Centrales Mareomotrices

CENTRALES

MAREOMOTRICES

C

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Centrales MareomotricesCentrales Eléctricas y Canalizaciones

Índice

Índice …………………………………………… Pág. 2

1 – Energía ………………………………………. Pág. 4

2 – Energía Mareomotriz ………………………. Pág. 4

3 – Historia de la Energía Mareomotriz ……... Pág. 4

4 – Oceanografía ……………………………….. Pág. 5

4.1 – Ondas y Olas ………………………………………… Pág. 5

4.2.1 - Intentos de aprovechamiento de las ondas marinas …………………………………………………………………….. Pág. 6

4.2 – Mareas ……………………………………………….. Pág. 7

5 – Centrales Mareomotrices ………………….. Pág. 9

5.1 – Centrales de Turbinas Mareomotrices …………… Pág. 10

5.1.1 – Economía ………………………………………… Pág. 11

5.1.2 – Implicaciones Sociales …………………………. Pág. 11

5.1.3 – Ventajas y Desventajas ………………………… Pág. 12

5.2 – Centrales de Barreras Mareomotrices …………… Pág. 12

5.2.1 – Tecnología Actual ………………………………... Pág. 13

5.2.2 – Cálculos de Energía …………………………….. Pág. 14

5.2.3 – Economía Pág. 18

5.2.4 – Implicaciones Sociales ………………………….. Pág. 18

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5.2.5 – Impacto Ambiental ……………………………….. Pág. 19

6 – Central Mareomotriz La Rance ……………. Pág. 21

7 – Otras Centrales Mareomotrices …………… Pág. 23

7.1 - Central Mareomotriz del Lago Sihwa, Corea del Sur …………………………………………………………………… Pág. 24

7.2 – Barrera del Estuario Severn ……………………….. Pág. 26

8 – Situación de la Energía Mareomotriz en Argentina …………………………………………. Pág. 28

Bibliografía Pág. 30

1- Energía

El término “energía” tiene diversas definiciones relacionadas con la idea

de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. En física, se

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define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía,

“energía” se refiere a un recurso natural y la tecnología asociada a él para

explotarla y hacer un uso industrial o económico del mismo.

Este último concepto es al que haremos referencia en el siguiente punto.

2- Energía Mareomotriz

La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas. Es

decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la

Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del

Sol sobre las masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede

aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o

descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para

obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se

puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así

la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y

aprovechable. Es un tipo de energía renovable y limpia.

3- Historia de la Energía Mareomotriz

La historia de la energía mareomotriz tuvo su origen en la antigüedad. La

evidencia más temprana que existe del uso de las mareas del océano para la

conversión de energía se remonta a unos 900 D.C., pero es posible que haya

habido predecesores que se perdieron en el anonimato de la prehistoria. Las

primeras plantas de energía mareomotriz utilizaban las cuencas de mar

naturales para construir una barrera o represa a través de la entrada de la

misma y dejaban que se llenara con la marea alta, conteniendo el agua

mientras la marea bajaba, y luego la dejaban fluir a través de una rueda

hidráulica, rueda de paletas u otros dispositivos de conversión similares. La

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energía obtenida era usada generalmente para moler trigo, y estaba disponible

alrededor de 2 o 3 horas seguidas, usualmente dos veces al día.

La cantidad de energía demandada en un mundo ahora industrializado

dejó en el olvido a esas viejas barreras de marea y no fue hasta 1960 que la

primera central moderna de energía mareomotriz fue construida, en los

alrededores de San Malo, Francia, a una escala ya comercial.

4- Oceanografía

La oceanografía es la rama de las Ciencias de la Tierra que estudia los

procesos biológicos, físicos, geológicos y químicos que se dan en los mares y

en los océanos.

Para poder comprender el funcionamiento y el porqué de la necesidad

de una ubicación especifica de las Centrales Mareomotrices, debemos tener un

conocimiento previo de algunos conceptos y otras características de los

océanos.

4.1 - Ondas y olas

Los vientos imprimen a las capas superficiales del mar movimientos

ondulatorios de dos clases: las ondas y las olas.

Las primeras se pueden observar en el mar, incluso en ausencia del

viento; son masas de agua que avanzan y se propagan en la superficie en

forma de ondulaciones cilíndricas. Es bastante raro ver una onda marina

aislada; generalmente se suceden varias y aparecen en la superficie

ondulaciones paralelas y separadas por intervalos regulares. Cuando una

barca sube sobre la cresta de la onda perpendicularmente a ella, la proa se

eleva, y cuando desciende sobre el lomo, la proa se hunde en el agua. Es el

característico cabeceo.

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La energía que desarrollan las ondas es enorme y proporcional a las

masas de aguas que oscilan y a la amplitud de oscilación. Esta energía se

descompone en dos partes, las cuales, prácticamente, son iguales: una energía

potencial, la cual provoca la deformación de la superficie del mar, y una energía

cinética o de movimiento, debida al desplazamiento de las partículas; en suma,

de la masa de agua.

