Download Las energías del mar

Las ENERGÍAS
del mar
Andrés Fernando Osorio Arias. Ingeniero Civil. Doctor en Ciencias
y Tecnologías Marinas. Docente e investigador del Departamento
de Geociencias y Medio Ambiente de la Facultad de Minas de la
Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín. Director del grupo
de investigación OCEANICOS. www.oceanicos.unalmed.edu.co
[email protected]
Pablo Agudelo Restrepo. Ingeniero Civil. Magíster en Ciencias y
Tecnologías Marinas. Grupo de Investigación en Oceanografía e
Ingeniería Costera Oceánicos, Universidad Nacional de Colombia.
[email protected]
Luis Otero. Oceanógrafo. Doctor en Ciencias y Tecnologías Marinas.
Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas (CIOH).
Profesor de la Universidad del Norte.
[email protected]
Julio Correa. Ingeniero Mecánico. Doctor en Ingeniería Mecánica.
Universidad Pontificia Bolivariana.
[email protected]
Santiago Ortega. Ingeniero Civil. Magíster en Ingeniería de Recursos
Hidráulicos. Grupo de Investigación en Oceanografía e Ingeniería
Costera Oceánicos, Universidad Nacional de Colombia. Profesor de la
Escuela de Ingeniería de Antioquia.
[email protected]
Las energías del mar
INTRODUCCIÓN
En años recientes, debido a la volatilidad de los precios del petróleo
y a la preocupación por la emisión de gases de efecto invernadero,
se presenta una carrera de alcance mundial por incentivar la
investigación, la promoción, el desarrollo y el aumento del uso de
formas nuevas y renovables de energía y de tecnologías avanzadas
y novedosas que sean ecológicamente racionales. La energía
marina tiene un papel protagónico por su inmenso potencial,
pero no cuenta con un estado de desarrollo tan avanzado como
otro tipo de energías renovables, como el viento o la energía solar.
Sin embargo, se están haciendo esfuerzos en este sentido por parte
de países que cuentan con un nivel avanzado de industrialización,
con recursos marinos interesantes y que buscan usar tecnologías
limpias para generar energía eléctrica. En todo el mundo existen
empresas privadas y universidades que investigan y trabajan
fuertemente para desarrollar tecnologías eficientes, robustas y
económicas que puedan convertirse en una alternativa real.
En Colombia se han hecho algunos esfuerzos para identificar el
recurso marino en lugares específicos, pero un estudio completo
del potencial nacional no se había realizado nunca. La creación
del Centro de Investigación e Innovación en Energía (CIIEN), en
línea con las políticas de investigación, desarrollo e innovación
de alcance municipal, regional y nacional, generó la oportunidad
para que el Grupo de Oceanografía e Ingeniería Costera —
Oceánicos—de la Universidad Nacional de Colombia, el Grupo de
Automática y Diseño (A+D) de la Universidad Pontificia Bolivariana
y el Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas
(CIOH) de la Dirección General Marítima (DIMAR) se unieran para
trabajar conjuntamente y determinar de forma confiable este
potencial, y así avanzar en el aprovechamiento de la energía de
los océanos en Colombia. Siendo conscientes de que los mayores
avances en energía marina se han realizado en el exterior, para
este proyecto se conformó un grupo de asesores internacionales
de primer nivel para garantizar resultados sólidos y confiables, y
por eso se contó con la experiencia y el criterio de la Universidad
de Cantabria (España), la Heriot-Watt University de Edimburgo y
el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de
Ensenada (CICESE) de Baja California.
2
Las energías del mar
El presente trabajo es el resultado de la primera de cuatro fases
concebidas en un proyecto más amplio, cuyo objetivo final es
la operación de una planta piloto de generación de energía
eléctrica a partir de recursos marinos, adecuada a las condiciones
oceanográficas colombianas, con un bajo impacto ambiental,
técnicamente eficiente y económicamente viable. Las fases del
programa son:
Fase 1. Identificación, caracterización y priorización del potencial
energético del mar en los litorales colombianos. Incluye revisión
de tecnologías existentes para el aprovechamiento y las
mediciones, y su adaptabilidad a las condiciones colombianas.
