La electricidad de las frías profundidades del océano podría algún día alimentar a los estados insulares

En los trópicos, el mar profundo es frío y la superficie del mar es muy cálida. Esa diferencia de temperatura puede aprovecharse y convertirse en electricidad. Si podemos mejorar la tecnología, este método de producir energía podría ser un regalo del cielo para las naciones insulares que dependen del costoso y contaminante diesel para su energía.

Durante más de un siglo, los investigadores han explorado la idea de la conversión de energía térmica oceánica. No hay nada fundamentalmente nuevo en la idea de extraer energía de las diferencias de temperatura. De hecho, la tecnología subyacente es similar a la forma en que las centrales eléctricas de carbón, gas y geotérmicas crean electricidad, utilizando vapor para hacer girar una turbina.

El desafío es encontrar el lugar adecuado, donde las diferencias de temperatura hagan que valga la pena. Eso significa relativamente cerca del ecuador: piense en el norte de Papua Nueva Guinea, Filipinas y frente a la costa del sur de Japón.

En la actualidad, las plantas piloto solo pueden generar una fracción de lo que puede generar una gran turbina eólica. Pero en el lado positivo, las plantas térmicas oceánicas pueden generar energía las 24 horas del día.

El mar profundo es mucho más frío que la superficie.
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¿Como funciona?

Estas centrales eléctricas funcionan haciendo pasar líquidos con puntos de ebullición bajos, como el amoníaco, a través de un circuito cerrado. El calor del agua de mar tibia (entre 20 y 30 ℃) calienta el líquido hasta que se convierte en vapor y puede usarse para hacer girar una turbina. Luego, el vapor se expone al agua de mar fría (alrededor de 5 ℃), que lo vuelve a convertir en líquido para que el ciclo pueda continuar. Para obtener esta agua fría, estas plantas tienen tuberías que bajan 600 metros hacia las profundidades del mar.

Los beneficios del sistema son claros: es un circuito cerrado, calentado y enfriado por intercambiadores de calor sin descarga del fluido al océano. Y está disponible en todo momento, en contraste con los conocidos desafíos de intermitencia de las tecnologías renovables mejor desarrolladas, como la solar y la eólica.



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La desventaja es que actualmente la tecnología no está lista para el horario de máxima audiencia. A planta piloto en Hawai instalado por Makai Ocean Engineering en 2015 tiene una capacidad de 100 kilovatios. Eso es de 20 a 30 veces menos que una turbina eólica típica cuando está en funcionamiento, o el equivalente a alrededor de 12 paneles solares en hogares o pequeñas empresas en Australia.

El principal desafío técnico a superar es obtener acceso a los grandes volúmenes de agua de mar fría necesarios. El piloto de Makai usa una tubería de un metro de diámetro que se sumerge 670 metros en las profundidades del océano.

Para escalar a una planta de 100 megavatios más útil, Makai estima que la tubería tendría que tener diez metros de diámetro y llegar a un kilómetro de profundidad. Este tipo de infraestructura es costosa y debe construirse para resistir la corrosión y los ciclones.

Si las plantas se construyen en alta mar, el costo de las líneas de transmisión se suma al gasto total. Makai estima que 12 plantas marinas a escala comercial podrían cubrir las necesidades totales de electricidad de Hawái.

Si las plantas OTEC pueden construirse lo suficientemente grandes, el costo se reducirá. Pero también hay otro desafío. Para acercarse al costo de la energía eólica y solar, ahora tan bajo como 1 o 2 centavos por kilovatio hora, las plantas térmicas oceánicas necesitarían alrededor de cuatro cataratas del niágara valor del agua que fluye a través del sistema en cualquier momento.

¿Por qué se requiere un volumen tan grande de agua? En resumen, un cuello de botella termodinámico. La física de cualquier conversión de energía significa que es imposible convertir toda la energía térmica en trabajo mecánico como hacer girar una turbina. Este problema de eficiencia es un verdadero desafío para las plantas térmicas oceánicas, donde el proceso de conversión de energía tiene una diferencia de temperatura relativamente pequeña entre el agua de mar cálida y fría. A su vez, eso significa que solo un porcentaje muy pequeño de la energía térmica del agua de mar se convierte en electricidad.

planta de energía térmica oceánica

La planta piloto de conversión de energía térmica oceánica de Makai en Hawái puede producir 100 kw de energía.
Wikimedia Commons, CC POR

¿Podría OTEC encontrar un uso a pesar del costo y los desafíos técnicos?

Si bien estas plantas no podrían competir con la energía eólica y solar en los grandes mercados del continente, podrían desempeñar un papel en los pequeños estados insulares que salpican el Pacífico y el Caribe, así como en las islas alejadas de la red principal, como la isla Norfolk o muchas de las islas más pequeñas de Indonesia.

Las naciones insulares, en particular, tienden a tener altos precios minoristas de electricidad, baja demanda de electricidad y una dependencia del diésel importado para la generación de electricidad. Investigadores de Corea y Nueva Zelanda han hizo el caso que OTEC podría ser una fuente viable de energía de carga base para los estados insulares, pero solo después de que se construyan más plantas piloto para ayudar a perfeccionar el diseño de plantas más grandes.



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Si tuviera la tarea de ayudar a un estado insular a producir su propia energía limpia, primero miraría la geotermia, una tecnología más madura con una mejor economía. Esto se debe a que las áreas más favorables para las plantas OTEC suelen tener un potencial significativo para la electricidad geotérmica, producida mediante la perforación de pozos en tierra y el uso de fluidos a alta temperatura de esos pozos.

Aún así, OTEC podría desempeñar un papel útil al abordar varios desafíos a la vez. Tomar enfriamiento. Puede tomar el agua de mar fría y usarla como una forma de aire acondicionado, como dos resorts en la Polinesia Francesa están haciendo. También puede utilizar esta agua fría en la acuicultura para criar peces de agua fría como el salmón, o como una forma de mantener frescas las aguas superficiales durante las olas de calor marinas. amenazando la piscicultura en Nueva Zelanda. Incluso puede ser posible utilizar plantas OTEC para producir hidrógeno como producto de exportación en los pequeños estados insulares.

Para cumplir con nuestros objetivos urgentes de reducción de emisiones, vale la pena explorar todas las opciones de energía renovable.

No deberíamos descartar OTEC todavía. En esta etapa, sin embargo, es difícil ver cómo las plantas térmicas oceánicas pueden volverse competitivas con las energías renovables mejor establecidas, como la eólica, la solar e incluso la geotérmica, dados los grandes volúmenes de agua de mar fría que se requieren. Archivar esto bajo “tiene potencial, pero necesita más trabajo”.

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