fósiles y ser una solución al cambio climático??[

Alt-Energy-logo-snip1Los humanos han estado tratando de aprovechar la energía oceánica durante siglos, comenzando con un ingeniero francés llamado Pierre-Simon Girard en 1799. Según la Agencia Internacional de Energía, el golpe constante de las olas y el flujo y reflujo de las corrientes de marea, así como otras propiedades del océano, si se aprovechan. Eso es más que el consumo de energía actual del mundo de casi 20,000 TWh[

El Instituto de Investigación de Energía Eléctrica estima que las olas que se rompen a lo largo de la costa de los EE. UU. Podrían generar 2.640 TWh cada año. Pero dado que el transporte marítimo, la pesca, las operaciones navales o las preocupaciones ambientales tienen prioridad en ciertas áreas, la cantidad de energía que es “recuperable” se estima en 1,170 TWh al año, casi un tercio de la cantidad de electricidad que consume Estados Unidos cada año.[

La energía es inherente al movimiento de las olas oceánicas, a la diferencia de temperatura entre las aguas superficiales cálidas y las aguas profundas más frías, a la disparidad en la salinidad entre el agua dulce y la sal, y en las corrientes y mareas marinas. La Agencia Internacional de Energía estima que la energía de las olas podría producir de 8,000 a 80,000 TWh al año; la energía térmica del océano podría producir 10,000 TWh; La energía osmótica (por diferencias de salinidad) podría producir 2.000 TWh y las mareas y las corrientes marinas podrían producir 1.100 TWh. La energía térmica del océano, la energía osmótica, las corrientes marinas y algunos tipos de ondas consistentes podrían producir.[

Foto: Steve Corey[

Foto: Steve Corey[

Las áreas con mayor potencial de energía de las olas son el noroeste del Pacífico y Alaska en los Estados Unidos, y el Reino Unido y Escocia. Las olas impulsadas por el marea que corren a lo largo de las costas de China, Corea y partes de Europa son las más prometedoras para el poder dinámico de las mareas (ver más abajo), mientras que los océanos tropicales a lo largo del ecuador son los mejores lugares para explotar la energía térmica del océano.[

Los investigadores han desarrollado una variedad de diseños y dispositivos para utilizar la energía del océano. Aquí hay algunos ejemplos.[

Wave Energy[

Boya de fuente puntual[

Boya de fuente puntual[

Boya amortiguadora de puntos – Una boya flotante está anclada a una base estabilizadora en el fondo marino. A medida que la boya sube y baja con las olas, mueve un generador en el eje que conecta la boya a la base, creando electricidad. La electricidad se bombea a un dispositivo de recolección que mueve la electricidad a la red en tierra.[

Atenuador de superficie – Este dispositivo tiene múltiples brazos que flotan en la superficie. La ondulación de las ondas crea un movimiento de flexión en las juntas conectadas a las bombas hidráulicas que impulsan un generador, produciendo electricidad. La electricidad se transporta a la costa a través de un cable bajo el mar[

Oscilante columna de agua – Se construye una estructura de hormigón con una cámara cerrada y una abertura debajo del nivel del mar. A medida que las olas entran a través de la abertura, el nivel del agua en la cámara aumenta, forzando el aire sobre ella a través de una turbina conectada a una abertura superior en la cámara. El flujo de aire impulsa la turbina que genera electricidad. Cuando la onda baja, el aire vuelve a succionar en la cámara inferior, girando la turbina en la dirección opuesta y generando electricidad.[

Dispositivo superior – Esta estructura puede estar en tierra o flotar en la costa. Captura ondas que lo rompen en un depósito de almacenamiento. Las olas luego pasan a través de una turbina en una rampa que genera electricidad a medida que las olas pasan a través del mar[

Alfombra de olas – Una membrana flexible se extiende a lo largo del fondo del océano y se mueve hacia arriba y hacia abajo a medida que las olas corren sobre ella, empujando el agua de mar hacia una tubería de descarga a través de bombas verticales conectadas a la parte inferior de la membrana. El agua a presión de la tubería impulsa una turbina en tierra que puede generar electricidad. La alfombra captura el 90 por ciento de la energía de las olas (en comparación con los paneles solares que solo capturan el 20 por ciento de la energía del sol).[