Fase 2. Estudios de prefactibilidad técnica, económica y
ambiental de los mejores sitios para el aprovechamiento
energético del mar en Colombia.
Fase 3. Diseño y construcción de una planta piloto.
Fase 4. Fase de monitoreo, seguimiento y modificación durante
la operación.
¿POESÍA O REALIDAD?I
Cuando el exceso de trabajo o el caos de las ciudades nos
desgastan y nos sentimos descargados, acostumbramos visitar
el mar para descansar y recuperar energías. ¿Acaso los océanos
tienen energía? Claro que sí, el océano recibe la mayor cantidad de
la energía solar que llega al planeta y esta se manifiesta en diversos
fenómenos naturales como el viento, las olas, los huracanes o las
corrientes marinas. Un viaje desde la superficie del mar hasta sus
profundidades permite ver cuáles son las energías que podemos
encontrar como alternativa para el futuro.
Lo primero es entender que debemos dejar de depender de los
combustibles fósiles como fuentes de energía. Las emisiones de
carbono, el calentamiento global, el petróleo como un bien escaso
con altísimos costos de explotación y los problemas geopolíticos
son razones más que suficientes para repensar el modelo de
3
Las energías del mar
desarrollo y de consumo de energía, y aquí es donde las energías
renovables que ofrece el mar cumplen un rol muy importante.
Colombia, con sus dos litorales extensos y una gran superficie
oceánica, tiene un gran potencial para generar energía eléctrica
con fuentes marinas. Nuestro país es pionero en este campo
gracias a un estudio apoyado por el Centro de Investigación e
Innovación de Energía, CIIEN, y llevado a cabo entre 2010 y 2011.
¿A quién beneficiará esta energía? Usaremos estas técnicas como
una solución energética para zonas no interconectadas, con el
fin de proporcionar a las poblaciones humanas más marginadas
acceso a energía eléctrica que mejore sus condiciones generales
de vida.
A escalas nacional y regional, esperamos que, al poder usar
adecuadamente las diferentes energías que nos ofrece el océano,
podamos convertirnos en proveedores de energías alternativas
como el mejor ejemplo de un país que apuesta por la diversidad y
por esquemas de desarrollo sostenible y de energías verdes.
Energía eólica marina y de las olas
Cuando el sol calienta la atmósfera se generan diferencias de
temperatura que son las directas responsables de la formación de
las corrientes atmosféricas, es decir, corrientes de viento. Este es
el primer recurso que se puede aprovechar, y es conocido como
energía eólica marina. Es como la energía eólica convencional,
pero con la diferencia de que las turbinas deben estar en el mar, lo
que crea retos gigantes para la ingeniería.
Pero cuando miramos a una escala geográfica más grande
vemos que el viento sopla sobre la superficie del mar, generando
pequeñas ondas que comienzan a viajar a través de la superficie
del océano; este es un segundo recurso, la energía de las olas, que
a veces es usado directamente por los surfistas para cabalgarlas
—o por el ciudadano común para disfrutar de su sonido, que se
convierte en un arrullo.
Energía cinética y potencial del mar
El viento que sopla sobre la gran piscina que es el mar genera
corrientes oceánicas que viajan por todo el planeta. Algunas van
4
Las energías del mar
por las profundidades, llevando nutrientes, y son las autopistas
de las especies, pero otras viajan muy cerca de las costas. Dichas
corrientes o velocidades de flujo se pueden transformar en energía
eléctrica.
Por otro lado, está la Luna, en ese cortejo permanente que tiene
ciclos diarios —las pleamares y las bajamares—, mensuales y
anuales. Esas relaciones hacen que el mar se mueva suavemente
de manera vertical, y a esto lo llamamos mareas astronómicas. Ese
dejarse fluir sobre las costas también genera corrientes de marea;
todo esto sumado es lo que llamaríamos energía cinética.
