Con el 70% de la superficie de la Tierra cubierta por océanos, el poder de las olas puede ser una de nuestras mayores fuentes de energía. Si alguna vez te ha derribado una gran ola, has sentido tal fuerza.
Durante décadas, los científicos e ingenieros han observado nuestros vastos océanos y han soñado con formas de extraer solo una pequeña fracción de esa energía. En una era de conciencia climática y ansiedad, encontrar formas de hacer esto finalmente está recibiendo más atención.
El Plan de Acción Climático Oceánico de la Administración Biden
Revela cómo el océano tiene un potencial importante para la energía renovable, tanto de la energía eólica marina como de fuentes menos exploradas, como las olas, las mareas y las corrientes. Incluso las aguas frías de los mares profundos tropicales pueden proporcionar energía marina limpia.
El plan reconoce un esfuerzo ambicioso que está a punto de completarse frente a la costa de Oregón, donde se han tendido 7 millas de canales bajo el suelo del Océano Pacífico utilizando técnicas pioneras de perforación horizontal. Pronto, se tenderán cables gruesos a través de ese canal para conectar el continente con PacWave, un campo de pruebas experimental en alta mar construido para desarrollar y probar nuevas tecnologías que conviertan la energía de las olas en electricidad en tierra.
Una vez que esté en pleno funcionamiento (para 2025), PacWave podría generar hasta 20 megavatios, suficiente para alimentar unos pocos miles de hogares. “Me emociona mucho la energía de las olas porque el recurso es muy grande”, me dijo Levi Kilcher, científico principal del Laboratorio Nacional de Energía Renovable.
Kilcher es el autor principal del Informe NREL 2021
que recopiló los datos disponibles sobre las fuentes de energía marina en los Estados Unidos, incluidas las olas, las mareas y las corrientes oceánicas. El equipo descubrió que el potencial energético total equivale a más de la mitad (57%) de la electricidad generada en los Estados Unidos en un año.
Aunque los sitios experimentales como PacWave apuntan a una forma eficiente de recolectar energía de las olas y podrían facilitar avances, la energía de las olas todavía tiene un camino por recorrer antes de que se convierta en una fuente importante de electricidad. Aunque las ondas son estacionarias, no son idénticas, lo que plantea un gran desafío a la hora de diseñar una máquina que capture su energía.
“Estás tratando de ajustar [the technological approach] Para que pueda aprovechar estos tipos cambiantes de ondas”, dijo Andrea Copping, investigadora principal del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico.
Varios enfoques para capturar la energía de las olas incluyen dispositivos que se montan sobre las olas o aquellos que convierten las ondas de presión colocadas en el fondo del mar en energía. Otro método involucra dispositivos llamados columnas de agua oscilantes, que comprimen el aire cuando las olas lo atraviesan. Este aire comprimido hace girar una turbina y genera energía.
Poder desde las profundidades
Las olas son solo una fuente potencial de energía marina que científicos y funcionarios están investigando.
Hay un renovado interés en otra forma de energía marina, dice Copping: la conversión de energía térmica oceánica, u OTEC, que consiste en traer agua fría de las partes más profundas del océano. Este flujo frío luego pasa por el proceso de intercambio de calor con agua superficial más cálida, similar a la forma en que las bombas de calor domésticas intercambian aire caliente y frío. Este proceso impulsa una turbina para generar electricidad.
La tecnología OTEC fue pionera en la década de 1970 cuando los precios de la energía se dispararon, pero nunca se popularizó. Según Copping, el cambio climático ha generado un mayor interés en la OTEC, que podría ser una buena opción para islas como Puerto Rico y Guam y pequeñas naciones del Pacífico Sur.
“Hay un interés real por ahí, y realmente creemos que va a funcionar esta vez”, dijo Copping.
Una pequeña fábrica de OTEC que lleva años en funcionamiento en Hawái. Copping cree que los nuevos compromisos del gobierno de EE. UU. son un buen augurio para el futuro de la tecnología, que también ha despertado un gran interés en Japón y otros países vecinos.
Es posible que la preocupación por el cambio climático pueda abrir nuevas fuentes de financiación de OTEC. Mientras tanto, construir instalaciones más pequeñas (10 megavatios o menos) y colocarlas en tierra en lugar de flotar en el océano hace que la tecnología sea más asequible, dijo Copping.
También existe la ventaja adicional de que las tuberías de agua fría pueden funcionar como una forma de aire acondicionado en los trópicos donde el OTEC funciona mejor.
Dejarse llevar
Gran parte de la costa de los Estados Unidos, como Alaska, el noroeste del Pacífico y las costas rocosas de Maine, tienen climas en los que hay pocas posibilidades de encontrar aguas superficiales lo suficientemente cálidas para la OTEC. Afortunadamente, algunos de estos lugares son ideales para generar energía a partir de una fuente que depende de aguas poco profundas: las mareas.