Si la profundidad es pequeña, la energía cinética es transportada con

una velocidad que depende de determinadas características de la onda. Se ha

calculado que una onda de 7,50 metros de altura sobre el nivel de las aguas

tranquilas y de 150 metros de longitud de onda, propagándose con una

velocidad de 15 metros por segundo, desarrolla una potencia de 700 caballos

de vapor por metro lineal de cresta; según esto, una onda de las mismas

características que tuviese 1Km. De ancho desarrollaría la considerable

potencia de 700.000 caballos de vapor. Esto explica los desastrosos efectos

que producen las tempestades marinas.

4.2.1 - Intentos de aprovechamiento de las ondas marinas

La técnica utilizada para captar la energía desarrollada por las ondas

marinas en sus oscilaciones verticales es sencilla. Basta para ello disponer de

varios flotadores provistos de un vástago que se desliza a lo largo de unas

guías y cuyos movimientos verticales se transmiten mediante el vástago a

generadores eléctricos. La realización práctica de este tipo de máquina es, sin

embargo, muy difícil, pues, a la corta o a la larga, estas máquinas acaban por

ser destruidas por el exceso de la potencia que deben captar.

El ingeniero Cattaneo de Veltri ideó un dispositivo, que instaló al pie del

promontorio rocoso en el cual se asienta la cuidad de Mónaco y con el fin de

proveer de agua marina al Museo Oceanográfico de dicha ciudad. Consiste en

un pozo de cierto diámetro que comunica por su parte inferior con el mar. A lo

largo de este pozo se mueve un pesado flotador guiado por unas barras de

hierro empotradas en la pared de aquél flotador que desciende por el empuje

vertical del agua del mar y conforme con las oscilaciones de la superficie de

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éste. Mediante palancas articuladas, el flotador transmitía su empuje a los

vástagos de los émbolos de dos bombas hidráulicas aspirantes impelentes que

elevaban el agua hasta el Museo Oceanográfico. Esta máquina, que funcionó

una docena de años, acabó por ser destruida por las olas a pesar de su

robustez y construcción sencilla. Su rendimiento era reducido y constituyo más

bien una curiosidad que un dispositivo realmente útil.

4.2 - Mareas

La marea es el cambio periódico del nivel del mar, producido

principalmente por las fuerzas gravitacionales que ejercen la Luna y el Sol.

Para explicar por qué se produce este fenómeno hay que recordar la Ley de la

Gravedad, descrita por Isaac Newton, un físico y matemático inglés. Según él,

la atracción gravitatoria depende de tres cosas: las masas de dos cuerpos y la

distancia que los separa. Demostró que la fuerza es inversamente proporcional

al cuadrado de la distancia.

F = m1 + m2 / d2

En otras palabras, la fuerza de la marea depende de la distancia a la que

esté el astro. Las mareas que vemos en los océanos son debidas a la atracción

de la Luna y del Sol. La explicación más simple es que el agua en el lado de la

Tierra más cercano a la Luna es atraída por la fuerza gravitatoria de la Luna

más intensamente que el cuerpo de la Tierra, mientras que el agua del lado de

la Tierra más alejado de la Luna es atraída menos intensamente que la Tierra.

El efecto es hacer salientes en el agua en lados opuestos de la Tierra. El efecto

de la atracción del Sol es similar, y las mareas que observamos son el efecto

resultante de las dos atracciones.

Cuando la atracción del Sol se suma a la de la Luna las mareas son

grandes y las llamamos Mareas Vivas, mientras que cuando las atracciones

están a 90 grados las mareas son pequeñas y las llamamos Mareas Muertas.

Las alturas de las mareas vivas están gobernadas por la distancia de la Luna a

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la Tierra, siendo más grandes en el Perigeo (cuando la Luna está más cerca de

la Tierra) y más pequeñas en el Apogeo (cuando la Luna está más lejos).

Como la atracción del Sol está alineada con la de la Luna en Luna

Nueva y Luna Llena, ésos son los días en que hay Mareas Vivas. La atracción

del Sol es menos que la mitad de la de la Luna, así que la frecuencia de las

mareas está determinada por el pasaje aparente de la Luna alrededor de la

Tierra, lo que toma apenas un poco más de un día. Entonces, en la mayoría de

los lugares de la Tierra tenemos dos mareas por día, con la hora de cada una

retrasándose de un día al siguiente en poco menos que una hora. (El período

verdadero, por supuesto, está determinado por la rotación de la Tierra y la

órbita de la Luna).

Figura 1: Esquema de Mareas

1 y 3: Cuando la Luna y el Sol están alineados (Luna Nueva y Luna Llena), se producen las mayores diferencias de marea.

2 y 4: Cuando la Luna y el Sol están en ángulo recto (Luna Creciente y Luna Menguante se producen las menores diferencias de marea.