Hay lugares del mundo, como Normandía en Francia o las Islas
Orcadas en Escocia, donde la influencia de los astros puede
hacer que la marea suba en vertical hasta quince metros. Si
multiplicamos esta información por las grandes extensiones de
geoformas costeras, podríamos imaginarnos un gran tanque o
embalse natural, dispuesto a proveernos energía. Este es el cuarto
recurso, que se llama energía potencial del mar.
Energía maremotérmica y de gradiente salino
Cuando el sol calienta la superficie del mar, este calentamiento se
combina con las corrientes oceánicas que traen masas de agua
fría desde otros confines de la tierra, y entre la superficie y el
fondo aparecen diferencias de temperatura. Podemos hacer uso
de este tipo de energía maremotérmica (también llamada OTEC
por sus siglas en inglés, Ocean Thermal Energy Conversion), cuyo
principio de aplicación es simple: tenemos, por una parte, agua
fría y otra más caliente, y en medio debemos poner un dispositivo
que convierta esa diferencia de temperatura en trabajo mecánico
y este en energía eléctrica. Por otra parte, podemos aprovechar la
energía de gradiente salino (de presión osmótica o energía azul).
Esta tiene un nombre deslumbrante; para los que ven las series
de ciencia ficción, la energía azul podría ser esa que traen los
alienígenas para compartirla con los humanos… pero no, aún no,
la energía azul se produce cuando hay un encuentro entre el agua
dulce y el mar, cuya consecuencia es una marcada diferencia de
salinidad (o densidad). Igual que en el ejemplo anterior, se trata
de aprovechar este encuentro, esta unión, esta consumación, este
affaire entre el río y el mar.
5
Las energías del mar
Cuando se tienen dos soluciones de agua a diferentes
concentraciones de sal, ellas tratan de mezclarse para equilibrarse.
Esto causa el proceso conocido como ósmosis, que es cuando el
agua pasa a través de una membrana permeable, y es la razón por
la cual los dedos se arrugan cuando nos metemos mucho tiempo
al mar. Esto ocurre porque en el mar hay mayor concentración de
minerales que en nuestro cuerpo, y entonces el agua sale para
que la concentración en nuestro cuerpo sea igual a la de afuera.
Cuando se va el agua, los dedos se arrugan.
Las membranas son muy utilizadas en la industria de la
desalinización de agua. Para desalinizar agua es necesario aplicar
mucha energía para forzar a que el agua pase a través de una
membrana, porque lo hace en el sentido contario a la ósmosis (el
gradiente salino lo hace en el mismo sentido). Si hay agua dulce y
agua salada separadas por una membrana, el agua dulce trata de
pasar al lado del agua salada. Y si están en un espacio confinado,
la presión aumenta hasta alcanzar 120 metros de columna de
agua. Este aumento de presión es suficiente para que, con un
caudal determinado, se pueda generar energía eléctrica de la
misma manera que se hace con la hidroeléctrica convencional,
donde el agua a presión mueve una turbina. Esto se llama ósmosis
retardada por presión (o PRO por sus siglas en inglés). Aunque hay
varias formas de aprovechar las diferencias de salinidad, la PRO es
la tecnología con el estado más avanzado de desarrollo.
Allí está el reto para Colombia, que posee mares salinos como el
Caribe y está bañado por grandes ríos, como el Magdalena, el Sinú
o el Atrato. En este sistema vemos el mayor potencial para generar
energía.
Resultados del potencial energético del mar
para Colombia
En la primera fase de este proyecto se identificaron y priorizaron
las oportunidades más interesantes, y se ha empezado a definir
la ruta a seguir para que la energía marina sea una realidad en
Colombia. Los resultados más importantes que se encontraron en
el estudio de los fenómenos oceanográficos estudiados son:
6
Las energías del mar
1. Oleaje
En términos de oleaje, se modelaron los promedios mensuales y
trimestrales en los litorales Caribe y Pacífico y en el archipiélago
de San Andrés y Providencia. En el Caribe, de acuerdo con la
estacionalidad climática de la zona, el oleaje más fuerte (5-7
kilovatios por metro de frente de onda) se manifiesta en los meses
de diciembre a abril, coincidiendo con la época seca en el país.
