Sustentator lo explica:Energía oceánica – Parte III: Energía térmica oceánica
Cubren el 70% de la superficie del planeta. Poseen una masa estimada en tres billones de metros cúbicos y una profundidad promedio de 4 Km. Capturan anualmente una cantidad de radiación solar estimada en 600 veces la demanda energética de la humanidad.
Los océanos son un enorme colector de energía solar térmica, el más grande del mundo. Las tecnologías de conversión de la energía térmica del océano, o maremotérmica, buscan “cosechar” este calor almacenado y producir una energía limpia y renovable.
En la superficie oceánica, el agua es directamente calentada por el Sol y se encuentra relativamente caliente. Conforme las aguas ganan profundidad, se van volviendo más frías, de modo a 1000 m bajo el nivel del mar se dan temperaturas cercanas a los 5ºC.
Esta diferencia de temperaturas, o gradiente térmico, se encuentra entre los 10 y los 25 °C, según la parte del mundo, y puede ser aprovechado como fuente de energía para operar un ciclo termodinámico, donde el agua superficial actúa como fuente de calor mientras que el agua extraída de las profundidades actúa como refrigerante.
Una central maremotérmica opera de forma similar a una central térmica convencional, donde la conversión de energía térmica a energía eléctrica implica generar vapor y usarlo para accionar una turbina acoplada a un generador. En diferencia con una central convencional, el rendimiento máximo teórico de una central térmica oceánica es muy bajo, del orden del 7%. Normalmente esto no resultaría atractivo, pero cuando la fuente de energía es “gratuita” y de disponibilidad ilimitada, vale la pena el análisis.
Una central de conversión de la energía térmica del océano, o CETO, puede basarse en tres distintos sistemas: sistemas de ciclo abierto, sistemas de ciclo cerrado y sistemas de ciclo híbrido, como una combinación de los anteriores.
En el sistema abierto, el agua caliente de la superficie es parcialmente vaporizada en una cámara a baja presión (0,030 atmósferas). El vapor generado acciona una gran turbina y luego es recondensado mediante contacto directo con el agua fría proveniente de las profundidades. Este condensado es retornado al mar, junto con el agua proveniente de la cámara de vaporización parcial, mientras que el proceso es repetido con nuevos suministros de agua fría y caliente.
En un sistema de ciclo cerrado, el calor proveniente del agua superficial es transferido a un fluido intermediario con bajo punto de ebullición (como propano o amoniaco) para vaporizarlo (a una presión del orden de 10 atmósferas) y luego turbinarlo. Seguidamente el fluido intermediario es enfriado y recondensado mediante agua fría oceánica y el líquido obtenido es nuevamente bombeado hacia el evaporador, cerrando el ciclo, y comenzándolo nuevamente.
Ambos sistemas tienen ventajas y desventajas. Por ejemplo, en la central a ciclo abierto, el vapor generado puede ser aprovechado para producir agua desalinizada, lo que puede aumentar el atractivo económico de la instalación. Como desventaja, la baja presión de ese vapor implica el uso de una gran turbina, encareciendo la planta.
Una instalación a ciclo cerrado utiliza una turbina más pequeña y económica pero equipos de intercambio de calor más grandes y complejos. Además, las improbables, pero posibles fugas de fluido intermediario pueden causar efectos perjudiciales en el medio ambiente.
Por último, un sistema híbrido combina las características de los dos sistemas anteriores, produciendo energía eléctrica mediante un fluido intermediario y vaporizando agua de mar para producir agua desalinizada.
Independientemente del tipo de ciclo, la central puede estar ubicada en tierra firme, sobre una plataforma, o mar adentro como una instalación flotante. Económicamente, en cuanto a simplicidad de ingeniería y mantenimiento, las plantas ubicadas en tierra pueden ser más atractivas. Por otro lado, las plantas flotantes permiten alcanzar capacidades de producción mayores.
Las plantas maremotérmicas utilizan una fuente renovable para producir una energía potencialmente muy amigable con el medio ambiente y siempre disponible. Estas plantas también son aprovechables para producir agua desalinizada, minerales marinos, hidrógeno mediante electrólisis, y recursos nutritivos para la acuicultura.
Como en muchos otros casos tecnológicos, es necesario trabajo de investigación y desarrollo, e inversiones que permitan aprovechar a gran escala otro de los tantos recursos que nos ofrece el planeta. Como siempre, nuestras intenciones son fundamentales.
Fuentes: “Energía alternativa”, Volumen 1, Editorial Thomson Gale | Wikipedia | Ocean Energy Council | National Renewable Energy Laboratory