La altura de la marea en cualquier parte, está determinada por la forma

de la línea de la costa y la plataforma continental cercana. La presencia de

terrenos inclinados y bahías le da mucho más rango a las mareas que lo que

se ve en altamar. Un fenómeno generalmente desapercibido es que el aire y las

masas sólidas de la Tierra también se mueven hacia arriba y hacia abajo

debido a las fuerzas de mareas. Aunque el movimiento es mucho menor en el

terreno que en el mar, puede llegar a ser de un metro de desplazamiento

vertical.

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Rango de marea: es la diferencia vertical entre la marea más alta y la

marea más baja. En otras palabras es la diferencia de altura entre las

mareas altas y bajas.

El rango de marea se puede clasificar:

Micromareal, cuando el rango es menor a 2 metros

Mesomareal, cuando el rango está entre los 2 y los 4 metros

Macromareal, cuando el rango supera los 4 metros

Figura

2: Rango de Marea

5- Cen

trales Mareomotrices

Las centrales mareomotrices pueden ser clasificadas en dos tipos:

Centrales de Turbinas Mareomotrices y Centrales de Barreras Mareomotrices.

Si bien de la primera sólo existen prototipos, representa una forma de

generación que ha despertado mucho interés en la comunidad científica, y

gracias a los avances de la tecnología, en algunos años podría convertirse en

el método principal de transformación de energía mareomotriz.

5.1 - Centrales de Turbinas Mareomotrices

La idea de este generador surgió gracias al motor eléctrico de los

propulsores de los vehículos subacuáticos. Los estudiantes de la Universidad

de las Ingenierías y Ciencias de los Estados Unidos, vieron el potencial de

hacer funcionar este dispositivo al revés como un generador. Es vez de usar

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electricidad para iniciar el movimiento en las hélices y conducir el vehículo, el

flujo del agua hace girar las hélices, generando electricidad.

Figura 3: Prototipo de Generador de Turbina Mareomotriz

Estos generadores funcionan de la misma manera que los molinos de

viento. La velocidad del flujo de las mareas impulsa a las turbinas. La mayor

densidad del agua, 832 veces la del aire, logra que un solo generador produzca

una cantidad de energía significativa a bajas velocidades de marea (comparada

con la velocidad del viento). Dado que la energía varía con la densidad del

medio y el cubo de la velocidad, es simple darse cuenta que una velocidad de

agua de 1/10 la velocidad del viento genera la misma energía con el mismo

tamaño de turbina. Sin embargo esto limita la aplicación sólo a lugares donde

las mareas se mueven a velocidades de al menos 2 nudos (1m/s), incluso en

las mareas muertas. Si la velocidad está sobre este nivel, la turbina

experimente una seria sobrecarga y si está por debajo de los 2 nudos no se

puede producir una generación apropiada. La figura 4 es una impresión de

cómo se vería una granja de turbinas mareomotrices.

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Figura 4: Impresión de un parque mareomotriz

Como este tipo de turbina pertenece a una tecnología aún inmadura (no

existe una producción de facilidades comerciales a escala que provea de

energía en forma rutinaria), ningún proyecto ha surgido todavía como el

ganador, pero, aún así, se está experimentando con una larga variedad de

diseños, algunos muy cerca del despliegue a grandes escalas.

5.1.1 - Economía

La tecnología de turbinas mareomotrices está aún en su infancia y por lo

tanto todavía no existen proyectos que puedan compararse. El costo de utilizar

turbinas mareomotrices dependerá de su ubicación y de la tecnología usada.

Se estipula que la turbina u otros equipamientos de generación tendrán un

costo similar a los molinos de viento.

5.1.2 - Implicaciones Sociales

Los flujos marinos, que impulsan a las turbinas mareomotrices, son

comunes en áreas remotas. Esto significa que es necesario un examen

cuidadoso de los deseos de la comunidad para asegurar que el proyecto

funcione a su máximo potencial. Como está bajo el agua se evitan los

problemas antiestéticos y tampoco debería afectar a la navegación y trasporte

marítimo, siempre que se tome en consideración al iniciar el proyecto. El plan

de construcción puede bridar trabajo incluso ya en las etapa de operación, lo

que aportará a la prosperidad de la economía local.

5.1.3 - Ventajas y Desventajas

Esta forma de generación tiene muchas ventajas sobre el resto de los

métodos. Las turbinas se instalan bajo el agua y por lo tanto están fuera de la

vista. No representan un problema para la navegación marítima y requieren de

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mucho menos materiales para la construcción. También son menos dañinas

para el medio ambiente, ya que no producen gases de efecto invernadero ni

ningún otro residuo.

Obviamente, las turbinas afectaran el fondo marino del lugar donde

fueron instaladas, lo que puede afectar la vida acuática en el área. Sin

embargo, esto depende del lugar específico donde se coloquen y aún así es

difícil de predecir. Mientras que se lleven a cabo las adecuadas evaluaciones

sobre el impacto ambiental estas desventajas pueden ser evitadas o

minimizadas.