En esta época, la energía eléctrica tiene precios más elevados
porque los niveles de los ríos y los embalses disminuyen, la
generación hidroeléctrica se reduce significativamente y la
demanda de energía es suplida por las centrales termoeléctricas,
lo que aumenta considerablemente el precio de la energía, y por
consiguiente el oleaje podría ser un complemento importante. Los
sitios con mayor potencia del oleaje, y que se encuentran cerca de
centros poblados importantes con puertos, están en las cercanías
de Barranquilla y Santa Marta. En el Pacífico, se encontró que, si
bien los valores de energía (3-4 kilovatios por metro de frente de
onda) son menores que los máximos del Caribe, se mantienen a lo
largo del año, lo que hace que sean una opción interesante para el
abastecimiento de las zonas no interconectadas (aquellos lugares
que no están conectados al sistema de transmisión nacional), como
Bahía Solano o Nuquí (ver figura 1). En San Andrés y Providencia,
los valores de oleaje son demasiado bajos para pensar en un
proyecto.
Los mapas generados muestran la disponibilidad espacial del
recurso. Para cuantificar las variaciones temporales se generaron
series de oleaje basadas en la modelación computacional a modo
de boyas virtuales, y a estas se les hicieron tratamientos estadísticos.
Una revisión de las fichas muestra que la información generada
y presentada es coherente con los mapas energéticos y con la
información de las boyas oceanográficas en aguas colombianas
(ver figura 2).
Si una central de energía funcionara en las épocas de verano,
podría convertirse en un complemento importante para el
sistema, reduciría emisiones de gases de invernadero y podría
vender energía a muy buenos precios. Podría convertirse en un
proyecto viable únicamente para atender la demanda en estas
épocas. Bajo este enfoque, y considerando que en los meses
de diciembre a abril el recurso de oleaje es más abundante, los
7
Las energías del mar
puntos más interesantes para estos proyectos serían las ciudades
de Barranquilla y Santa Marta, ya que son ciudades grandes
con conexión a la red, con buenos valores de energía de oleaje
y con puertos desde donde se pueden coordinar fácilmente los
mantenimientos y los transportes.
En el Pacífico, la persistencia del oleaje a lo largo del año se convierte
en una alternativa interesante para el abastecimiento de las zonas
no interconectadas. A pesar de que a lo largo de la costa Pacífica
colombiana hay muchas de estas zonas, un proyecto de esta
magnitud requiere grandes inversiones, por lo que debe enfocarse
en poblaciones relativamente grandes, con una demanda de
energía suficiente para justificar el proyecto. Por eso los lugares
más interesantes para esto son las poblaciones de Nuquí, Bahía
Solano y El Valle, que son importantes centros ecoturísticos de la
región.
2. Mareas
Desde el principio del proyecto se definió que, en caso de
aprovecharse la marea para la generación energética, se utilizarían
las corrientes de marea o energía cinética. El otro enfoque, el de
cerramientos grandes, como la central de La Rance, fue descartado
de entrada porque tiene grandes impactos ambientales debido
a los requerimientos de infraestructura, en una zona donde esta
es escasa y hay muchas áreas naturales protegidas, como es el
Pacífico colombiano.
Debido a las condiciones geográficas y de conexión, este tipo de
aprovechamiento energético sería posible solamente en las bahías
de Tumaco y Buenaventura, ya que otros sitios del país tienen muchas
restricciones ambientales. Para cuantificar el potencial se realizaron
modelaciones de la marea astronómica y la marea meteorológica en
dichas bahías, usando un modelo que simula las velocidades de las
corrientes en una bahía, de acuerdo a la variación de la marea. Las
modelaciones muestran que las velocidades son muy bajas como
para aprovechar las corrientes de marea. En el mejor de los casos, se
encuentran velocidades del orden de 0.8 metros por segundo, muy
por debajo de las velocidades que se consideran factibles, que son del
orden de 2 metros por segundo. Por esta razón, un aprovechamiento
de las corrientes de mareas para Colombia no sería comercialmente
viable y esta opción se descarta.
