Energía mareomotriz, gran oportunidad para México.

MEMORIAS DEL TERCER CONCURSO DE INVESTIGACIÓN DESARROLLO E INNOVACIÓN CIDIT 2014
Energía mareomotriz, gran oportunidad para
México.
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Álvarez Martínez Javier Abraham, Estévez Cabrera Ismael, González Moreno Miguel, Jiménez Delgadillo Jesús
Resumen—Este documento presenta una propuesta sobre la
factibilidad de la implementación de fuentes de energía renovables
basadas en la energía generada por las mareas oceánicas en
nuestro país así como un análisis del funcionamiento de las
diversas tecnologías disponibles actualmente para su obtención y
las ventajas que otorgarían a México tanto por la cantidad de
energía que podría obtenerse como su impacto socioeconómico.
I. INTRODUCCIÓN
Hoy en día la implementación y desarrollo de medios para la
obtención de energía de manera renovable o “limpia” se ha
convertido en un área de interés a nivel mundial por el efecto
que nuestro ritmo de vida actual produce sobre el medio
ambiente.
A pesar de la existencia de diferentes métodos utilizados en la
actualidad, como por ejemplo:
- Energía eólica.
- Plantas Hidroeléctricas.
- Energía Solar.
Existen otros en los que México no ha incursionado y que
podrían ser de gran utilidad para nosotros desde el punto de
vista energético así como en lo económico y cultural.
Con ésta investigación se busca resaltar la posibilidad de que
México dé un salto hacia el uso y obtención de energía
generada por las mareas oceánicas ya que, como se explicará
posteriormente, poseemos ciertos recursos que nos permitirían
aprovechar a estos sistemas energéticos.
Actualmente en el mundo ya existen, o comienzan a
desarrollarse, una gran gama de sistemas y dispositivos capaces
de generar energía por el movimiento de las mareas pero ha
sido poco impulsada debido a que no todos los países poseen
las condiciones de locación idóneas o los medios necesarios
para incursionar en este tipo de energía renovable. En la
siguiente imagen se muestran las zonas donde es factible la
obtención de energía mareomotriz.
Lo que esperamos conseguir es brindar las investigaciones que
se tienen hasta el momento en México para que organizaciones
particulares y publicas a que se interesen en este medio de
energía y puedan impulsar a México a un nuevo y más alto
nivel en la industria energética y posicionándolo como
referente tanto a nivel local como global.
II. CONCEPTOS BÁSICOS
Las mareas son corrientes de agua generadas por la fuerza
gravitacional del Sol y la Luna. Las grandes masas de agua en
el planeta tienen un fenómeno ascendente y descendente, el
cual podemos dividir en energía cinética y potencial. Estos
movimientos son muy similares a las corrientes de viento, con
la excepción de que las corrientes generadas por la marea son
completamente predecibles debido al origen que poseen..
Cuando alguno de los astros mencionados anteriormente ejerce
fuerza de atracción sobre las masas de agua, ésta tiende a
concentrarse en el punto donde la fuerza es mayor, elevándose
sobre su altura original. El punto de mayor altura de la marea
es conocido como pleamar, mientras que la bajamar es el punto
más bajo que se alcanza durante el fenómeno debido a la
ausencia de la fuerza gravitacional.
Al proceso de ascenso de la marea se le llama flujo, mientras
que al proceso de descenso se le llama reflujo.
La obtención de la energía mareomotriz requiere de zonas con
una profundidad considerable y una gran amplitud de marea
(diferencia de altura entre pleamar y bajamar).
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Alternativas para su aprovechamiento
Existen 3 maneras en las que operan las turbinas hidroeléctricas
actuales:
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Álvarez et al: Energía mareomotriz
-
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Ciclo elemental de simple efecto:
Es aquel en el cual solamente se aprovecha el flujo del
agua en un sentido (cuando el agua regresa hacia el
mar).
Ciclo elemental de doble efecto:
Este sistema es capaz de generar energía por mayor
tiempo al aprovechar la entrada y salida del agua del
embalse.