5.2- Centrales de Barreras Mareomotrices

Son barreras o represas construidas a través de un estuario o bahía que

debe soportar un rango de marea especial. El rango debe superar los 5 metros

para que la barrera sea útil. El propósito de esta represa o barrera es dejar que

el agua fluya hacia la cuenca cuando la marea sube. La barrera tiene

compuertas que abren el paso al agua. Las compuertas se cierran cuando la

marea ha dejado de subir, atrapando el agua en la cuenca o estuario. Mientras

la marea retrocede fuera de la barrera, las compuertas en la barrera que

contienen turbinas se abren y la diferencia de niveles de agua dentro y fuera de

la barrera hace que fluya por estas compuertas, accionando las turbinas y

generando energía. Esta puede ser generada en ambas direcciones a través

de la barrera pero puede llegar afectar la eficiencia y la economía del proyecto.

La tecnología utilizada es similar a la Hidroeléctrica. La construcción de

una barrera requiere un largo proyecto de ingeniería civil. La barrera tendrá

impactos ambos ecológicos e ambientales no sólo durante la construcción, sino

que cambiarán el área afectada por siempre. Cuales serán estos impactos

serán es muy difícil de predecir ya que son muy específicos de la ubicación, y

cada barrera es diferente.

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5.2.1 – Tecnología Actual

El siguiente diagrama es una versión simplificada de una Barrera

Mareomotriz.

Figura 5: Diagrama simplificado de una Barrera Mareomotriz con una turbina “Bombilla”

Existen diferentes tipos de turbinas disponibles para utilizar en una

Barrera Mareomotriz. La turbina tipo “Bombilla” es una en la cual el agua fluye

alrededor de la turbina. Si requiere de mantenimiento, se debe detener el agua

lo que causa un problema y consume tiempo, lo que puede provocar pérdidas

de generación.

Figura 6: Diagrama de una turbina tipo “Bombilla”

Cuando se utilizan turbinas de llanta el generador es montado en un

ángulo recto con respecto a las turbinas, haciendo más fácil el acceso. Pero

este tipo de turbina no es adecuado para el bombeo de agua(1) y es difícil

regular su rendimiento.

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Figura 7: Diagrama de una Turbina “Llanta”

Las turbinas tubulares cuentan con cuchillas que están conectadas a

una eje largo y que están orientadas a un cierto ángulo de forma que el

generador queda ubicado encima de la barrera.

Figura 8: Diagrama de una Turbina Tubular

5.2.2 – Cálculos de Energía

La energía disponible de una barrera es dependiente del volumen de

agua. La energía potencial contenida en un volumen de agua es igual a:

(1)Las turbinas en la barrera pueden ser usadas para bombear agua extra en la cuenca en períodos de baja

demanda. Esto coincide usualmente con los precios baratos de electricidad, generalmente a la noche cuando la

demanda es baja. Por lo tanto, la compañía compra electricidad para bombear agua extra dentro de la cuenca, para

después generar energía suficiente en los tiempos de demanda más alta.

E = ½ A ρ g h2 [Julios]

2


Donde:

h = es el rango de marea vertical [m]

A = es el área horizontal de la barrera [m2]

ρ = es la densidad del agua = 1025kg por metro cúbico (el agua de mar

varía entre 1021 y 1030 por metro cúbico)

g = es la aceleración de la gravedad = 9.81 metros por segundo al

cuadrado

El factor ½ se debe al hecho de que mientras la cuenca se vacía a

través de las turbinas, la presión del agua sobre la presa se reduce. El pico

máximo de presión sólo está disponible en el momento de marea baja,

asumiendo que el nivel de marea alta esta todavía presente en la cuenca.

Ejemplo de Cálculo de Generación de Energía Mareomotriz

◦ Supongamos que el rango de mareas de un lugar en particular es de

10 metros.

◦ La superficie de la barrera de la planta mareomotriz es de 9 km2.

(3 km . 3 km) = 3000 m . 3000 m = 9.106 m2

◦ La densidad del agua es de 1025.18 kg/m3

Podemos determinar la masa del agua del mar en la cuenca

multiplicando el volumen del agua por la densidad de la misma:

mmar = (área . rango de la marea) . densidad de la masa

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= (9.106 m2 . 10 m) . 1025.18 kg/m3

= 92 . 109 kg (apróx.)

La energía potencial del agua contenida en la cuenca en la marea alta

será igual entonces a ½ por el área, por la densidad, por la aceleración

gravitacional, por el rango de marea al cuadrado.

E = ½ . 9.106 m2 . 1025 kg/m3. 9.81 m/s2 . (10 m)2

E = 4,5.1012 J (apróx.)

Tenemos dos mareas altas y dos mareas bajas todos los días. En la

marea baja la energía potencial es cero. Por lo tanto la energía potencial total

por día es igual a:

ET = E . 2

ET = 4,5.1012 J . 2

ET = 9.1012 J

Entonces obtenemos que el potencial de generación de potencia media

será igual a la energía en Jules dividido por el tiempo de un día en segundos.

