Primer Foro Iberoamericano de Ciencias para las Energías

11-13 de junio de 2012, Quito, Ecuador

Dr. David Pérez Martín davidp@cubaenergía.cu

Energía marina: situación y perspectivas

Energía marina

Al  menos  50  promotores    están  trabajando  en    I+D+I  de    este  recurso    Instalados  0.3  GW    Potencial    con  tecnologías  actuales  >  30  GW    Varios  proyectos  en  ejecución  que  duplican  esta  capacidad    En  LAC  muy  poco  desarrollo  

(olas, mareas, corrientes, gradiente térmico y salino) •  Más del 70% de la superficie del planeta está cubierta por agua. •  El mar es el mayor colector solar del planeta y por ello una fuente muy importante de energía. Absorbe 4000 veces la energía que utilizamos hoy.

Aprovechamiento de la energía de las mareas (corrientes de marea)  

•  1915:  Se  consideran  pioneros  a  los  habitantes  de  Husum,  isla  alemana  (molida  de  granos).    

•  1966,  se  construye  la  primera  central  mareomotriz,  en  Rance,  Francia.  Potencia  máxima  240  MW.  

•  Centrales  experimentales  en:  -­‐  1968,  Murmansk,  mar  de  Barents,          400  kW      -­‐  1983  en  Jiangxi,  China,    -­‐  1984  en  Anápolis,    •  Rep.  Corea  construye  central  de                                                                                        260  MW.    

Tiene 400 m de ancho, velocidad promedia 1.8 m/s (4.07 nudos) y llega hasta 2.5 m/s (5.66 nudos), profundidad máxima de 50 m, tiene un tráfico marítimo considerable y es cruce habitual de muchas especies de peces y mamíferos como las orcas y las ballenas

Estrecho de Kvalsund, Noruega

Corrientes de marea

4 MW (20 generadores de 200 kW) ubicados a 17 m de profundidad, a 80 m de la costa al

oeste del puente y suministran la energía que consume el municipio Kvalsund con 1091

habitantes

Kvalsund tiene:

TURBINA MULTIPLICADOR GENERADOR

MAQUINA GENERADORA MARINA

Las turbinas salen del agua cuando es necesario por mantenimiento o emergencia

SEAFLOW

OTRAS TECNOLOGÍAS

COMPARACIÓN ENERGIA EÓLICA

vs

OLAS Y CORRIENTES DE MAREAS

Canal de entrada de la Bahía de Banes, Cuba

Canal de entrada de la Bahía de Nuevitas, Cuba

Puentes de los pedraplenes de la Cayería Norte de Cuba Velocidades superiores a 3.7 Km/h.

Aunque las mareas no dependen del clima y son regulares, sin embargo, su aprovechamiento puede tener graves problemas ambientales, como el aterramiento del río, cambios de salinidad en el estuario y sus proximidades y cambio del ecosistema antes y después de las instalaciones.

Aprovechamiento de las mareas

Otros proyectos similares al de Rance, como el de una central mucho mayor prevista en Francia en la zona del Mont Saint Michel, o el de la Bahía de Fundy en Canadá (12 m, podrían generarse 12000 GWh), o el del estuario del río Severn, en el Reino Unido, entre Gales e Inglaterra no han llegado a ejecutarse por el riesgo de fuerte impacto ambiental.

•  1880, Jacques de Arsonval argumenta el empleo la energía térmica de los océanos. •  Para aprovechar el recurso se necesita ΔT ≥ 20ºC a 1000 m de profundidad

APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO

Δ T

DONDE SE PUEDE APROVECHAR EL GRADIENTE TERMICO?

Amarillo 18 - 20°C Naranja 20 - 22°C Rojo 22 - 24°C

OTEC (Ocean Thermal Energy Convertion) APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO

•  1930 1ra OTEC Bahía de Matanzas, Cuba (Georges Claude). Ciclo abierto.

APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO

3er intento

• 1934 una instalación de 2.2 MW a bordo de la Le Tunisie, se prueba en la costa de Brasil, Rio de Janeiro (ciclo abierto), para producir 2000 toneladas de hielo.

APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO

• 1974, se crea el Laboratorio de Energía Natural NHELA, Hawai, centro de prueba de OTEC. •  1981 OTEC en Nauru, 120 kW. •  OTEC en Tokunoshima, 50 kW. •  1993-1998 OTEC experimental en Hawai,120 kW.

APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO

Hay dos tecnologías: planta de vapor de agua de ciclo abierto

APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO

Planta de vapor de ciclo cerrado que utiliza un fluido refrigerante como fluido para ser vaporizado

APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO

APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO

CALDERA DONDE SE QUEMA UN

COMBUSTIBLE

FLUIDO DE TRABAJO

Diferencias principales con una

Termoeléctrica

6  zonas  de  interés  en  estudio  Potencial:  2100  MW  

DISTRIBUCIÓN DEL GRADIENTE TERMICO EN CUBA

PROPUESTAS DE OTEC EN CUBA •  Aprovechamiento de calores del condensador y la chimenea de la Central Termoeléctrica Antonio Guiteras de 330 MW en OTED de 4.4 MW. •  Aprovechamiento de calores de la planta niquelífera de Moa “ Ernesto Che Guevara” en OTEC de 6 MW. •  Aprovechamiento de calores de la refinería de 150 000 bb/d en OTEC de 35 MW. Similar a:

Next Stage

116degC

-- OOTTEECC PPoowweerr ggeenneerraattiioonn iinn JJaappaann -- OOiill RReeffiinneerryy --

Replaced to OTEC

Heavy Residue

Cracking Unit

Process Gas

73degC

Air Cooler

Generación eléctrica 4,000 kW bruta 3,300 kW neta

Puesta en Marcha en Agosto, 2005

Evaporator

G

Condenser

OTEC system

P

P

Air Cooler

(Capacity : 24,000 bbls/d)

Energía de la olas 1974,  Sociedad  Wave  Power  Limited    

•  instalaron  protobpos  en  la  isla  Wight,  al  sur  de  Inglaterra,    

•  Balsa  de  50  m  de  ancho  y  100  m  de  longitud  en  las  costas  de  Escocia,  potencia  de  2  MW.  

“Balsa" Cockerell

Energía de la olas  Masuda  crea  disposibvo  "Kamiei"  

•  Denominado  por  los    ingleses  "columna                              de  agua  oscilante”    

•  1977,  un  primer  navío  japonés  de  400  m  de  longitud  ublizó                                            el  sistema  para                        producir  electricidad.    

Energía de la olas  En  Oxford,  se  crea  "recbficador”  Russel  

Energía de la olas  

       1977,  construcción  de  una  boya    en  la  Real  Universidad  de  

         Irlanda  del  Norte,  Ublizan  converbdores  neumábcos  

       de  45  kW  de  potencia  

Boya de Wells

Proyectos  demostrabvos  recientes    Limpet  500  kW  Firmas:  Wavegen  y  Queen´s  Universidad  de  Belfast  

Isla escocesa

Energía de la olas

Energía de la olas  

       Pelamis    •  Estructura  modular  

arbculada    •  Potencia  750  kw      •  Longitud  máxima  120  m    •  3.5  m  de  diámetro    

Proyectos demostrativos recientes

Se prevé 2.25 MW fuera de la costa de Portugal

Existen + de 80 prototipos diferentes

         Reino  Unido  bene  un  potencial    de  90  TWh                                                                                  (20-­‐25%  de  su  demanda  actual)  

Energía de la olas

Potencial mundial del recurso ~ 2000 GW

           Mutriku    (País  Vasco)  cuenta  con  la  primera  planta  OWC  (Oscilabng  Water  Column-­‐Columna  de  Agua  Oscilante)  de  carácter  comercial  en  Euskadi  para  el  aprovechamiento  energébco  de  las  olas,  que  podrá  producir  anualmente  600  MWh.  

Energía de la olas

       Análisis  de  la  información  Cubaenergía y la OCPI

850 patentes Líderes: Japón, Inglaterra, EE.UU, Francia, China, India.

La UE confirmó que pueden explotar el Atlántico y el mar del Norte. Nuevos proyectos en Reino Unido, Escocia, España e Italia

Contactos  en  Cuba:    Dr.  Félix  Santos,  Potenciales  de  las  corrientes  de  mareas,  Universidad  Central  “Marta  Abreu”  de  la  Villas,  santos@uclv.edu.cu    MSc.  Fermín  Vega  Desdín,    Potenciales  de  los  recursos  marinos,  GEOCUBA  Estudios  Marinos,  fermin@emarinos.geocuba.cu    MSc.  Rafael  Leyva,  Corrientes  de  mareas,  Universidad  de  Camagüey,  rafael.leyva@reduc.edu.cu    MSc.  Roberto  Rodríguez,  Universidad  de  Ciego  de  Ávila,  roberto.rodriguez@emgefca.co.cu      Dr.    Julio  Díaz  Díaz,    OTEC,  Universidad  de  Matanzas  “Camilo  Cienfuegos”,  julioe.diaz@umcc.cu