El Departamento de Energía de EE. UU. busca bajo el agua la próxima fuente importante de energía renovable.
La agencia explora el potencial de las turbinas submarinas mediante la financiación de 11 proyectos diseñados para aprovechar la fuerza del agua en movimiento en ríos y océanos.
Estas turbinas podrían impulsar considerablemente las energías renovables y ayudar a reducir la dependencia de los combustibles fósiles.
La energía de las corrientes submarinas es inmensa y está desaprovechada. Pero aprovecharla no es tarea fácil.
El Departamento de Energía de EE. UU. (DoE) se dispone a explorar el potencial de las turbinas submarinas con la esperanza de hacerlas más eficientes y rentables. Si tiene éxito, la iniciativa podría provocar un cambio significativo en la forma en que generamos electricidad y ayudar a acercar al mundo a un futuro de energía limpia. Sin embargo, hay que superar algunos desafíos antes de que las turbinas submarinas se conviertan en una realidad.
SHARKS: tecnología de turbinas submarinas
El diseño y despliegue de la mayoría de las turbinas submarinas aún está en sus inicios, y queda mucho por aprender sobre cómo interactúan con el entorno submarino. El alto costo de las turbinas hidrocinéticas es otro obstáculo para su adopción comercial generalizada.
Sin embargo, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) del DoE financia 11 proyectos con un paquete de subvenciones de 38 millones de dólares concedido en noviembre de 2020 para desarrollar tecnologías de turbinas submarinas rentables. En conjunto, estos proyectos se denominan Submarine Hydrokinetic And Riverine Kilo-megawatt Systems, o SHARKS.
Los proyectos SHARKS buscan desarrollar tecnologías marinas capaces de generar electricidad a un costo final inferior a 0,05 dólares por kilovatio-hora. Esto equivale aproximadamente a una sexta parte del costo actual de la electricidad generada por turbinas submarinas. Dos ejemplos de turbinas submarinas desarrolladas en el marco de SHARKS son Tidal Power Tug y Manta.
Creada por la empresa desarrolladora de energía con sede en California Aquantis, la turbina Tidal Power Tug es un convertidor flotante de energía mareomotriz. La turbina está equipada con una plataforma versátil de boya de mástil que sostiene un rotor de paso variable de dos palas y 10 metros de diámetro, así como un tren de transmisión de 160 kW. Además, gracias a un rotor de flujo paralelo, una boya de mástil con guiñada vertical y herramientas analíticas avanzadas, está diseñada para generar energía de manera estable en todas las condiciones del mar.
Esta turbina submarina es ideal para las corrientes de la Corriente del Golfo a lo largo de la costa este de EE. UU., que generan varios flujos circulares llamados giros oceánicos. La proximidad de estos giros, que concentran gran cantidad de energía, a las principales ciudades los convierte en un recurso energético estratégico.
Manta es otra turbina submarina que busca extraer energía del agua en movimiento.
Diseñada por el instituto de investigación SRI International, con sede en California, Manta utiliza una cometa ligera de espuma y fibra de vidrio, con un pequeño generador anclado al lecho marino. Cuando la turbina se desplaza con las corrientes de agua, desenrolla un carrete de cuerda, lo que hace girar el generador y produce electricidad.
Para protegerla de colisiones con barcos y de las tormentas, la turbina con forma de cometa está equipada con un motor que puede cambiar su rumbo y desinflar la máquina. Además, como Manta puede generar energía con un movimiento mínimo en corrientes lentas, es muy adecuada para abastecer a comunidades pequeñas y aisladas.
El Instituto SRI recibió 4,2 millones de dólares de ARPA-E para probar la turbina submarina Manta y demostrar su eficacia.
Evaluación de las nuevas tecnologías de energía marina
El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), el principal centro de investigación de energía limpia del gobierno de EE. UU., colabora estrechamente con varios proyectos SHARKS. Para mejorar y analizar la eficiencia de estos proyectos, los ingenieros del NREL están diseñando un software de código abierto que combinará el diseño, el control y la optimización de las nuevas tecnologías marinas.
Como las turbinas submarinas funcionan de forma similar a las eólicas —ambas reaccionan al movimiento de los fluidos, el agua y el aire, respectivamente—, el NREL planea predecir el rendimiento de los proyectos SHARKS utilizando datos de OpenFAST, una herramienta de simulación de turbinas eólicas de código abierto. Sin embargo, hay un pequeño inconveniente: el agua es mucho más densa que el aire. Por ello, el NREL está adaptando OpenFAST para tener en cuenta las diferencias físicas.
Posibles efectos positivos de SHARKS
La energía hidrocinética tiene el potencial de proporcionar energía limpia y renovable. Además, como el agua está en constante movimiento, las turbinas submarinas pueden suministrar energía las 24 horas del día, lo que las convierte en una fuente aún más fiable que la eólica y la solar.
Si se implementan con éxito, pueden tener los siguientes efectos positivos:
Seguridad energética
Las turbinas submarinas pueden ayudar a reducir la dependencia de una sola fuente de energía y aportar una diversidad muy necesaria a las redes eléctricas nacionales. También pueden servir como fuente de energía de respaldo en caso de cortes de electricidad causados por condiciones meteorológicas severas.
Economía
Como las turbinas hidrocinéticas son una tecnología relativamente nueva, ofrecen a los países la oportunidad de crear nuevas industrias y generar empleo. También tienen el potencial de reducir el costo de la energía y, con ello, estimular el crecimiento económico.
Medio ambiente
Al captar energía de los sistemas acuáticos, las tecnologías hidrocinéticas tienen el potencial de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, como las turbinas submarinas no requieren la construcción de presas ni embalses, su impacto ambiental es mínimo en comparación con otras formas de energía renovable.
El futuro de las turbinas submarinas
Las tecnologías de turbinas submarinas SHARKS pueden sentar las bases de una nueva fuente de energía renovable, capaz de abastecer tanto a comunidades pequeñas y aisladas como a grandes ciudades. En particular, para las comunidades pequeñas que dependen de costosos generadores diésel, las turbinas hidrocinéticas pueden ofrecer una fuente de energía más barata y limpia. Además, estas turbinas submarinas no generan contaminación visual ni acústica, lo que las hace aún más atractivas.
El mayor desafío para las turbinas submarinas es demostrar su viabilidad técnica y económica. Si lo consiguen, podrían convertirse en la próxima gran fuente de energía renovable.