PT = 9.1012 J / 86400 s

2


PT = 104 MW

Asumiendo que la eficiencia de conversión de energía es del 30%. El

promedio de energía generado día a día es de:

= 104 MW . 30% / 100%

= 31 MW (apróx,)

La mejor ubicación para una barrera es en los lugares con una alta

amplitud en las mareas. Estas ubicaciones pueden ser encontradas en Rusia,

Estados Unidos, Canadá, Australia, Corea y el Reino Unido. Las amplitudes

mayores de 17 m ocurren por ejemplo en la Bahía de Fundy, en los Estados

Unidos.

Otros cálculos

También puede calcularse la energía disponible de la turbina en

cualquier instante particular. La expresión utilizada para el cálculo es la

siguiente:

E= ρ g Cd A 2 g (Z1 – Z2)3

Donde:

Cd = es el Coeficiente de Descarga

A = es el área horizontal de la barrera

g = es la aceleración de la gravedad

ρ = es la densidad del agua

El coeficiente de descarga nos dice el efecto restrictivo de la corriente en

el paso de la barrera que pasa el agua

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La ecuación ilustra lo importante que es la diferencia del nivel de agua

en el mar y en la cuenca, (Z1 – Z2) cuando se calcula la potencia producida.

5.2.3 - Economía

Las centrales de barrera mareomotriz tienen un alto costo de

construcción y un costo bajo cuando está en funcionamiento. Como resultado,

la energía mareomotriz puede que no devuelva lo invertido durante muchos

años, lo que hace que los inversores estén reluctantes de participar en tales

proyectos.

Los gobiernos pueden llegar a financiar las centrales mareomotrices,

pero muchos se rehúsan a hacerlo debido al tiempo que tardan en volver las

inversiones y al nivel alto de un compromiso irreversible. Por ejemplo la política

de energía del Reino Unido reconoce el rol de la energía mareomotriz y

expresa la necesidad de que los consejos locales entiendan los más amplios

objetivos nacionales de energías renovables en aprobar los proyectos

mareomotrices. El gobierno del reino Unido mismo aprecia la vialidad técnica y

las opciones de ubicación disponibles, pero no ha provisto de los incentivos

necesarios para avanzar con estos objetivos.

5.2.4 – Implicaciones Sociales

La construcción de una Barrera Mareomotriz puede tener varias

consecuencias sociales en el área que la rodea. Durante la construcción de la

barrera, el número de personas y tránsito aumentará dramáticamente y se

mantendrá así por años. La Barrera Mareomotriz La Rance en Francia tomó

cinco años en construirse. Esto también traerá ingresos a la zona de la

industria de turismo y hostelería que deberá hospedar a los diferentes tipos de

visitantes que traerá la barrera. Esto dará un impulso a la economía local.

La barrera puede usar como una calle o como línea de ferrocarril,

cuando cruzar la bahía o estuario es un atajo. También está la posibilidad de

incorporar molinos de viento en la barrera para generar energía extra. La

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barrera afectará la navegación y transporte marítimo y se deberá disponer de

alguna compuerta especial para permitir que los barcos la atraviesen.

La bahía se volvería disponible para la recreación; el agua estaría más

calma, no inmediatamente después la barrera, sino más cerca de la costa. Esta

sería otra atracción turística se convertiría en una característica del área.

5.2.5 – Impacto Ambiental

La construcción de una barrera en un estuario tiene un efecto

considerable en el agua dentro de la cuenca y en el ecosistema. Muchos

gobiernos se han mostrado reluctantes en tiempos recientes de ceder su

aprobación por las Barreras Mareomotrices. A través de investigaciones

llevadas a cabo en centrales mareomotrices, se ha descubierto que las

barreras construidas en las bocas de los estuarios provocan amenazas

ambientales similares a las represas de gran tamaño. La construcción de

grandes centrales mareomotrices altera el flujo del agua salada que sale y

entra al estuario, lo que cambia la hidrología, salinidad y posiblemente tenga

efectos negativos en los mamíferos marinos que usan el estuario como su

hábitat. La Central La Rance es el único lugar donde se ha llevado a cabo una

evaluación a gran escala, sobre alrededor de 20 años, sobre el impacto

ecológico del Sistema de Energía Mareomotriz. Investigadores franceses

descubrieron que la aislamiento del estuario durante las fases de construcción

de la barrera de marea era perjudicial para la flora y fauna, sin embargo

después de 10 años, ha habido un “grado variable de adaptación biológica a

las nuevas condiciones ambientales”.

Algunas especies perdieron su hábitat debido a la construcción de La

Rance, pero otras especies colonizaron el espacio abandonado, la que causó

un cambio en la diversidad. También como resultado de la construcción,

desaparecieron bancos de arena, la playa de San Servan fue dañada

gravemente y se han desarrollado corrientes de gran velocidad cerca de las

esclusas, los cuales son canales de agua controladas por compuertas.

