Oleadas
de energia
La energía de las olas, o energía undimotriz, ha sido acogida como la más prometedora fuente de energía renovable para los países marítimos. No causa daño ambiental y es inagotable – las olas van y vienen eternamente. Y debido al amor sentimental que la gente tiene por el mar, es invariablemente popular.
El recurso potencial es vasto. Por lo general se lo estima en unos 2.000 gigavatios (GV), si bien la UNESCO lo ha declarado como de aproximadamente el doble de esa cantidad. Mas lo que hace falta calcular es qué cantidad es posible cosechar y suministrar a un precio económico. La posibilidad de obtener energía de las olas se ha estudiado desde la época de la Revolución Francesa, cuando las primeras patentes fueron registradas en París por un padre e hijo de apellido Girard. Ellos habían observado que “la enorme masa de un barco de la línea, que ninguna otra fuerza es capaz de levantar, responde al más leve movimiento de las olas”.
Poco progreso tuvo lugar en convertir este movimiento en energía útil hasta el último cuarto del siglo pasado, principalmente por falta de conocimiento científico de lo que era una ola, cómo avanzaba y cómo podría ser transformada. Por otra parte, también existía un merecido respeto por la naturaleza formidable de la tarea, y el considerable capital necesario tampoco estaba disponible.
A diferencia de la energía hidroeléctrica, la energía de las
olas no puede contar con el flujo de agua en una sola dirección. No es posible
colocar una rueda de agua en el mar y hacerla girar y generar electricidad, a
pesar de que, para el espectador en la costa, parecería que las olas avanzan
hacia la costa en línea recta. Leonardo da Vinci observó que, cuando el viento
soplaba sobre un trigal parecía que olas de trigo corrían a través del trigal,
mientras que, en efecto, sólo las puntas individuales se movían ligeramente. Lo
mismo sucede con las olas en el mar, que también pueden compararse con el
movimiento de una cuerda para saltar a la comba. Cuando se mueve uno de sus
extremos, una forma de onda se transporta al otro – pero la cuerda misma no
avanza.
Movimiento esquivo
Una ola se desplaza hacia adelante en un movimiento esquivo, arriba y abajo. Su altura máxima es la indicación clave de su fuerza. De manera que, cuanto más agitado el mar, más potencialmente fructífero será, pero también más difícil resulta cosechar su energía. Por ende, los ingenieros de energía de las olas deben diseñar una central eléctrica capaz de absorber la fuerza de las olas más feroces sin peligro de naufragar. Dos de ellas, en Escocia y Noruega, ya han caído víctimas del mar.
Yoshio Masuda, del Japón, inventó la Columna de Agua Oscilante – Oscillating Water Column (OWC) –, una chimenea instalada en el lecho del mar que admite las olas a través de una apertura cerca de su base. Al subir y caer las olas en el mar abierto, la altura de la columna de agua que contiene también sube y baja. Cuando el nivel del agua sube, el aire es forzado hacia arriba y fuera a través de una turbina que gira e impulsa el generador. Al volver a caer, el aire es succionado de vuelta de la atmósfera para llenar el vacío resultante, y el turbogenerador es activado nuevamente.
El Profesor Alan Wells, de la Queen’s University de Belfast, Irlanda del Norte, ha mejorado considerablemente la eficiencia del invento, diseñando una turbina que gira en la misma dirección, sin tener en cuenta si el aire es empujado hacia fuera o succionado de vuelta a la chimenea.
Noruega lanzó una estación de energía undimotriz en la costa cercana a Bergen en 1985, que combina una OWC instalada enfrentando las olas, con un invento noruego denominado tapchan (de las palabras inglesas “tapered channel” o “canal rematado en punta”). Las olas suben por una pendiente de hormigón a una punta a 3 metros encima del nivel del mar, donde caen a un depósito. El agua fluye de vuelta al océano a través de la turbina que impulsa a un generador.
El Profesor Stephen Salter, de la Universidad de Edimburgo, ha contribuido el invento más intelectual. El así llamado “Pato de Salter” ha popularizado la idea de la energía de las olas con su aspecto atrayente. Los patos son conos que en su interior llevan un sofisticado equipo electrónico, construido alrededor de una espina que cabecea sobre las olas impulsando un generador. Salter no permitirá que el sistema se lance al mar antes de que considere haberlo perfeccionado suficientemente.
La energía de las olas no fue diseñada para ahorrar dinero sino para salvar el mundo
Diversas iniciativas de energía undimotriz de pequeña escala – de 100 kilovatios (kV) a 2 megavatios (MV) – están instalándose actualmente en más de una docena de países. Escocia ha operado una OWC experimental de 75 kV en la costa de la isla de Islay durante 11 años, que ahora ha sido reemplazada por un modelo de 500 kV, llamada Limpet, frente a las olas que vienen a romperse en las rocas desde 5.000 kilómetros del Atlántico.
El mismo grupo de investigadores está planeando un dispositivo de alta mar de 2 MV llamado Osprey. Otro modelo escocés, Pelamis, consiste en una serie de cilindros conectados por juntas con bisagras y motores hidráulicos que impulsan los generadores.
Portugal ha estado trabajando durante varios años en una OWC en la isla de Pico en las Azores. Los neerlandeses han inventado el llamado Columpio de Olas Arquimedes (Archimedes Wave Swing), un “flotador” lleno de aire que se balancea en las olas mientras su “planta baja” está fija en el lecho marino. Una empresa norteamericana está trabajando en un sistema de 10 MV basado en boyas instaladas a 3 kilómetros fuera de la costa sur de Australia. India, China, Suecia y Japón se cuentan entre otros países en los cuales la energía de las olas está floreciendo.
