updated 3:21 PM CET, Dec 9, 2016

Conversión de la Energía Termal del Océano (OTEC)

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otec visión de un uso futurista

Las instalaciones se basan en la diferencia de temperatura, de al menos 20 grados, entre la superficie y el fondo de los océanos

El calor de los océanos podría abastecer de energía a todo el mundo, producir agua dulce y alimentos o combatir el cambio climático

diseño  de una planta OTEC en el océano Utilizar el océano como un gigantesco colector de energía solar térmica es el objetivo del sistema denominado "Conversión de la Energía Termal del Océano" (OTEC). Sus defensores aseguran que podría cubrir las necesidades energéticas de todo el mundo y ofrecer otras aplicaciones. El calor oceánico podría utilizarse para sistemas de aire acondicionado, desarrollar granjas agrícolas y piscifactorías, producir agua dulce desalada, extraer minerales o luchar contra el cambio climático. A pesar de su potencial, las instalaciones de OTEC se mueven a nivel experimental o en fase de proyecto. Pero los costos crecientes de los combustibles fósiles y el interés por las energías ecológicas han revivido hoy en día su interés.

El sistema de OTEC pretende aprovechar el calor oceánico como una fuente energética ecológica. Sus defensores aseguran que es constante y permanente, a diferencia de otras energías renovables, como la eólica o la fotovoltaica. Pero no vale cualquier zona: estas instalaciones se basan en la diferencia de temperatura, de al menos 20 grados, entre la superficie y el fondo de los océanos. Estas condiciones se producen en las áreas costeras tropicales. La eficiencia de este sistema es muy baja: se estima entre un 1% y un 7% como máximo.

A pesar de estas limitaciones, su potencial es enorme. Según estimaciones del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) de EE.UU., en un día medio, 60 millones de kilómetros cuadrados de los mares tropicales absorben una cantidad de radiación solar equivalente en energía a unos 250 millones de barriles de petróleo. Si el 0,1% de esa energía solar almacenada podría convertirse en energía eléctrica, podría abastecerse en más de 20 veces el consumo total de electricidad de EE.UU.

Gráfico OTEC aplicación en océanos

La Ocean Energy Council, una organización sin ánimo de lucro para el aprovechamiento de la energía oceánica, calcula que con el 1% de la energía generada por la OTEC se cubriría entre 100 y 1.000 veces el consumo eléctrico actual mundial.

Los expertos distinguen tres tipos de sistemas de OTEC:

Ciclo cerrado: el agua caliente de la superficie del mar es bombeada con un intercambiador de calor que vaporiza un fluido con un punto de ebullición bajo (amoníaco o freón). El vapor en expansión mueve un turbo-generador y origina electricidad. El agua fría del fondo del mar es bombeada a través de un segundo intercambiador de calor, que convierte de nuevo el vapor en líquido.

Ciclo abierto: el agua caliente se coloca en un recipiente de baja presión para que hierva. El vapor en expansión impulsa una turbina conectada a un generador eléctrico. El vapor de agua se condensa de nuevo en un líquido por la exposición a bajas temperaturas de las aguas profundas del océano. Este vapor es dulce, casi puro, ya que la sal ha quedado depositada en el recipiente.

Híbrido: combina las características de los dos sistemas anteriores. El agua caliente se introduce en una cámara de vacío para su evaporación, con un método similar al de ciclo abierto. El vapor de agua evapora un líquido de bajo punto de ebullición en un circuito de ciclo cerrado que mueve una turbina para producir electricidad.

Aprovechar el calor de las fumarolas

El calor de los océanos podría utilizarse de otras formas. El Sistema de Recuperación Hidrotermal Marshall es una iniciativa para aprovechar el calor de las fumarolas oceánicas. Las elevadas temperaturas de estos volcanes submarinos calentarían un fluido que sería conducido por una tubería a la superficie. La energía térmica contenida en el líquido sería extraída para generar electricidad.

