Energía Maremotriz - Monografia

FACUL TAD DE OCEONAGRAFIA, PESQUERIA, CIENCIAS

INTEGRANTES:

ALIMENTARIAS Y ACUICULTURA.

HURT HUR TADO BECERRA, JACKELINNE

FÍSICA GENERAL ENERGÍA

LÓPEZ BORJAS, KAREN ABIGAIL

LEVIZACA CHUMBE, ARACELL ARACELLY Y

ARENAS BALDEÓN, CARLOS

1

Universidad Nacional Federico Villareal. Energía Mareomotriz

INGENIERO SALOMÓN AVENDAÑO

201

INDICE

1. 2. 3. 4. #. &. +. ,.

Introducción ………………………………………………………………3 Objetivos…………………………………………………………………...4 Energía mareomotri…………………………………………………….4 !"todos de generación………………………………………………….# Energía t"rmica oce$nica……………………………………………….% 'entajas ( desventajas de )a energía mareomotri………………..1* Características de )a energía mareomotri………………………….11 -ro(ectos m$s conocidos a nive) mundia) sobre )a generación de

energía e)"ctrica a trav"s de )a energía mareomotri……………..12 %. Conc)usión…………………………………………………………………14 1*. ib)iogra/ía…………………………………………………………………1&

2


Introducción

La energía es la capacidad de realizar un trabajo o producir un efecto en forma de movimiento, luz, calor, etc. on el fin de producir transformaciones. Los mares cubren las tres cuartas partes de la superficie del planeta !ue constitu"e un dep#sito de energía en movimiento. En la superficie los vientos provocan las olas !ue pueden alcanzar $% m de altura, %&m debajo de la superficie las diferencias de temperaturas pueden variar entre '%( a %)(. El movimiento de las aguas del mar, producen una energía !ue se transforma en electricidad en las centrales mareomotrices. *e aprovec+a la energía liberada por el agua de mar en sus movimientos de ascenso " descenso de las mareas flujo " reflujo-. sta es una de las nuevas formas de producir energía el/ctrica. uando la marea sube, el nivel del mar es superior al del agua del interior de la ría. 0briendo las compuertas, el agua pasa de un lado a otro del di!ue, " sus movimientos +acen !ue tambi/n se muevan las turbinas de unos generadores de corrientes situados junto a los conductos por los !ue circula el agua. uando por el contrario, la marea baja, el nivel dela mar es inferior al de la ría, por!ue el movimiento del agua es en sentido contrario !ue el anterior, pero tambi/n se aprovec+a para producir electricidad. La energía gravitatoria terrestre " lunar, la energía solar " la e#lica dan lugar, respectivamente, a tres manifestaciones de la energía del mar1 mareas, gradientes t/rmicos " olas. *e aprovec+a embalsando agua del mar en ensenadas naturales " +aci/ndola pasar a trav/s de turbinas +idr2ulicas. 3


La leve diferencia de temperaturas llega entre la superficie " las profundidades del mar gradiente t/rmico-, constitu"e una fuente de energía llamada mareo t/rmico. La energía de las olas es producida por los vientos " resulta mu" irregular. Ello +a llevado a la construcci#n de m3ltiples tipos de m2!uinas para +acer posible su aprovec+amiento. Esta es una nueva forma de producir energía el/ctrica. 1. Objetivos Objetivo 0enera) 

onocer " aprender con la informaci#n e4puesta en esta monografía, c#mo es !ue se origina la Energía El/ctrica a partir del



uso de la energía motriz producida por las ondas " olas del oc/ano. 0prender acerca de un tipo de energía renovable !ue permita aprovec+ar la energía de la marea para sustituir ciertos tipos de energía da5ina para el ambiente

Objetivos Esecí/icos 

onocer los diferentes elementos !ue intervienen en la generaci#n



de la energía mareomotriz. omprender c#mo se transforma la energía mareomotriz en Energía



El/ctrica 0prender acerca de las fuerzas de la marea a trav/s de la energía cin/tica producida por las olas " movimiento constante del mar.