Al crecer en Alaska, Kilcher siempre ha estado fascinado por el poder de las mareas. Pero no tenía idea de que la cercana ensenada de Cook era uno de los lugares perfectos del mundo para aprovechar su energía. Cuando Kilcher comenzó a trabajar en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, se sorprendió cuando sus colegas le dijeron que la ciudad natal de Homer, Alaska, se encontraba entre los mejores lugares de energía mareomotriz del mundo.
Cuando se trata de convertir los movimientos del océano en electricidad, la tecnología de energía mareomotriz es la más avanzada: es tan simple como colocar la turbina correcta en el lugar correcto en el agua. Ya se han implementado varios proyectos de energía mareomotriz en Europa y en otros lugares, así como en aplicaciones especializadas en todo el mundo.
La energía de las mareas es yin en relación con la energía de las olas. Las olas pueden estar en cualquier lugar y en todas partes, pero son difíciles de predecir. Las mareas son una cantidad mayormente conocida que es universal, pero su potencial de fuerza se limita a unos pocos lugares muy específicos. Los flujos rápidos necesarios para generar energía generalmente se encuentran solo en canales estrechos o entre islas y el continente. Sin embargo, donde funciona la energía de las mareas, es una forma muy confiable de energía renovable.
“Algo que hace que la energía de las mareas sea particularmente atractiva es que es 100 por ciento predecible”, dijo Kilcher.
Se realizan algunos experimentos más pequeños con otras propiedades oceánicas consistentes además de las mareas, como las corrientes principales de movimiento lento. Kilcher señaló que se están realizando investigaciones frente a la costa del sureste de los Estados Unidos para estudiar cuánta energía se puede extraer de las corrientes antes de afectar los patrones de circulación de calor en el Atlántico Norte.
“No desea extraer tanta energía que Gulfstream comience a cerrarse”, dijo. “Ese es el tipo de pregunta de investigación científica que estamos viendo”.
Que ella sopla
Hasta ahora, la extracción efectiva de energía del océano tiene menos que ver con el agua que con el aire que se encuentra sobre ella. La energía eólica marina es, con mucho, la fuente de energía más productiva que transferimos del océano a la tierra.
“La energía eólica marina es sin duda la tecnología más madura”, me dijo Bryson Robertson, director del Pacific Offshore Energy Center de la Universidad Estatal de Oregón. “De hecho, hemos estado trabajando en sistemas de energía eólica desde el nacimiento de la civilización. Hemos estado haciendo velas [on boats]Usábamos molinos de viento para moler el trigo.
Las grandes turbinas eólicas generadoras de energía ancladas al fondo del mar se han convertido en una vista común frente a las costas de los estados del noreste y en otros lugares. Las turbinas eólicas marinas flotantes, dice Robertson, son una nueva tecnología prometedora que podría ayudar a aumentar la cantidad de electricidad que literalmente extraemos de la nada.
Los vientos son más constantes en alta mar y la infraestructura flotante se puede implementar en más partes del mundo y en aguas profundas. Y las turbinas más altas pueden golpear vientos de mayor altitud en lugares fuera de la vista del público.
Robertson cree que las oportunidades para generar más energía eólica a partir de infraestructura flotante son lo suficientemente grandes como para hacer mella real en las emisiones de carbono.
ambiente duro
A diferencia de desarrollar una nueva aplicación móvil o incluso un teléfono móvil, construir la infraestructura para obtener energía de uno de los entornos más inhóspitos e indómitos de la Tierra puede ser un proceso lento y difícil.
“No sabemos mucho sobre las alturas de las mareas y estas grandes áreas de olas porque nos mantenemos fuera de ellas”, dijo Copping. “Esa es una de las razones por las que esto lleva tiempo. Pero solo mira el océano: es difícil no ver el potencial energético”.
También hay una serie de otras consideraciones, incluidos los efectos que la infraestructura de energía marina puede tener en la vida silvestre, el medio ambiente en general, la población local, la pesca y otras industrias.
“Creo que el mayor problema es la incertidumbre”, agregó Robertson. “Nunca antes habíamos hecho esto a gran escala, entonces, ¿cuáles serían los impactos ambientales?”
Él dice que el proceso de políticas puede ser lento por buenas razones, pero la necesidad de energía en alta mar sigue siendo urgente.
“Necesitamos encontrar una manera de implementar la tecnología más rápido y al mismo tiempo ser conscientes del medio ambiente”, dijo. “Solo necesitamos encontrar una manera de acelerar este proceso si tenemos un impacto significativo en el cambio climático”.
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