Ciclo múltiple:
En este caso se requiere construir varios embalses y
alimentar el ciclo elemental cuando éstos se
encuentran en sus niveles más bajos.
-
Oyster
Trabajan con un movimiento de rotación, tiene un
módulo anclado al fondo del mar que al oscilar
acciona pistones; a su vez entregan agua de mar
presurizada a una unidad de transformación
hidroeléctrica terrestre. El agua a presión es el fluido
de trabajo de unas turbinas similares a las de los
generadores de energía hidroeléctrica convencionales,
este sistema es del tipo sumergido situado cerca del
borde costero.
-
Ocean Power Technologies
Su funcionamiento se basa en comprimir aceite a
través del movimiento pendular y vertical producido
por el movimiento de las olas sobre la una boya. El
aceite acciona un motor hidráulico que mueve un
generador eléctrico.
-
Hidroflot
Consiste en varios flotadores concentrados en una
misma estructura, para así incrementar la fuerza que
ocasiona cada uno de ellos y recolectar el empuje de
cada una de las unidades de flotadores, para
concentrar en una salida común todo el empuje
mecánico y permitir a los generadores alcanzar la
máxima potencia eléctrica de salida.
III. METODOLOGÍA PROPUESTA

Tecnología disponible o en desarrollo actualmente
Actualmente existen diferentes tipos de turbinas, las cuales
operan de formas muy variadas y están diseñadas para
funcionar bajo diversas circunstancias, continuación se
describen cada una de ellas:
- Rotech Tidal Turbine
Se trata de una especie de cubo en el seno del cual se
hallan ubicadas las aspas de la turbina, la cual es
instalada en los lechos marinos y explota las corrientes
al capturarlas y acelera su flujo a través de un canal
estrechado.
Se basa en la utilización de las actuales turbinas
hidroeléctricas, utilizando unas toberas convergentesdivergentes para optimizar el rendimiento.
-
-
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Smdhydrovision Tidel Proyect
Son dos turbinas flotantes pero sumergidas (invisibles
desde el exterior) que están ancladas a una especie de
marco que se asienta sobre el lecho marino (según la
empresa, este ingenio puede ser instalado a cualquier
profundidad sin incremento de coste).
AWS - Archimedes Wave Swing
Utiliza la variación periódica de la presión que
produce una ola bajo la superficie del mar, al
comenzar esta variación de presiones se inicia el
movimiento de la parte superior, el cual produce
energía eléctrica a través de un generador lineal.
MEMORIAS DEL TERCER CONCURSO DE INVESTIGACIÓN DESARROLLO E INNOVACIÓN CIDIT 2014
-
Seaflow
El funcionamiento es similar a un aerogenerador
eólico, pero en este caso el flujo de la corrientemarina
hace girar un roto bipala, el cilindro del rotor gira 360°
grados alrededor del poste dondeesta sujeto para así
orientarse en la dirección de la corriente.
Otro factor por el cual le resultaría conveniente a México
invertir en este tipo de fuente de energía es que la energía
mareomotriz es de las menos instaladas a nivel mundial y que
no tuvo crecimiento durante el año 2012 lo cual le da al país la
posibilidad de sobresalir en este campo tecnológico siendo un
foco de inversión y crearía una nueva zona de interés turístico
y cultural que también impulsaría la economía nacional.

Ventajas y desventajas de la energía mareomotriz.
Ventajas:
Los puntos positivos más importantes de estas centrales es que
tienen las características convencionales de cualquier central
hidroeléctrica. Responden de forma rápida y eficiente a los
cambios de carga, generando energía libre de contaminación, y
de variaciones estacionales o anuales.
Estas plantas tienen un mantenimiento bajo y una vida
prácticamente ilimitada y también éste tipo de energía se autorenueva, no contamina, es silenciosa, la materia prima es la
marea y es muy barata, funciona en cualquier clima y época del
año.