Oscilante convertidor de aumento de onda[

Oscilante convertidor de aumento de onda[

Oscillating Wave Surge Converter El dispositivo tiene un extremo fijado a una estructura o al fondo del mar y otro que se mueve a medida que las olas lo empujan. El movimiento obliga a un pistón a entrar y salir, conduciendo agua a presión a través de tuberías a una turbina en tierra que produce electricidad.[

Energía térmica oceánica[

El setenta por ciento de la energía del sol que llega a la Tierra aterriza en el océano y la mayoría se captura en las capas superficiales del océano como calor. La diferencia de temperatura entre las aguas superficiales cálidas y las aguas profundas más frías, que generalmente es de al menos 20 ° C, puede generar electricidad.[

OTEC_working_principle[

Tanto el agua de mar tibia como el fría se bombean a intercambiadores de calor que separan los diferentes fluidos. El amoníaco, que tiene un punto de ebullición bajo de temperatura ambiente, se alimenta a un intercambiador de calor. El agua de mar tibia en un intercambiador de calor adyacente hierve el amoníaco para crear vapor. El vapor presurizado pasa a través de una tubería para hacer funcionar una turbina conectada a un generador que produce electricidad. Después de que el vapor de amoníaco sale de la turbina, baja a través de una tubería hacia una cámara rodeada de tubos de agua de mar fría. El vapor de amoníaco se enfría y vuelve a ser líquido para que pueda continuar el ciclo.[

Poder osmótico[

La tecnología de energía osmótica se basa en el fenómeno natural de que el agua con una baja concentración de sal busca una mayor concentración de sal. Cuando las aguas de diferente salinidad se encuentran en la desembocadura de un río y se combinan para alcanzar una salinidad uniforme, liberan energía. Las centrales eléctricas osmóticas replican esta ocurrencia usando ósmosis que separa un tanque de agua dulce de un tanque de agua salada con una membrana semipermeable que permite el paso del agua dulce, pero no el agua salada. El agua dulce se introduce en el lado del agua salada, igualando la salinidad y elevando la presión del agua en el tanque de agua salada. Esa presión se usa para conducir una turbina que produce electricidad.[

Mareas y corrientes[

Aluvión de mareas en Nampo, Corea del Sur. Foto: David Stanley[

Aluvión de mareas en Nampo, Corea del Sur. Foto: David Stanley[

Aluvión de mareas – Una estructura similar a una presa está construida por una bahía, una laguna o un río. Durante la marea alta, la presa retiene el agua. Cuando las compuertas se abren para dejar que el agua fluya, las turbinas en las compuertas generan electricidad a medida que el agua pasa. Cuando la laguna se llena, el proceso se invierte, generando más electricidad.[

Poder de marea dinámico – Se construye una presa de 30 o más kilómetros de largo perpendicular a la costa y está equipada con muchas turbinas. Una barrera paralela a la costa en el extremo más alejado de la presa ayuda a intensificar la presión del agua a ambos lados de la presa. El agua a presión se conduce a través de las turbinas en la presa. Una presa de 40 kilómetros podría contener 2.000 turbinas de 5 MW cada una, produciendo 10 GW de electricidad, suficiente para alimentar millones de hogares.[

Turbina de corriente de marea – Una turbina alta (como una turbina eólica) anclada a una base, se coloca en el fondo del mar. Las corrientes de marea mueven los rotores, generando electricidad. Cuando la marea baja, los rotores retroceden y continúan generando electricidad. La electricidad se envía a la red en tierra a través de un cable.[

[

La energía oceánica tiene un potencial significativo como recurso de energía renovable, pero está décadas atrás de otras formas de energía renovable porque enfrenta numerosos desafíos.[

Los dispositivos de acero o estructuras de hormigón deben resistir el constante golpeteo de las olas y la corrosión del agua salada.[

“Cualquier cosa en el océano es difícil. Es un ambiente implacable. Parte del problema es que el océano es más áspero porque la energía es más densa “, dijo Klaus Lackner, científico principal del Centro Lenfest de Energía Sostenible del Instituto de la Tierra y director del Centro de Emisiones Negativas de Carbono y profesor de ingeniería sostenible en la Universidad Estatal de Arizona.. Aunque Lackner no trabaja directamente con la energía oceánica, ha pensado mucho en su potencial como una solución al cambio climático.[