8
Las energías del mar
Sin embargo, a raíz de conversaciones recientes con nuestros
asesores internacionales, se ha considerado usar este esquema de
energía potencial pero a menor escala. Es decir, que no se contemple
el cerramiento total de un estuario, sino de una pequeña fracción
del mismo en cercanías de infraestructura existente. Con esto
se harán pequeños aprovechamientos en las zonas que tengan
población que lo requieran. Y, a pequeña escala, se reducirán los
costos de conexión e infraestructura y los impactos ambientales.
La tecnología existente para este esquema de aprovechamiento
es tecnología probada y comercialmente disponible. Se pensó
que podría ser una muy buena alternativa para Buenaventura; sin
embargo, los costos de las obras civiles hacen que este proyecto
sea inviable.
3. Corrientes
Para las corrientes se hacen modelaciones computacionales en
aguas territoriales del país. Las corrientes máximas en las cuencas
marítimas colombianas son del orden de 70 centímetros por
segundo, por lo que este recurso podría no ser el más adecuado
para explotación energética, ya que se recomiendan corrientes
mayores a 1.5 metros. Por tal razón, se confirma lo que se había
planteado en informes anteriores: la generación de energía usando
las corrientes marinas no es factible en el país (ver figura 3).
El principal problema es que las corrientes generalmente se
encuentran muy lejos de la línea de costa, por lo que los costos de
conexión y construcción hacen que cualquier aprovechamiento
sea inviable. Otro de los problemas es la alta variabilidad de
muchas de las corrientes a lo largo del año.
4. Gradiente de temperatura
Es posible generar energía usando la diferencia de temperatura
(también llamado gradiente de temperatura) entre el agua
caliente en la superficie y el agua fría del fondo. El agua del fondo
se bombea desde las profundidades y para ello se usa un motor de
calor (ver figura 4, donde se muestra un esquema de la tecnología
OTEC que se puede usar).
Al ser Colombia un país tropical, las aguas superficiales mantienen
las temperaturas cálidas a lo largo del año, con lo cual el
aprovechamiento de las diferencias de temperatura está sujeto a
9
Las energías del mar
la disponibilidad de acceso a las aguas profundas. Para aprovechar
las diferencias de temperatura se necesitan valores de diferencia
de 20ºC entre la superficie y el fondo. Las modelaciones muestran
que para ciertos sitios las diferencias de temperatura se encuentran
en el rango de los 600 a 700 metros, lo que reduciría fuertemente
las pérdidas de energía por los bombeos (ver figura 5).
La plataforma continental se extiende varios kilómetros a lo largo
de la costa Pacífica y de casi toda la costa Caribe, lo cual dificulta
el acceso a aguas frías tomadas de grandes profundidades.
Sin embargo, en las proximidades de la Sierra Nevada de Santa
Marta existe un abismo de más de 2.000 m cercano al litoral, que
podría ser usado para tomar el agua fría que requiere el proceso.
La conversión de energía térmica oceánica, OTEC por sus siglas
en inglés, tiene muy altos costos de inversión, y es posible que
no pueda competir en la generación en la red del Sistema de
Transmisión Nacional (STN). Sin embargo, puede ser útil para sitios
aislados con altos consumos de energía de fuentes fósiles, donde
la generación de energía eléctrica es muy costosa.
Las condiciones del gradiente de temperatura en el recurso marino
al sur de la isla de San Andrés cumplen con los requerimientos para
la instalación de un ciclo OTEC. Una instalación de este tipo serviría
para suplir parte de la necesidad de la energía eléctrica de la isla
y adicionalmente producir agua desalinizada para potabilización.
Los altos precios de la energía en San Andrés, el alto consumo
energético, la escasez y alta demanda del agua potable hacen
que el OTEC sea una opción muy interesante como un proyecto
integral de energía y agua potable que sería muy beneficioso para
la población de la isla.
5. Gradiente de salinidad
No todos los ríos ofrecen condiciones adecuadas para la operación
de plantas de generación de energía por gradiente de salinidad.