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Turbidez

La turbidez (la cantidad de materia en suspensión en el agua) decrece

como resultado de la intercambio de pequeños volúmenes de agua entre la

cuenca y el mar. Esto permite que la luz del Sol penetre más profundo en el

agua, mejorando las condiciones para el fitoplancton. Estos cambios se

propagan hasta la cadena de comida causando un cambio general en el

ecosistema.

Cercas y turbinas de mareas

Las cercas y turbinas de mareas pueden tener impactos ambientales

variables dependiendo de si las cercas y turbinas han sido construidos teniendo

en cuenta en ambiente. El impacto ambiental mayor es el impacto en los peces.

Si las turbinas se mueven lo suficientemente lento, por ejemplo a velocidades

de las 25-50rpm, la matanza de peces es minimizada. Por ejemplo, un prototipo

de turbina mareomotriz construida en el canal de San Lorenzo en 1983 reportó

que ningún pez había resultado víctima de las turbinas. Las cercas

mareomotrices bloquean los canales, lo que hace difícil que los peces y demás

vida salvaje migren a través de esos canales. Para poder reducir la muerte de

los peces, las cercas pueden ser diseñadas de forma que los espacios entre la

pared de los pozos de cimentación y la lámina que cubre al rotor sean lo

suficientemente grandes para permitir el paso de los peces. Los mamíferos

marinos más grandes como las focas o delfines pueden ser protegidos de las

turbinas por cercas o un sensor que automáticamente apague las turbinas

cuando un mamífero marino es detectado. En general, muchas investigaciones

han discutido que mientras la barrera de mareas posee amenazas ambientales,

las cercas y turbinas mareomotrices son posiblemente más inocuas con el

medio ambiente. A diferencia de las barreras, las cercas y turbinas

mareomotrices, no bloquean los canales o la boca de los estuarios, no

interrumpe la migración de los peces ni altera la hidrología. Además, estas

opciones ofrecen la capacidad de generación de energía sin los nefastos

impactos ambientales.

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Salinidad

Como resultado del intercambio de agua con el mar, la salinidad

promedio dentro de la cuenca decrece, afectando el ecosistema.

Movimiento de los sedimentos

Los estuarios muchas veces tienen un alto volumen de sedimentos

desplazándose a través de ellos, de los ríos al mar. La introducción de una

barrera en un estuario puede resultar en una acumulación de sedimentos

dentro de la barrera, afectando el ecosistema y también la operación de la

barrera.

Peces

Puede ser que los peces se muevan a través de las esclusas de forma

segura, pero cuando estas se cierran, los peces buscaran a las turbinas e

intentaran nadar a través de ellas. También, algunos peces serán incapaces de

escapar a la velocidad del agua cerca de una turbina y serán succionados por

ella. Incluso con la turbina mejor diseñada, la mortalidad de los peces es

aproximadamente del 15%. La tecnología de pasajes alternativos para los

peces hasta ahora ha fallado en resolver este problema para las Barreras

Mareomotrices, ya que solo ofrece soluciones extremadamente caras, u otras

que sólo son útiles para una pequeña fracción de peces. Investigaciones sobre

una guía sónica para los peces aún se está llevando a cabo.

6- Central Mareomotriz La Rance

La construcción de esta central comenzó en 1960. El sistema usado

consiste de una barrera de 330m de largo y una cuenca de 22km2 con un rango

de marea de 8m. Tiene incorporada una compuerta especial para permitir paso

a pequeñas embarcaciones. Durante la construcción, dos represas temporales

fueron erigidas a cada lado de la barrera para asegurar que estuviera seca,

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esto se debía a la seguridad y conveniencia. El trabajo se completó el 4 de

diciembre 1967 cuando 24 turbinas “Bombilla” de 5.4m de diámetro, valoradas

en 10MW, fueron conectadas a la Red de Transmisión Francesa de 225KV.

Las turbinas “Bombilla” fueron desarrolladas por la Électricité de

France, la principal empresa de generación y distribución eléctrica de Francia.

Estas permiten una generación en ambas mareas. Son turbinas de flujo axial

diseñadas para bombear el agua dentro de la cuenca para los propósitos

descritos anteriormente. De esta forma es más fácil anticipar los niveles de

generación. Este tipo de turbina es popular en la Energía Hidroeléctrica y está

siendo usada en Europa Continental en las represas sobre el río Rin y el

Ródano.

Figura 9: Vista aérea de la Barrera Mareomotriz La Rance, en Francia

La idea de construir un central mareomotriz sobre el Rance la dio por

primera vez en 1921 Gerad Boisnoer. El lugar era atractivo por alto promedio

de rango de marea (8 metros, con un máximo equinoccial de 13,5). Los

primeros estudios que asimilaron la idea de una planta mareomotriz en el

Rance fueron hechos por la “Sociedad por el Estudio de la Utilización de las

Mareas” (Société d'étude pour l'utilisation des marées [SEUM]) en 1943. No

obstante, el trabajo no comenzó hasta 1961. Albert Caquot, el ingeniero

visionario, fue instrumental en la construcción de la represa, diseñando un

recinto para proteger el sitio de construcción de las mareas del océano y de las

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fuertes olas. La construcción de la planta comenzó oficialmente el 20 de Julio

de 1963.