2. Energía !areomotri

*e define como a!uella energía sostenible !ue aprovec+a el movimiento !ue se produce en el agua debido al viento " a las fuerzas gravitacionales !ue ejercen el sol la luna " !ue provocan las mareas. El acoplamiento de una turbina !ue genera electricidad, proveniente de este movimiento natural, donde la principal ventaja es obtener grandes cantidades de energía, como desventaja es !ue supone un impacto en el medio "a !ue las mareas deben ser lo suficientemente grandes para la inversi#n " así sea justificable por lo !ue 4


solo en algunos oc/anos como en el 0tl2ntico es posible, por tanto es donde m2s se +a aprovec+ado la energía mareomotriz.

3. !"todos de 0eneración

4.1 rovecamiento de )a energía de )as ondas ( o)as

6.$. 0. Las ondas Las ondas las podemos observar en el mar, incluso cuando no e4isten corrientes de viento7 son masas de agua en forma de ondulaciones cilíndricas !ue avanzan " se propagan en medio de la superficie. Es bastante raro ver una onda marina aislada7 generalmente le suceden varias " aparecen en la superficie ondulaciones paralelas " separadas por intervalos regulares.

8odas las 9ndas tienen los mismos elementos, " son los siguientes1 ' '

resta1 es el punto m2s alto de una onda. :eriodo1 es el tiempo !ue tarda la onda en ir de un punto de m24ima

'

amplitud al siguiente. 0mplitud1 es el desplazamiento m24imo de la onda con respecto a la

'

posici#n de e!uilibrio. Frecuencia1 es la cantidad de ondas !ue se propagan en cada unidad de

'

tiempo. Valle1 es el punto m2s bajo de una onda, " representa el pulso o parte

'

negativa de este. Longitud de onda1 es la distancia entre dos crestas consecutivas o entre

'

dos valles consecutivos. Velocidad de propagaci#n1 es la relaci#n !ue e4iste entre un espacio recorrido igual a una longitud de onda " el tiempo empleado en recorrerlo.

La energía !ue producen las ondas es enorme " proporcional a la cantidad de masas de aguas !ue oscilan " a la amplitud de oscilaci#n. Esta energía se descompone en dos partes, las cuales, pr2cticamente, son iguales1 una energía potencial, la cual provoca la deformaci#n de la superficie del mar, " una energía 5


cin/tica o de movimiento, es la energía !ue permite la obtenci#n de electricidad a partir de energía mec2nica generada por el movimiento de las ondas.

).$. ;. Las olas Las olas !ue se producen en la superficie del mar son causadas por los vientos, de los !ue acumulan " almacenan energía. Las olas son irregulares debido a !ue los vientos " la velocidad " la direcci#n no son constantes ", por tanto, es mu" complejo definir la energía !ue transportan. Las olas producidas por los vientos se forman en cual!uier punto del mar. En un día de calma, por la ma5ana generalmente la superficie del mar est2 tran!uila, pero a medida !ue el viento comienza a soplar con violencia, las olas alcanzan un tama5o gigantesco " descargan toda su potencia sobre los obst2culos !ue se encuentren en su camino. Los efectos de estas colisiones son enormes " la cantidad de energía disipada en ellos es notable.

Entre las posibles fuentes de energía procedentes del mar podemos encontrar1 < =radiente salino1 La diferencia de salinidad entre el agua de oc/anos " ríos se mantiene, esencialmente, por evaporaci#n del agua de los oc/anos " por la lluvia recibida por los ríos. En estas zonas puede obtenerse energía debido a las diferencias de presi#n osm#tica. < orrientes marinas1 Es el caso de las turbinas marinas, cu"o funcionamiento es similar a un aerogenerador e#lico, con la diferencia !ue, en este caso, es el flujo de corriente marina el !ue +ace girar al rotor. :ara !ue esto se produzca es necesaria una velocidad superior a ) nudos. < Mareomotriz1 *e basa en el aprovec+amiento de la energía liberada por el agua del mar en sus movimientos de ascenso " descenso de las mareas.