Marshall Hydrothermal Recovery System


Otras posibles aplicaciones del sistema

Uno de los inconvenientes de estas instalaciones podría transformarse en una ventaja. La creación de plancton y la subida de agua fría podrían aprovecharse para refrigeración y para el desarrollo de granjas agrícolas y de acuicultura. La planta experimental de Hawai utiliza estos recursos en el aire acondicionado y para diversos cultivos. Los expertos de este laboratorio han demostrado que los salmones y las langostas crecen más rápido con estos nutrientes. En cuanto a las posibilidades agrícolas, los experimentos de esta planta hawaiana han permitido el cultivo de algas comestibles y de más de cien tipos diferentes de frutas y vegetales.

central térmica oceánica en Hawaii La electricidad generada en estas plantas se podría utilizar para producir otros combustibles y productos, como hidrógeno, amoniaco o metanol. Las instalaciones de OTEC de ciclo abierto o híbridas pueden producir grandes cantidades de agua dulce. En teoría, una instalación de 2 megavatios podría producir unos 4.300 metros cúbicos de agua desalada diarios.

Otra posibilidad sería el aprovechamiento del potencial minero de los océanos. La idea consistiría en extraer los 57 elementos contenidos en sales y otras sustancias y disolverlos en una solución.

Algunos expertos hablan del potencial de estas instalaciones en la lucha contra el cambio climático. Un artículo de 2007 de la revista Nature sugería la idea de utilizar bombas para llevar el agua desde las profundidades y secuestrar el dióxido de carbono (CO2). Se estima que una planta de OTEC optimizada para este objetivo podría secuestrar 10.000 toneladas de CO2 por cada megavatio producido al año.

Proyectos de OTEC en el mundo

En la actualidad, la tecnología de OTEC se mueve de manera experimental o en fase de proyecto. La crisis del petróleo de la década de los setenta supuso su época dorada, con la creación de varias instalaciones. Superada la crisis, el apoyo a estas plantas desapareció. Los costos crecientes de los combustibles fósiles y la atracción por las energías ecológicas han revivido hoy en día su interés. El año pasado, por primera vez mucho tiempo, el Departamento de Energía de EE.UU. otorgó una subvención a proyectos de OTEC.

otec en Hawaii Una de las iniciativas más destacadas corresponde al Laboratorio de Energía Natural de Hawai, creado en 1974 por el Gobierno estadounidense con el fin de impulsar este sistema. En 1979, sus responsables, con el apoyo de varios socios privados, producían por primera vez energía eléctrica en red con un sistema de OTEC de ciclo cerrado en mar abierto. La instalación se ubicaba en un barco a dos kilómetros y medio de la costa de Hawai y generaba energía para cubrir la iluminación y los sistemas eléctricos del buque.

En 1984, el Instituto de Investigación de Energía Solar de EE.UU. (el NREL hoy día) desarrolló un evaporador vertical para convertir agua de mar tibia en vapor de baja presión para plantas de ciclo abierto. En 1993, la planta experimental de ciclo abierto de Keahole Point, en Hawai, produjo 50 kilovatios (kW) de electricidad. En 1999, el Laboratorio de Energía Natural lograba 250 kW con su central piloto de ciclo cerrado, la mayor instalación de este tipo puesta en funcionamiento hasta la fecha.

Tras una década de trabajo, la compañía Tokyo Electric Power culminó en 1981 una planta de ciclo cerrado en la isla de Nauru, en el Océano Pacífico central. La instalación generaba unos 120 kW, de los que 90 se utilizaban para consumo propio y el resto para suministrar electricidad a una escuela y otros lugares de la isla. En la India, el Instituto Nacional de Tecnología del Océano puso en marcha una planta piloto, pero se paralizó por falta de financiación.