La Rance es la primera central mareomotriz a escala exitosa; no ha

ocurrido ninguna inundación a causa de la represa y los impactos ambientales

son mínimos. En este caso, la barrera fue lo suficientemente grande como para

introducir una ruta con dos carriles dobles, creando así un atajo para los

ciudadanos de 28 kilómetros. La naturaleza única de la central de energía

también ha incrementado el turismo en el área. La Rance atrae alrededor de

300 mil visitantes cada año. El costo inicial, el cual disuade a muchos proyectos

similares de ser construidos, fue de 617 millones de francos franceses, en

1967, lo que equivale a aproximadamente 94,5 millones de euros.

A pesar del alto costo del proyecto, el dinero invertido ya ha sido

recuperado y los costos de producción de electricidad son más bajos que para

la Generación de Energía Nuclear.

La central produce 0,012% de la energía total consumida en Francia con

un pico valorado de 240 Megawatts por sus 24 turbinas. La salida anual es de

600 millones de kW, o de aproximadamente 68MW de energía promedio.

7- Otras Centrales Mareomotrices

La única planta mareomotriz, aparte de la Central La Rance, que se

mantiene en funcionamiento y aporta energía a una línea principal es la

Estación de Generación Royal Annapolis (Annapolis Royal Generating Station).

Una central de 18 MW ubicada sobre el río Annapolis inmediatamente aguas

arriba de la ciudad de Annapolis Royal, Nueva Escocia, Canadá.

Existen muchos proyectos de nuevas centrales mareomotrices, uno de

los cuales ya se está llevando a cabo y será terminado a fines de este año. A

continuación haremos mención de esta central a terminarse y de un proyecto

que ya lleva muchos años de estudio y análisis, el proyecto de una Barrera

mareomotriz en el estuario Severn.

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7.1 - Central Mareomotriz del Lago Sihwa, Corea del Sur

El Lago Sihwa está ubicado en el centro-oeste de la península de Corea,

en la provincia de Gyeonggi, bordeando el Mar Occidental con la represa de

aproximadamente 4 km de la ciudad de Siheung.

Este lago fue creado gracias a la construcción de una represa en 1994

para garantizar el agua para la agricultura de la región, desarrollar tierras

industriales y agrícolas cerca del área metropolitana y para garantizar el agua

de riego. Además de los 56,5 km2 de agua dulce (uno de los mayores lagos en

artificiales en Corea), también se recuperaron 173 km2 de tierra.

Figura ·: Ubicación de la represa y del Lago Sihwa

Debido al corte de corrientes de marea y el rápido aumento de la

población, el agua del Lago Sihwa calidad se ha deteriorado en los años

posteriores a la construcción de la represa. La contaminación del agua se debe

principalmente a la falta de agua fresca y a las cargas de residuos industriales

de las fábricas en los alrededores. La contaminación fue considerada severa y

se requirió una solución urgente. Se decidió entonces abrir el lago al agua del

océano.

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Figura ·: Foto del Lago Sihwa contaminado.

La Central de Energía Mareomotriz Sihwa fue diseñada como un sistema

de generación por inundación, aprovechando la diferencia del nivel del agua

entre el mar y el lago artificial.

Esta central abre una nuevo capítulo en el desarrollo de de la energía

renovable en Corea. Este proyecto de 250 millones de dólares y de 260 MW es

el primero de su tipo en el país y se convertirá en el más grande del mundo,

seguido por La Rance. Se presume que reducirá $43 millones en importes de

petróleo (860,000 barriles), y también se espera que juegue un papel

importante en la restauración del ecosistema en el Lago Sihwa y de la calidad

del agua, a través de la continua circulación de agua de mar (aproximadamente

de 60 billones de toneladas anuales), ya que se planea abrir la represa ya

existente para permitir que dicha circulación exista.

Constará con 10 turbinas “Bombilla” de 25.4 MW de potencia cada una.

Se terminará en noviembre del 2009.

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Figura ·: Impresión de la Barrera Mareomotriz terminada

7.2 – Barrera del Estuario Severn

La construcción de una Barrera a través del Estuario Severn es un

proyecto que ha existido desde el siglo XIX. La propuesta es construir una

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central mareomotriz a través del canal de Bristol, una barrera que atravesaría al

estuario desde la costa de Inglaterra hasta la costa de Gales.

Figura : Ubicaciones consideradas para la barrera a lo largo de los años. Las negras indican los lugares de mayor

interés han provocado, debido a su alta estimación de energía de generación pico

La Barrera de Severn costaría aproximadamente 20 billones de libras

(33,95 billones de dólares) e involucraría la construcción de una represa de 16

kilómetros de largo. La barrera actuaría a la vez como un puente entre

Inglaterra y Gales y tendría una vida operativa de 200 años. Este proyecto se

convertiría en el más grande de energías renovables del mundo, y el trabajo de

ingeniería más importante del Reino Unido desde el túnel del Canal de la

Mancha.