6


< 8/rmica oce2nica1 *e obtiene a partir de la diferencia de temperaturas entre la superficie " las profundidades del mar. :ara el aprovec+amiento de esta energía es necesaria, al menos, una diferencia de temperatura de %&>. < Vientos oce2nicos1 En algunas zonas oce2nicas los vientos pueden generar de )&& a ?&& vatios de energía por metro cuadrado. :or ello, los par!ues e#licos marinos se convertir2n en una importante fuente de energía renovable en un futuro pr#4imo. *e espera !ue, para finales de esta d/cada, se instalen en los mares europeos par!ues e#licos con una capacidad total de miles de megavatios. < ;iomasa marina1 Los microbios constitu"en +asta el @&A de la biomasa marina, la cual contiene una ingente cantidad de energía para la producci#n de biocombustibles. Be +ec+o, la masa de los microbios presente en los oc/anos e!uivale a %6&.&&& millones de elefantes africanos. < 9lamotriz1 Las olas se forman en el mar, entre otras causas, por la acci#n del viento, el cual, al soplar origina olas !ue alcanzan gran tama5o ", por el impulso del viento, corren sobre la superficie marina a gran velocidad descargando toda su potencia sobre los obst2culos !ue encuentran en su camino. *e puede +acer una clasificaci#n de los sistemas propuestos para fijar la energía de las olas. Entre ellos tenemos de los !ue se fijan en la plataforma continental " los flotantes, !ue se instalan en el mar. Entre los dispositivos de estructura flotante podemos distinguir 

Los absorbedores puntuales, de traslaci#n, como por ejemplo las bo"as :oCer ;uo" o 8ecnología 9:8 de *anto5a. Estas bo"as obtienen su enegía a partir del movimiento relativo entre el flotador " el m2stil mediante un sistema +idr2ulico !ue acciona un generador. La salida el/ctrica se transforma de baja a media tensi#n en una subestaci#n submarina desde donde se lleva mediante una línea el/ctrica submarina +asta la subestaci#n del Faro del :escador. Entre otros absorbedores puntuales tenemos, el

7


primer absorbedor puntual a escala real del mundo, conocido con el nombre 

de D:* ;uo", el 0!ua ;uo" " el avebob. El pato de *alter, !ue consiste en un flotador alargado cu"a secci#n tiene forma de pato. La parte m2s estrec+a del flotador se enfrenta a la ola con el fin de absorber su movimiento lo mejor posible. Los flotadores giran bajo la acci#n de las olas alrededor de un eje cu"o movimiento de rotaci#n acciona una bomba de aceite !ue se encarga de mover una turbina. ;o"a de Nasuda, consiste en un dispositivo flotante donde el movimiento de las olas se aprovec+a de baja presi#n !ue mueve un generador de electricidad. 0enerador de corrientes de marea

Los generadores de corriente de marea 8idal *tream =enerators o E8=, por sus iniciales ingl/s- +acen uso de la energía cin/tica del agua en movimiento a las turbinas de la energía, de manera similar al viento aire en movimiento- !ue utilizan las turbinas e#licas. Este m/todo est2 ganando popularidad debido a costos m2s bajos " a un menor impacto ecol#gico en comparaci#n

con

las

-resa

presas de

de

marea. marea

Las presas de marea +acen uso de la energía potencial !ue e4iste en la diferencia de altura o p/rdida de carga- entre las mareas altas " bajas. Las presas son esencialmente los di!ues en todo el anc+o de un estuario, " sufren los altos costes de la infraestructura civil, la escasez mundial de sitios

viables

"

las

cuestiones

ambientales.

Energía mareomotri din$mica

La energía mareomotriz din2mica B"namic 8idal :oCer o B8:- es una tecnología de generaci#n te#rica !ue e4plota la interacci#n entre las energías cin/tica " potencial en las corrientes de marea. *e propone !ue las presas mu" largas por ejemplo1 & a )& Gm de longitud- se constru"an desde las costas +acia afuera en el mar o el oc/ano, sin encerrar un 2rea. *e introducen por la presa diferencias de fase de mareas, lo !ue lleva a un diferencial de nivel de agua importante por lo menos %. metros- en aguas

8


marinas ribere5as poco profundas con corrientes de mareas !ue oscilan paralelas a la costa.