Si la industria de la energía oceánica se va a ampliar, los dispositivos no deben utilizar materiales difíciles de obtener o ser demasiado complejos; deben ser fáciles de mantener y económicos. Según el Centro Nacional de Energía Renovable Marina del Noroeste, que investiga la tecnología de energía de las olas, “los desafíos tecnológicos clave están asociados no solo con la generación y salida eléctrica, sino también con sistemas mecánicos, amarre y anclaje, supervivencia y confiabilidad, previsibilidad (pronóstico de ondas) e integración de la energía generada en la red eléctrica existente “[

Destacante de superficie[

Destacante de superficie[

A nivel mundial, hay cientos de diseños diferentes para la conversión de energía de las olas, pero pocos han sido probados.[

“Todavía no estamos seguros de cuál es el mejor tipo de convertidor de energía de onda”, dijo Ted Brekken, profesor asociado en sistemas de energía en la Universidad Estatal de Oregón y codirector de la Instalación de Sistemas y Renovables de Wallace. “Es complicado, porque algunos pueden capturar más energía, pero otros pueden ser más baratos o más robustos”. La capacidad de convertir energía de manera efectiva no es lo único importante. Tenemos que ver el costo / beneficio “[

En términos de costo, la industria de la energía oceánica se ve afectada por el mercado energético general. “En este momento, la energía de las olas es de tres a cinco veces más cara que el viento”, dijo Brekken. “Dado que el fracking y el gas natural son relativamente económicos, es difícil para todas las demás formas de energía competir”[

También hay impactos ambientales a considerar. Los productos químicos utilizados en recubrimientos anticorrosión o grasa para la maquinaria pueden filtrarse a las aguas oceánicas. Las partes móviles de los dispositivos pueden dañar la vida silvestre residente o migratoria; e incluso las instalaciones estáticas pueden alterar el comportamiento de reproducción y alimentación si los animales intentan evitar los dispositivos. El enredo en cables o amarres también es una amenaza para la vida silvestre. Los campos electromagnéticos generados alrededor de los cables pueden causar cambios en el comportamiento, la migración o la reproducción. El ruido de los dispositivos también puede interferir con el comportamiento y afectar la audición o los nervios, ya que el sonido viaja fácilmente en el agua. La iluminación en dispositivos, necesaria para guiar barcos o aviones, puede atraer criaturas, impactando el comportamiento normal.[

La vida silvestre puede ser atraída por los dispositivos como lo son para esta boya regular.[

La vida silvestre puede ser atraída por los dispositivos como lo son para esta boya regular.[

Brekken y sus colegas estudiaron los impactos ambientales de los dispositivos de conversión de energía de las olas, como fugas de aceite, campos electromagnéticos, el dispositivo físico en sí y líneas de amarre. Y debido a que todo lo que se sienta en el agua se coloniza, observaron el impacto del “biofouling” en el comportamiento de la vida marina local. “No se descubrió nada que tuviera un impacto ambiental profundamente preocupante”, dijo. “Los efectos eran bastante típicos de otros problemas de embarcaciones marinas, como embarcaciones y boyas de navegación. Por lo tanto, las estrategias para lidiar con los impactos son similares… como llevar cosas al dique seco para limpiarlas, o enterrar o proteger líneas para tratar los campos electromagnéticos “[

Los ecosistemas también pueden verse afectados. Al alterar o eliminar la energía del entorno físico, los dispositivos pueden cambiar el flujo de agua, lo que puede afectar la calidad del agua, la altura de las olas, la entrega de nutrientes y el transporte natural de sedimentos que garantiza la protección costera. Estos impactos eventualmente podrían alterar las redes alimentarias y la estabilidad del ecosistema.[

Aprovechar las olas podría afectar el transporte de sedimentos. Foto: NASA[

Aprovechar las olas podría afectar el transporte de sedimentos. Foto: NASA[

Lackner está preocupado por los impactos de alterar las corrientes locales en las que podrían basarse ecosistemas enteros. “Para cuando saque una fracción de energía de las olas, tendrá un efecto en las corrientes oceánicas”, dijo. “Todas las áreas podrían verse afectadas. Las olas vienen de muy lejos. Si los interceptas a mitad de camino, digamos en Hawai, las olas en la orilla serán más pequeñas. … Y con la energía térmica del océano, está trayendo agua fría a la superficie, cambiando las condiciones de la superficie, lo que tendrá un impacto en los nutrientes y el dióxido de carbono “[

“En algunos lugares, la energía del océano podría ser increíblemente ventajosa”, dijo Lackner. “Pero es una idea tonta pensar que podríamos manejar el mundo en él. Llegaríamos a un punto en el que… estaríamos empujando más allá del límite de lo que es ambientalmente aceptable”[