Para la operación de estas plantas se necesita tener disponible agua
dulce y agua de mar altamente salada en la menor distancia, pero
las zonas donde se presenta una mezcla muy intensa de ambas
aguas no son apropiadas. Esto ocurre porque para aprovechar la
energía se necesitan las diferencias de salinidad. Si hay una zona
de mezcla muy grande, no habrá un gradiente que se pueda
aprovechar. Por ejemplo, en las grandes desembocaduras del
10
Las energías del mar
Pacífico, la marea hace que las aguas se mezclen completamente
y que se pierda el gradiente que se podría aprovechar.
Colombia tiene territorio costero tanto en el océano Pacífico como
en el mar Caribe. En ambos desembocan grandes ríos, entre los
que se destacan San Juan, Guapi, Patía, Dagua y Mira en el océano
Pacífico, y Magdalena, Sinú, Atrato, León, Ranchería y el Canal del
Dique en el mar Caribe. Sin embargo, las condiciones de marea y
salinidad en ambos mares difieren significativamente. En la costa
Pacífica colombiana se presentan rangos de marea con amplitudes
entre 3.5 y 4.5 m, mientras que en el mar Caribe se presenta un rango
con amplitudes no superiores a los 0.4 m. Dadas las características
de ambos mares, y según los criterios de selección de zonas de
aprovechamiento expuestos anteriormente, es de esperar que
el potencial de generación de energía por gradiente salino en
Colombia sea mayor en el mar Caribe que en el océano Pacífico, y
por tanto se hizo mayor énfasis en la evaluación detallada de este
potencial energético en el mar Caribe, identificada como una de
las zonas más propicias del mundo.
En la práctica, no todo el potencial teórico de la mezcla de agua
salina puede ser explotado debido a las limitaciones técnicas
del proceso de conversión de la energía; el potencial estimado
teniendo en cuenta estas restricciones se denomina potencial
técnico. Dicho potencial se puede calcular utilizando los
coeficientes estimados por Wargen y Stenzel (2010) para plantas
de energía osmótica (PRO). Estos coeficientes técnicos tienen en
cuenta la eficiencia del bombeo, el intercambiador de presión,
la turbina y el generador, así como la caída de presión por el
paso del agua por la membrana, las pérdidas por mezcla en el
intercambiador de presión, la relación entre la presión hidráulica y
la presión osmótica a ambos lados de la membrana (ver figura 6) y
la relación entre el volumen de agua dulce entrante y permeada.
Además de las restricciones asociadas a la conversión de energía,
otro factor importante que restringe el potencial técnico es el
porcentaje del caudal de los ríos que realmente puede utilizarse
para generar energía. No todo el caudal medio de los ríos se
puede utilizar, dado que se debe garantizar la conservación de los
ecosistemas y la continuidad de las actividades relacionadas con
el río, como la navegación y la pesca. El potencial que tiene en
cuenta estas restricciones se llama potencial ecológico.
11
Las energías del mar
Los resultados muestran el gran potencial de generación de
energía por gradiente de salinidad en Colombia. La existencia
de fuertes gradientes de salinidad en corta distancia en las
desembocaduras del golfo de Urabá y en la bahía Barbacoas,
según lo muestran los resultados preliminares, sumado a los altos
caudales que descargan los ríos, indican que existe la factibilidad
técnica para llevar a cabo este proyecto.
Existen otros sitios en donde los potenciales y las condiciones de
demanda e infraestructura se muestran muy interesantes, como
la desembocadura del Canal del Dique, que se encuentra ubicado
muy cerca de la zona industrial de Mamonal y tiene condiciones
favorables (como gran caudal a lo largo del año y la influencia de
Barú), que pueden ser propicias para ofrecer mayores gradientes
de salinidad, debido a la cercanía de agua de mar completamente
salada, y se puede sacar agua dulce de la desembocadura del
Canal del Dique, sin que haya una zona de mezcla muy grande
que haga muy caro el proceso.
