La velocidad de las corrientes de los mares andaluces, clave para la futura producción de energía

Andalucía puede convertirse en referente en la generación de energías limpias procedentes del mar como una alternativa a la descarbonización, es decir, a la reducción de las emisiones de dióxido de carbono del sector eléctrico. Actualmente se están desarrollando distintos proyectos de investigación que, además, tienen en cuenta el respeto al medio ambiente. En concreto, la Universidad de Cádiz ha impulsado diversos estudios que muestran como en algunos puntos de la costa andaluza la velocidad de las corrientes del mar es suficiente para extraer energía.

La búsqueda de nuevas fuentes de energía renovable es uno de los objetivos en el que algunos departamentos de varias universidades andaluzas están trabajando actualmente. De entre todos los recursos naturales posibles, el mar es uno de los que tienen un mayor potencial. Se trata de la energía mareomotriz, que es la que se obtiene con el aprovechamiento de las mareas, movimientos marítimos que se producen de manera rutinaria al estar asociadas a los efectos gravitatorios de la luna y el sol. Al ser periódicas, además de ser una fuente de energía inagotable, al igual que ocurre con el viento o el sol, son predecibles.

En el proceso de extracción energética a partir del mar, se pueden seguir dos estrategias principalmente: por una parte, las denominadas presas de marea; y por otra, los generadores de marea.

Cómo extraer energía del mar

El funcionamiento de las presas de marea es similar al de las tradicionales, esto es, funcionan a partir de saltos de agua. En el mar se extraería energía cuando se produce una diferencia entre pleamar y bajamar. Esto sucede únicamente si existe una gran diferencia entre una y otra, y sólo se daría este fenómeno en zonas específicas, como el Canal de la Mancha en Francia.

Por su parte, los generadores de marea son sistemas que en esencia funcionan como un alternador y aprovechan las corrientes que las mareas generan para sus procesos de llenado hasta alcanzar la pleamar y vaciado hasta la bajamar. De esta forma se puede producir un tipo de energía limpia y renovable en forma de electricidad.

También hay estrategias de extracción energética basadas en el aprovechamiento de la fuerza del oleaje (energía undimotriz). De todas las opciones posibles, son los generadores los métodos más fácilmente aplicables a características hidrodinámicas de los mares andaluces, es decir, a las particularidades de los movimientos del agua. Así lo confirman estudios como el que realiza el investigador Óscar Álvarez de la Universidad de Cádiz, UCA.

Álvarez forma parte del grupo de Oceanografía Física Dinámica y desarrolla un estudio sobre los mares y su optimización en sistemas de aprovechamiento energético. La principal conclusión que extrae de su trabajo es que Andalucía, con más de 800 Km lineales de costa, está constituida por una amplia variedad de sistemas hidrodinámicos. Se caracteriza porque posee un régimen de mareas medias, con rangos de marea no superiores a 4 m. Además, debido principalmente a sus propiedades topográficas y batimétricas, es decir a cómo son sus fondos marinos, existen áreas con velocidades de la corriente máximas superiores a 2m/s. Estas particularidades se dan en zonas del estrecho de Gibraltar o algunos caños de bahías y estuarios, sustancialmente superiores a las corrientes medias habituales que no exceden 1 m/s.

Con todos estos datos “se puede afirmar que los sistemas mareomotrices basados en generadores de marea podrían ser una herramienta eficaz que constituiría una fuente alternativa para la descarbonización del sector energético”, señala el investigador.

Collage de acciones emprendidas por el grupo GOFICA.

Este último es uno de los objetivos que se persigue también desde la Agencia Andaluza de la Energía, que coincide con Álvarez, en que Andalucía puede ser clave en este sector energético. Se estima que, con la producción de energías renovables en general, y de las procedentes del mar en particular, se podría cubrir un 45 por ciento de los objetivos nacionales en diez años. Para ello es necesario tener una red de evacuación y se está trabajando en el Plan de Desarrollo de Red, en una fase inicial de estudio, donde han calculado que se podrían extraer en torno a 12.000 megavatios a partir de plataformas marinas.