Viabilidad de la energía mareomotriz en México
En México actualmente no se cuenta con este tipo de energía,
sin embargo contamos con una zona idónea para su
implementación, el Golfo de California. En la parte alta de esta
locación se registran mareas de gran amplitud que llegan a
sobrepasar los 6 metros debido a que el tiempo que tarda en
subir y bajar la marea es el mismo de la onda de marea en ir y
regresar hasta el fondo del Golfo, sobre todo en el Puerto
Peñasco que cuenta con una diferencia entre mareas de 8m.
Desventajas:
Principalmente descubrimos que los lugares idóneos para este
tipo de plantas suelen ser poco accesibles. Es decir que una
planta mareomotriz debe funcionar en un punto donde la
diferencia de mareas sea máxima, eso en algunas ocasiones
sucede en un punto donde ya se encuentra "instalado" todo un
modo de vida o de costumbres de una comunidad, lo cual hace
difícil la instalación de la plata mareomotriz ahí.
Los costos dependen del método o la instalación que se ocupe,
la más económica es el generador de la corriente de marea, la
más cara la presa mareomotriz y en un intermedio la energía
mareomotriz dinámica.
En Puerto Peñasco se está realizando un arreglo de un corral de
cría de peces, donde se reduciría el impacto ambiental, la isla
estaría dividida en dos estanques mediante una pared de
turbinas y de esta manera lograrían que se combinara la
piscicultura con la generación de energía eléctrica, esta isla
generaría 5MW casi continuos al puerto.
Otro factor negativo es que afectaría a los ecosistemas de la
zona así como al paisaje por las distintas maquinarias que se
pueden usar. Otros impactos ambientales pueden ser fácilmente
corregidos tomando las necesarias precauciones, especialmente
durante la fase de construcción de toda la infraestructura
necesaria.
La desventaja fundamental es que necesita una gran inversión
inicial y se tardan varios años en construir las instalaciones y
la capacidad de producción de energía eléctrica por este medio
y que en ocasiones resultan muy difíciles de aprovechar.
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Álvarez et al: Energía mareomotriz
Con todo esto lo que proponemos impulsar la inversión en
alguna de las opciones tecnológicas descritas anteriormente,
tomando en cuenta qué especificaciones se adecúan mejor a las
necesidades resaltar la zona de mayor oportunidad para su
desarrollo en el territorio nacional.
y el proyecto Anglesey Skerries de 10 MW en el País de Gales,
se encuentran ahora en una fase avanzada de desarrollo .
IV. RESULTADOS EXPERIMENTALES
Debido a la gran escala de los medios para la obtención de
energía mareomotriz se reunieron datos sobre diversos estudios
y pruebas de prototipos existentes para así proporcionar un
sustento práctico a nuestra propuesta.
En primer lugar se presentan algunas de las pruebas de
prototipos de algunos de los sistemas descritos anteriormente:
La mas significativa de todas es la central mareomotriz de La
Rance, ubicada en el mismo río desde 1966, la cual produce
600 GWh cada año con sus 24 turbinas, capaces de generar en
conjunto 240 MW. La Rance es la central más grande de toda
Europa en su tipo. Sus 750 metros de longitud abarcan todo el
largo del río donde se encuentra y cubre aproximadamente el
60% de las necesidades energéticas de Bretaña.
Actualmente la planta sigue trabajando y está a cargo de la
empresa Electricité de France EDF, genera un turismo de
70000 visitantes promedio cada año.
Los puntos a favor de la Rance son que demuestra ser una
fuente de energía de alto costo pero con una tasa de
recuperación a futuro sumamente alta, así como un
abaratamiento de costos por energía eléctrica mayores que los
vistos por la energía nuclear misma.
El ecosistema de La Rance, un punto a considerar para las
nuevas tecnología de energía mareomotriz, ha cambiado
mucho. Especies de la zona como aves y peces han
desaparecido en consecuencia de la central, mientras que otras
se han movido a nuevas partes del río para sobrevivir.