Las estimaciones de los potenciales técnico y ecológico son aún
gruesas. Sin embargo, se considera que son razonables y que
tener una planta en el río León que genere de 5 a 6 megavatios
es posible. De acuerdo con los consumos energéticos en el país
reportados por la Unidad de Promoción Minero Energética en
el 2009, una planta de este tamaño podría proveer energía para
alrededor de 35.000 personas, convirtiéndola en una excelente
alternativa de planta piloto que se podría conectar a la red en
Apartadó, mejorando el servicio eléctrico de la zona. El río Atrato,
a pesar de su alto caudal, está muy alejado del punto de conexión
a la red más cercano (Turbo), y tiene muy poca infraestructura
para la construcción de la planta. Por esta razón se descarta un
proyecto allí.
Tecnologías de medición y aprovechamiento
Las tecnologías para el aprovechamiento y medición de la energía
del mar, representada en olas, corrientes, mareas, gradientes de
salinidad y gradientes de temperatura, han tenido un desarrollo
notable en los últimos años. De ellas, solo las relacionadas con las
mareas han llegado hasta la fase comercial. Las tecnologías para
12
Las energías del mar
el aprovechamiento de las olas y las corrientes han avanzado hasta
una etapa precomercial, mientras que los desarrollos asociados con
el gradiente de temperatura y el gradiente de salinidad aún deben
superar limitaciones técnicas importantes antes de convertirse en
una alternativa confiable.
Misión tecnológica
La misión tecnológica en Europa, donde se visitaron empresas
y centros de investigación de energía marina en España, Suecia,
Holanda, Noruega, Escocia e Inglaterra, puede considerarse un
éxito rotundo; allí se presentaron los resultados de investigación
en tres ponencias en el congreso Oceans’11 de la Organización
Internacional de Ingeniería IEEE, de altísimo prestigio, lo cual situó
a Colombia en el mapa mundial de investigación en energía marina
y generó contactos con expertos internacionales en diversos
lugares del mundo.
Además de visitar importantes centros de investigación, como
la Universidad de Cantabria, University of Plymouth, Heriot-Watt
University y el European Marine Energy Center (EMEC), uno de los
elementos más positivos de esta misión es que se pudo conocer
de primera mano a los desarrolladores de las tecnologías más
apropiadas para el caso colombiano. Entre otros, se visitaron estos
centros:
Statkraft, los más reconocidos desarrolladores de tecnología de
ósmosis retardado por presión (PRO) para el aprovechamiento
de los gradientes salinos.
Wetsus, los desarrolladores de la otra tecnología para el
gradiente salino, la electrodiálisis inversa, RED.
Universidad de Uppsala y la Seabased, los desarrolladores de la
tecnología más apropiada para el aprovechamiento del oleaje
en Colombia.
En todas estas instituciones se tuvo acceso a información de
primera mano sobre tecnología y proyectos. Además, se crearon
vínculos importantes como un primer paso para colaboraciones
futuras.
13
Las energías del mar
Valoración ambiental y económica
Paraestavaloraciónsetuvieronencuentalosfactoresdeterminantes
para la ubicación de un eventual proyecto de planta piloto. A
partir de allí, se clasifican las oportunidades de aprovechamiento
y se escogen las que pueden ser más interesantes para continuar
la segunda fase del proyecto.
Este análisis se divide en tres componentes: ambiental, físico
y técnico-económico. En el componente ambiental se definen
áreas de influencia y se hacen caracterizaciones bióticas y
socioeconómicas que identifican los efectos ambientales. En
el componente físico, se hace una caracterización que incluye
análisis de batimetrías, geología marina y terrestre, clima marítimo,
hidrología y sedimentos, vías y líneas de transmisión. Finalmente,
en la parte técnico-económica se evalúa de forma gruesa el
desempeño de las alternativas de proyectos y se priorizan.
Es necesario aclarar que, si bien en los componentes físico y
ambiental se contaba con buena información, en la parte técnicoeconómica es necesario hacer aproximaciones a los valores.