Proyecto ORPHEO

Para dar respuesta a esta necesidad, entre 2016 y 2019 se ha desarrollado un proyecto de investigación a nivel nacional ORPHEO, cofinanciado por el Ministerio de Economía y Competitividad y la Unión Europea, liderado por Ingeteam, y centrado en los diseños de plataforma de la empresa EnerOcean, la plataforma W2Power, en sus versiones eólica e híbrida. ORPHEO ha realizado un estudio práctico para la mejora de la rentabilidad de plataformas flotantes eólicas e híbridas que generen energía a partir del viento y las olas. Entre los diferentes integrantes, ORPHEO ha contado con la participación de PLOCAN, la Universidad de Málaga (UMA) y dos grupos de investigación de la Universidad de Cádiz. Por una parte, el Grupo Automática, Procesamiento de Señales e Ingeniería de Sistemas (GAPSIS) que ha diseñado y validado una serie de controladores predictivos (MPC, Model Predictive Control) para dispositivos de oleaje. Estos controladores permiten maximizar la potencia extraída del oleaje reduciendo los esfuerzos que se producen en la estructura y elementos mecánicos. Por otra parte, el Grupo de Oceanografía Física (GOFICA) en colaboración con la empresa EnerOcean y la UMA, ha realizado los modelos y análisis estructurales de elementos críticos, como la torre para aerogeneradores, concretamente estudiando la vida útil a fatiga de los mismos. Estos análisis han validado que mediante una mejora del control en los aerogeneradores se pueden reducir los esfuerzos extrayendo la misma potencia del viento.

Sin embargo, y a pesar de que los datos obtenidos hasta la fecha apuntan a la energía mareomotriz como una alternativa válida, el desarrollo de plantas productoras está lejos de ser una realidad. Investigadores como Óscar Álvarez afirman que es necesaria una fuerte inversión para poder conseguir resultados prácticos e implementarlos a medio plazo. Asimismo, es vital para afrontar estos retos que contribuyan a encontrar sistemas óptimos desde el punto de vista de la producción energética y que sean, al mismo tiempo, escrupulosamente respetuosos con el medioambiente. “Aun así y considerando la privilegiada zona marina que constituye el litoral andaluz, Andalucía tiene todos los condimentos esenciales para liderar el desarrollo y aprovechamiento sostenible de la energía mareomotriz”, comenta.

Otras iniciativas andaluzas

La UCA lideró en 2011 el proyecto del Campus de Excelencia Internacional del Mar, CEI-Mar, que está integrado además de por varias universidades andaluzas y organismos relacionados con la actividad marina en la zona así como la Universidad do Algarve de Portugal y la Abdelmalek Essâdi de Marruecos. Se planteó como un proyecto para mejorar el sistema universtario mediante la especialización y diferenciación y entre sus objetivos está la búsqueda de soluciones a retos que surgen en la sociedad y que tienen su respuesta en la actividad marino marítima. En las investigaciones que se desarrollan en este sentido, se tiene en cuenta que el diseño de estas plantas productoras de energía en el mar no condicione el tráfico marino, ni afecten a sus ecosistemas al mismo tiempo que permiten situarlas en los lugares óptimos para la producción energética. Estos son los retos de futuro a los que se enfrenta el sector.

Otros grandes aliados en la materia es el Clúster Marítimo-Marino de Andalucía (CMMA), que reúne a empresas que innovan en diferentes sectores marítimos, y el CLANER, el Clúster Andaluz de Energías Renovables. El CMMA ha impulsado, entre otros, el proyecto MAESTRALE, que integra a ocho países del Mediterráneo y centra sus investigaciones en la generación de energía azul, mientras el CLANER participa en el recientemente aprobado proyecto Blue Deal.

Imagen 1. Prototipo plataforma eólica marina. Proyecto ORPHEO