El sistema SeaGen, cuya capacidad es de1,2 MW, se desplegó
por primera vez en 2008 y fue la primera planta a escala
comercial conectada a la red electrica en el mundo. SeaGen,
que funciona como un " molino de viento bajo el agua ", en la
actualidad tiene la capacidad de generar energía para el
equivalente de unos 1.500 hogares. Los dos proyectos de matriz
de marea iniciales , el proyecto Kyle Rhea de 8 MW en Escocia
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En cuanto a los demás, se han creado prototipos como el de la
Rotech Tidal Turbine el cual tiene una capacidad de generación
de 1MW o el Smdhydrovision Tidel Proyectn, donde un
prototipo a escala 1:10, financiado por el gobierno británico, ha
completado exitosamente un programa de pruebas de siete
semanas en el New and Renewable.
En cuanto a la afirmación de que México es un buen candidato
para la implementación de este tipo de métodos de producción
de energía en el golfo de California. la UNAM llevó a cabo el
único estudio que se tiene sobre energía mareomotriz en
México el cual se llama Impulsa IV.
Este estudio se realizó con la finalidad de conocer el potencial
teórico de generación eléctrica por medio de centrales de
embalse, un ejemplo matemático en este estudio consistió en
poner una cortina de lado a lado del golfo con 5000 turbinas de
2MW, donde la profundidad máxima llega a 10 metros, con
20000 MW de energía instalada, la generación anual llegó a ser
de 5500 GW/año. Esta represa hipotética tendría un tramo de
25 km de turbinas y 25 km de terraplén.
Los cálculos se repitieron varias veces considerando el
comportamiento de las mareas reales y en todos los casos la
potencia específica de las mareas resulto ser de 15 MW/km2.
En el estudio se llevaron a cabo el cálculo de diferentes cortinas
o lagunas costeras en el golfo de california y la respectiva
energía eléctrica que generarían.
MEMORIAS DEL TERCER CONCURSO DE INVESTIGACIÓN DESARROLLO E INNOVACIÓN CIDIT 2014
Este estudio no considera aspectos económicos ni ambientales
para su realización por lo que estudios más completos serían
necesarios para saber con exactitud los costos del proyecto y su
impacto en el medio ambiente.
V.
CONCLUSION
Concluimos que en México somos privilegiados al tener una
zona de mar en la que se pueda usar esta tecnología. Sería
conveniente que tanto empresas privadas como CFE invirtieran
en el desarrollo, mejora e implementación de sistemas para la
generación de energía mareomotriz y en la realización de
estudios más completos considerando los efectos en el
ambiente y aspectos socioeconómicos que conllevaría su uso.
También resultan evidentes las ventajas energéticas y
económicas que se generarían si esta tecnología se
implementara, además de que pondría a México en un buen
nivel mundial respecto a los demás piases con energías
renovables.
VI. REFERENCIAS
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http://theearthsfund.com/energias-renovables/energiamareomotriz/
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ci
encia2/17/htm/sec_12.html.
http://mim.promexico.gob.mx/work/sites/mim/resources/Loc
alContent/42/2/130726_DS_Energias_Renovables_ES.pdf
http://www.revista.unam.mx/vol.10/num8/art49/int49-3.htm
http://www.greenmotion.mx/energia-mareomotriz.php
http://p-era-energias.blogspot.mx/2008/05/ventajas-ydesventajas-de-la-energa.html.
http://energia-mareomotriz.blogspot.mx/2010/11/ventajas-ydesventajas-de-la-energia.html.
http://energie.edf.com/hydraulique/energies-marines/cartedes-implantations-marines/usine-maremotrice-de-larance/actualite-technique-51521.html
http://www.alternative-energynews.info/technology/hydro/tidal-power/
http://www.oceanenergycouncil.com/ocean-energy/tidalenergy/
http://www.rodamedia.com/navastro/mareas/mareas_LMede
ros.pdf
https://sites.google.com/site/alainpainevilomunoz/assignmen
ts/entradasintitulo
Piñon J. Francisco, Energías renovables, la única solución,
editorial La Salle, 1° ed., Febrero 2014
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Álvarez et al: Energía mareomotriz
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