Los problemas técnicos se han ido solucionando paulatinamente – sólo las aplicaciones prácticas han sido de pequeña escala. La energía de las olas está clamando por la instalación de centrales energéticas de 2.000 MV en las profundidades del océano.
El gran obstáculo es financiero. La energía de las olas no fue
diseñada para ahorrar dinero sino para salvar el mundo. Los primeros
investigadores solían decir que la energía era gratuita porque los dioses
proveían las olas. En el otro extremo, otros, menos optimistas, usaron altas
tasas de descuento, lo cual afectó a la energía de las olas injustamente, por
tratarse de una tecnología de alta inversión de capital, en la cual la mayor
parte del gasto es durante la construcción. La manera sencilla de cambiar su
costeo es cambiando la tasa de descuento.
Un nuevo rival
El “establishment” de la energía no ha sido de gran ayuda. Como es natural, no vio con beneplácito la aparición de un nuevo rival para sus mercados. Gobiernos y empresas pusieron énfasis en el cálculo de costos convencional. Un destacado inventor holandés comentó: “La ingeniería financiera es aún más difícil que la ingeniería técnica. En nuestro equipo, la llamamos ingeniería emocional.” Empero, por primera vez en 30 años, el gran adelanto ahora está a la vista. Dentro de poco, será posible obtener la electricidad de las olas de la red de suministro en muchos países.
LA DESALINIZACIÓN DEL AGUA DE MAR
Desde los tiempos prehistóricos, los problemas suscitados por la cantidad y la calidad del agua fueron de solución imprescindible para la existencia de las agrupaciones humanas. Cuando el agua escaseaba, sobrevenía el éxodo de los pueblos, el abandono de terrenos que una vez fueron fértiles y aun la desaparición de culturas milenarias.
Expertos soviéticos prevén para el año 2015 el agotamiento de los recursos de agua consumible en las regiones habitadas del planeta. Sin embargo, en la Tierra estamos rodeados de agua salada. Si fuera posible quitar las sales del agua del océano mediante un proceso barato, podrían resolverse algunos de los problemas más urgentes de la humanidad. Las tierras áridas que cubren más de una tercera parte de la superficie de los continentes podrían ser fértiles otra vez.
La conversión del agua de mar en agua dulce no es una idea nueva. La destilación, el método básico para hacerlo, se practica desde hace 2 000 años, particularmente por los marinos. El hombre primitivo hizo otro tanto, pero si procedía a la evaporación del agua era para obtener sal.
Hoy en día, tanto desde el punto de vista geográfico como económico, sólo en situaciones especiales se ha justificado la instalación de grandes plantas para desalar el agua de mar. El mejor ejemplo lo constituyen los países petroleros del Golfo Pérsico, donde hasta hace 35 años se tenía que importar agua dulce por barco a un costo exorbitante. A partir de entonces se han ido construyendo grandes destilerías de agua alimentadas por gas natural y petróleo.
Comentaremos ahora brevemente los principales procedimientos para desalar el agua de mar. Estos son:
· Destilación
· Procesos a través de membranas
· Congelación
La distribución geográfica de las capacidades instaladas de desalación, en miles de m³ / día (enero de 1980), muestra que con 4 200 000 m³ / día, el Oriente Medio representa el 61% del total. Le siguen los Estados Unidos, que totaliza el 13%. Europa no representa más que el 5 por ciento.
Destilación
El procedimiento más simple y barato para destilar agua de mar consiste en el invernadero destilador. El agua salada se calienta en el interior de un invernadero por la acción de los rayos solares.
El vapor que se forma se condensa sobre los cristales, y las gotas de agua se recogen en un canal. Un destilador de este tipo funcionó, durante 40 años, en las salinas de Chile a finales del siglo pasado, donde suministraba 20 m³ por día de agua dulce. Sin embargo, las posibilidades de este sencillo procedimiento son limitadas, ya que la producción no puede sobrepasar los 4 o 5 litros por día y por m² de superficie de agua.
Invernadero destilador.
Para destilaciones a gran escala se emplea el método de evaporación súbita. Agua de mar bajo presión se calienta a 100° C y se introduce en una cámara que se encuentra a una presión menor. El resultado es una evaporación instantánea por descompresión, llamada destilación súbita. El vapor se condensa en tubos por los que fluye agua de mar fría, calentándola.
El agua dulce se separa, mientras que el agua salada no evaporada pasa a otra cámara que tiene una presión menor que la primera. La vaporización instantánea ocurre otra vez, la temperatura del agua salada disminuye, mientras que la del agua de mar que corre por los tubos, para condensar el vapor, aumenta.
En este procedimiento el intercambio de calor es muy eficiente. Cuando agua de mar a 20° C es calentada a 100° C, evaporada en varias cámaras y eventualmente descargada a 30° C otra vez al mar, las pérdidas de calor son escasas.
En la actualidad esta técnica representa 70% de la capacidad instalada en la Tierra. Sus desventajas son la corrosión y las incrustaciones de sales como carbonato de calcio (CaCO3), hidróxido de magnesio (Mg (OH)2) y sulfato de calcio (CaSO4).
Evaporación súbita. Diagrama del proceso. Mediante un proceso similar al que se ilustra, la planta de Shuaiba, en Kuwait, una de las mayores del mundo, produce casi 50 millones de litros de agua dulce por día, en cada una de sus unidades.