Se han intentado y archivado varios intentos de energía oceánica. En Portugal, la primera planta de energía de olas comerciales del mundo cerró en 2009 porque era demasiado difícil de mantener. Una pequeña planta de energía osmótica experimental en Tofte, Noruega, cerró en 2014 porque no era económicamente factible. Ocean Power Technologies, una compañía que desarrolla energía de olas, había planeado un proyecto de energía de olas a gran escala en la costa de Oregón en 2014, pero no pudo recaudar suficiente dinero.[

Pero también hay algunas historias de éxito.[

El aluvión de mareas más grande del mundo ha operado en el lago Sihwa, Corea del Sur, desde 2011. La central eléctrica de 12.7 kilómetros produce 254MW de potencia.[

Turbina en Strangford Lough. Foto: HandW[

Turbina en Strangford Lough. Foto: HandW[

La primera turbina de marea a escala comercial del mundo se instaló en 2008 en Strangford Lough, una gran entrada marítima en Irlanda del Norte. La instalación de turbina de 1.2MW ha estado produciendo electricidad desde entonces.[

La prueba del primer proyecto de energía de olas de EE. UU. Comenzó en 2016 en el sitio de prueba de energía de olas de la Marina en Kaneohe Bay, Hawai. Comprende dos boyas de diferentes diseños a media milla a una milla de la orilla; uno produce 18KW de electricidad, mientras que el otro produce 4KW[

Y hay planes para grandes proyectos nuevos.[

China ha emitido un plan quinquenal para desarrollar energía oceánica a partir de mareas, olas y diferencias de temperatura. Se está planificando un proyecto dinámico de energía de marea de $ 40 mil millones propuesto por ingenieros holandeses a lo largo de la costa entre Xiamen y Shantou. El objetivo es construir una presa de 60 a 100 kilómetros de largo que contenga 4.000 turbinas para generar 15 GW de electricidad.[

MeyGen, con sede en el Reino Unido, está desarrollando la primera instalación de energía de marea multiturbina del mundo. Inicialmente, se desplegarán cuatro turbinas en un estrecho al norte de Escocia. Si tiene éxito, hay planes para 100 turbinas más en los próximos 10 años, suficientes para generar 398MW de electricidad.[

Estados Unidos ha invertido alrededor de $ 334 millones en investigación de energía marina en los últimos 10 años, pero el Reino Unido y Europa han invertido más de $ 1 mil millones, según el Consejo de Energía Marina.[

Brekken dijo que el Departamento de Energía de EE. UU. Tiene un programa activo de energía del agua que presenta solicitudes de propuestas, ofrece apoyo en el desarrollo de tecnología y fomenta las colaboraciones entre universidades, pero la cantidad en dólares para energía oceánica es mucho menor que la de otras fuentes de energía renovables. La Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del Departamento de Energía también promueve la innovación en la industria con su Premio Wave Energy, cuyo objetivo es desarrollar dispositivos de conversión de energía de olas más eficientes y reducir sus costos.[

“Necesitamos suficiente apoyo para que la industria y las empresas sobrevivan el tiempo suficiente para llevar sus productos al agua”, dijo Brekken. “Necesitamos años de experiencia en el agua”[

clima oceánico[

Lackner cree que no podremos tomar suficiente energía del océano para enfrentar el cambio climático sin afectar críticamente el medio ambiente y el clima, ya que los océanos juegan un papel fundamental en la regulación del clima global. “Si hay un lugar donde podría hacer que la energía oceánica funcione y contribuiría de cinco a 10 por ciento a la descarbonización general de la sociedad, eso sería bueno”, dijo. “Esta podría ser una fuente óptima de energía en algunos lugares, pero no puede ser lo suficientemente grande como para satisfacer las necesidades de consumo humano”. No será lo suficientemente grande como para ser un jugador importante en el manejo del cambio climático “[

Mientras tanto, el Programa de Colaboración de Tecnología de Sistemas de Energía Oceánica, una colaboración intergubernamental entre países enfocados en desarrollar energía oceánica que sea ambientalmente racional, tiene como objetivo aumentar la capacidad de energía oceánica para satisfacer el 25 por ciento de las necesidades mundiales para 2050, lo que ahorraría casi mil millones de toneladas de CO2 emisiones.[

Salvar[


Deja un comentario