En el ámbito académico, diversos países han demostrado un interés creciente. Japón, a pesar de carecer de áreas de potencial OTEC, ha trabajado en esta tecnología para exportarla a otras regiones. El Instituto de Energía Oceánica de la Universidad de Saga ha logrado varios premios por sus avances. En Filipinas, el Departamento de Energía ha trabajado con expertos japoneses para seleccionar 16 posibles sitios de OTEC. Taiwán y varios países europeos también han explorado este sistema como parte de su estrategia energética a largo plazo. En Puerto Rico, varios expertos han señalado las posibilidades de una zona a dos millas de las costas de Maunabo. Diversas empresas privadas estadounidenses también han planteado la idea de una planta de OTEC, pero por el momento se encuentra en fase de proyecto.

Antecedentes históricos

Jacques-Arsene D'ArsonvalLa idea de convertir el calor del océano en energía no es nueva. El primero en proponerla fue el físico francés Jacques-Arsene d'Arsonval en 1881. La primera instalación de OTEC fue construida en Cuba en 1930 por un estudiante de Arsonval, Georges Claude. La instalación produjo 22 kW de energía, suficiente para abastecer a dos hogares modernos de tipo medio. En 1935, Claude construyó otra planta a bordo de un buque de 10.000 toneladas de carga amarrada frente a las costas de Brasil. El mal tiempo y las olas la destruyeron antes de que pudiera generar energía. En 1956, científicos franceses diseñaron una instalación de OTEC para Abidján (Costa de Marfil), pero sus elevados costes impidieron su construcción.

Desafíos que se deben superar

La OTEC requiere grandes inversiones de dinero. Expertos del Pacific International Center for High Technology Research han estimado que una planta comercial de cinco megavatios podría costar entre 80 y 100 millones de dólares.

diagrama del proceso OTEC
Las tuberías tienen que ser amplias y llegar a varios miles de metros de profundidad para lograr la diferencia de temperatura necesaria. El mantenimiento de la instalación es delicado, ya que hay que luchar contra la corrosiva agua salada y la materia orgánica que deteriora los tubos y demás componentes. Las condiciones meteorológicas adversas de las zonas tropicales, como tormentas o huracanes, pueden acabar con estas instalaciones. Los defensores de la OTEC argumentan que la tecnología no sería un problema, sino, una vez más, el coste: la industria petrolera ha hecho frente a estos problemas durante décadas y sólo habría que invertir en soluciones similares.

El posible impacto ambiental de la OTEC es otro motivo de debate. Los nutrientes en el agua fría de las profundidades podrían ayudar a prosperar a las granjas de acuicultura, pero también a otros organismos no deseados. El bombeo de miles de millones de litros de agua de las profundidades podría alterar las condiciones de estas zonas, en las que también hay vida. Los posibles derrames del amoniaco o el freón utilizados en el sistema, o de la sal producto de la evaporación del agua, deberían ser tenidos en cuenta. Las plantas OTEC podrían también constituir una amenaza para la pesca o la explotación minera futura.

Algunos expertos señalan el riesgo de que estas instalaciones pudieran modificar las condiciones meteorológicas, al igual que los sistemas de geoingeniería. Si la temperatura superficial del océano se altera, aunque sólo sean unas pocas décimas de grado, es posible que se desvíe el curso de las tormentas tropicales.

El aprovechamiento de la energía y del resto de posibles aplicaciones es otro desafío. La mayoría de las plantas de OTEC se instalarían en zonas tropicales de alta mar, lejos de los consumidores. Esta ubicación también podría dar pie a conflictos legales sobre su propiedad y explotación. Algunos expertos sugieren que sean consideradas islas artificiales.

Sus defensores argumentan que como todo sistema experimental, los comienzos son muy costosos. El desarrollo tecnológico y la subida de los precios de los combustibles fósiles, así como sus otras posibles aplicaciones, podrían hacerlo más competitivo y reducir su impacto ambiental.

Enlaces:   OTEC News    Fuente: ALEX FERNáNDEZ MUERZA,  CONSUMER EROSKI