Según los análisis realizados teniendo en cuenta todos los
componentes, los proyectos más adecuados para iniciar una
segunda fase de investigación serían:
1.Aprovechamiento del oleaje en Santa Marta y Bahía Solano
2.Proyecto de gradiente salino en Pasacaballos, Canal del Dique
3. Aprovechamiento de gradiente térmico (OTEC) en San Andrés
Conclusiones y etapas futuras
De acuerdo con toda la información recopilada y generada, y
con los análisis realizados a lo largo de todas las actividades, se
concluye que la mayor apuesta que el país debe hacer consiste
en aprovechar los gradientes salinos en el Caribe. Aunque la
tecnología (específicamente en membranas) se encuentra en
un estado incipiente y hay mucho desarrollo por delante, la
abundancia del recurso, las condiciones óptimas de la región, la
confiabilidad y la oportunidad de tener cientos de megavatios
14
Las energías del mar
instalados muy cerca a centros poblados en el Caribe, convierten
al aprovechamiento de los gradientes salinos en un objetivo
estratégico para el sector eléctrico colombiano de mediano a
largo plazo.
Si bien la energía del gradiente salino no será una realidad en el
corto plazo, no es conveniente aplazar las investigaciones hasta
que la tecnología entre en un estado avanzado. Todavía hay
una gran variedad de preguntas de investigación que deben ser
respondidas, en relación con impactos ambientales y sociales,
diseño de procesos, operación óptima, integración con la red
y el mercado eléctrico, entre otras. El estudio de la energía del
gradiente salino dará una posición beneficiosa en el momento
en que la tecnología rompa las barreras necesarias. Además,
convertirá a Colombia en una referencia internacional con una
posición líder en América Latina.
El desarrollo de esta tecnología requiere conocimientos muy
profundos y específicos en química, electroquímica y membranas.
El país tiene una estrategia nacional para el desarrollo de
nanotecnología, y en Medellín hay grandes capacidades humanas,
un clúster en temas energéticos y nuevos recursos de regalías.
Se debe pensar entonces en nuevos proyectos con grupos de
investigación expertos en membranas y electroquímica, que
puedan reforzar la estrategia de aprovechamiento, y que incluso
puedan ayudar a cerrar la brecha tecnológica.
En el corto plazo, las opciones más atractivas se presentan en el
oleaje; con el tipo de tecnología desarrollado en la Universidad
de Uppsala (que se encuentra en fase muy avanzada) se podría
aprovechar para mares de olas poco energéticas, como es el caso
del caribe Colombiano. Según los resultados de la valoración
económica, el punto más apropiado para un eventual piloto
puede ser en cercanías de Santa Marta, por la proximidad a un
puerto y a centros poblados, por los buenos valores de energía y
por los pocos efectos ambientales que pueda tener un proyecto
allí.
El gradiente térmico presenta una oportunidad valiosa para
el suministro de energía con fuentes limpias en la isla de San
Andrés; sin embargo, puede tener efectos ambientales causados
por el bombeo de aguas frías. El hecho de que el archipiélago se
15
Las energías del mar
considere como área protegida requiere estudios más detallados
para intentar un proyecto piloto en la zona. Un aspecto que hay
que considerar es que se debería proceder con una planta piloto
completa. De ser construida, una planta de esta naturaleza sería
replicable en otras islas caribeñas.
16
Galería de fotos
1
4
Ejemplos de los mapas energéticos.
Fuente: cortesía de los investigadores.
Esquema de la tecnología OTEC.
Fuente: www.bluerise.nl
2
Ejemplos de las fichas de energía del
oleaje.
Fuente: cortesía de los investigadores.
5
Variación de la temperatura en San
Andrés. La isla de San Andrés se
presenta como el candidato ideal para la
implementación del OTEC en Colombia.
Fuente: cortesía de los investigadores.
17
3
Modelación de las corrientes oceánicas
en aguas territoriales colombianas.
6
La energía osmótica, la hidráulica, el
intercambiador de presión, la turbina, el
generador y la membrana.
Fuente: cortesía de los investigadores.
Fuente: ttp://newenergyandfuel.com/http:/newenergyandfuel/com/2008/12/05/osmotic-energy-potential/statkraft-osmosis-process-diagram/
Las energías del mar
NOTA
I
Esta parte del texto hasta “El potencial energético del mar” fue escrita por Andrés Fernando
Osorio Arias, email: [email protected], Grupo de Investigación en Oceanografía e
Ingeniería Costera, Universidad Nacional de Colombia.
18