Si bien, la propuesta de la Barrera de Severn ha estado en existencia

por muchos años, la actual demanda de energía, la necesidad urgente de

encontrar una forma de generación con bajas emisiones de carbono y la

adopción de objetivos nacionales obligatorios para la generación de energía

renovable, han hecho que el gobierno y la industria inglesa le preste una

renovada atención.

El impacto en la ecología del Estuario de Severn sería significativo, pero

considerando que la reducción de las emisiones de gases de efecto

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invernadero es tan importante, hay que lograr un equilibrio entre los beneficios

ambientales y los daños ecológicos. Una sola central energética con una

capacidad de 7 GW tendrá repercusiones en cómo funciona el mercado de la

electricidad, especialmente en lo que será intermitente, siguiendo el ciclo de las

marea.

Inevitablemente, el tamaño y el costo de semejante proyecto traerán sus

propios problemas de gestión. El Reino Unido ha demostrado que es capaz de

realizar proyectos de este tamaño, pero las cuestiones relacionadas a la

financiación, contratación y el régimen de propiedad serán de vital importancia.

La central funcionaría con un total de 214 turbinas de 40 MW. Junto con

la barrera generarían la misma cantidad de electricidad que tres de las últimas

centrales nucleares construidas – 8.6 GW durante el cambio de mareas y 2 GW

de promedio. Esto sería suficiente para proporcionar el 5 - 6% de la electricidad

de Inglaterra y Gales - equivalente a 8 grandes centrales eléctricas de carbón.

8- Situación de la Energía Mareomotriz en Argentina

En nuestro país, el rango de marea en la costa Atlántica, que presenta

valores elevados, abre enormes esperanzas de poder concretar su

aprovechamiento energético mareomotriz, relativamente de bajo costo y de

enormes proporciones. Las expectativas se concentran en la Península de

Valdés, al nordeste de Chubut, formada por los golfos San José al norte y

Nuevo al sur. El primero está alimentado por el golfo de San Matías y el

segundo por el Atlántico. El istmo Carlos Ameghino, de unos 6 a 8 km de

anchura, que une la península de Valdés al continente y separa ambos golfos

actúa como un magnífico dique natural, que contiene a un lado y otro el agua

de las crecientes y las bajantes que se producen alternativamente en uno y otro

golfo.

La obra “La Argentina, Geografía General y Los Marcos Regionales”, con

respecto a la energía mareomotriz dice: [...]”En la Argentina que tiene un

extenso litoral sobre el Atlántico, el sector de la costa patagónica en general y

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tal vez el extremo sur de la costa pampeana ofrecen posibilidades para su

captación a favor de tres condiciones geográficas importantes: amplitud de

mareas entre pleamar y bajamar, que oscila entre unos 5 y 12 o 13 metros,

propicia configuración de la costa, con caletas, estuarios, bahías y golfos que

posibilitarían cerrar el paso a la energía mareomotriz y convertirla en

electricidad, por último algo excepcional en el nivel mundial es la asincronicidad

del flujo de las mareas en los lugares próximos, la cual no tiene parangón: se

ha señalado internacionalmente en un estudio publicado por las naciones

unidas, que la Argentina posee el lugar más apropiado para la utilización de la

energía mareomotriz por dicha asincronicidad, la cual posibilitaría contar con

energía de ese origen en un lapso de más de 18 horas por día por el juego

natural de dicho movimiento. Los otros aprovechamientos conocidos reducen a

alrededor de sólo 12 horas por día la captación de la energía mareomotriz en

centrales de simple efecto"

Bibliografía

http://en.wikipedia.com http://es.wikipedia.com Wikipedia, La Enciclopedia Libre

http://www.reuk.co.uk

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Energía Renovable del Reino Unido (Renewable Energy UK) http://www.tidalelectric.comElectricidad Mareomotriz (Tidal Electric)

http://www.esru.strath.ac.ukEnergía Mareomotriz (Tidal Power)

http://www.eer.wustl.eduCentral de Energía Mareomotriz de Sihwa: un éxito ambiental, energética de Corea (Sihwa Tidal Power Plant: a success of environment and energy policy in Korea)

http://www.foe.co.ukLa Barrera de Severn (Severn Barrage)

The Severn Barrage - The Royal Academy Of EngineeringLa Barrera de Severn – La Academia Real de Ingeniería (Artículo)

Energía Mareomotriz. Sí? ¿Dónde? ¿No? ¿Por Qué? Conclusiones. Por Mario R. Chingotto.

http://www.tidalelectric.com/

http://www.foe.co.uk/campaigns/climate/news/severn_barrage.html

http://www.eer.wustl.edu/McDonnellMayWorkshop/Presentation_files/Saturday/Saturday/Park.pdf

http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/Web_sites/01-02/RE_info/Tidal%20Power.htm

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