#. Energía 5"rmica oce$nica.

Energía 5"rmica Oce$nica

Un proceso llamado conversi#n de energía t/rmica oce2nica 98E-, utiliza la energía t/rmica almacenada en los oc/anos para generar electricidad. 98E funciona mejor cuando la diferencia de temperatura entre el calor la capa superior del oc/ano- " el frío el agua profunda del oc/ano- es de apro4imadamente %&> . Estas condiciones e4isten en las zonas costeras tropicales, apro4imadamente entre el tr#pico de apricornio " el 8r#pico de 2ncer. Estas zonas suponen un &A superficie marina total del planeta, " como reciben grandes cantidades de radiaci#n suponen un almac/n de energía t/rmica. Las capas del mar se pueden dividir seg3n su temperatura de la siguiente manera1 $- apa superficial. :osee entre $&& " %&& m de espesor. *irve como capa colectora de la radiaci#n solar " posee una temperatura uniforme de alrededor de %)'&>. %- apa de transici#n. Esta capa tiene de grosor entre %&& " 6&& m. 0!uí e4iste una variaci#n r2pida de temperatura " act3a como barrera entre las dos capas. Energías Henovables Energía 9ce2nica $&6 - apa de aguas profundas. En esta capa e4iste una temperatura estable de, apro4imadamente, 6>. En las centrales t/rmicas oce2nicas se aplica el ciclo HanGine. Es el 3nico ciclo pr2ctico termodin2mico !ue +a sido desarrollado para la conversi#n termal de la energía del oc/ano. En este ciclo se emplea calor para evaporar un lí!uido, !ue posteriormente se utiliza en el

9


accionamiento de una turbina, la cual se acopla a un generador para producir energía el/ctrica.

I. 'entajas ( desventajas de )a energía mareomotri

'entajas

<

No produce ning3n tipo de contaminaci#n, como por ejemplo si lo +ace

la energía nuclear. 9tro ejemplo !ue no emite sustancias t#4icas al medioambiente es la energía solar. <

La vida 3til de la infraestructura es mu" alta, pudiendo durar muc+ísimos

a5os sin !ue tenga da5os. Be todos modos, con el mínimo mantenimiento puede durar muc+ísimas d/cadas. <

El mantenimiento, a pesar de !ue tiene !ue ser constante, como se dijo

en el item anterior, es mu" poco, "a !ue no se necesita mantener muc+o la central. <

La gran ventaja es !ue es energía renovable, no se acabar2 a lo largo

del tiempo. <

No ofrece un riesgo para la sociedad, como por ejemplo si lo tiene la

producci#n de la energía nuclear " tambi/n la de energía +idroel/ctrica mediante una represa. <

Es posible producir energía mediante una central mareomotriz en

cual!uier momento del a5o, " el clima no es un factor !ue intervenga en el proceso de producci#n. <

Es posible producir una buena cantidad de energía como para abastecer

de electricidad a una ciudad con %)&.&&& +abitantes, pudiendo producir apro4imadamente )&M de potencia sin inconvenientes. 1


Desventajas

<

La producci#n de energía mareomotriz puede resultar invasiva en cuanto

al paisaje. <

omo se dijo anteriormente, el costo inicial para montar una central de

este tipo, es mu" elevado, "a !ue se necesita pagar la mano de obra " los materiales !ue se emplear2n para la construcci#n. <

Una desventaja de la energía mareomotriz es !ue repercute de forma

negativa en la flora " la fauna. :or!ue todas las especies de la zona costera van a tener !ue desaparecer debido a la central. Estas son las principales ventajas " desventajas de la energía mareomotriz. :or cierto, cabe destacar !ue "a +a" varias centrales de este tipo a lo largo del mundo. +. Características de )a energía mareomotri

La e4plotaci#n de la energía potencial correspondiente a la sobreelevaci#n del nivel del mar aparece en teoría como mu" simple1 se constru"e un di!ue cerrando una ba+ía, estuario o golfo aisl2ndolo del mar e4terior, se colocan en /l los e!uipos adecuados turbinas, generadores, esclusas- " luego, aprovec+ando el desnivel !ue se producir2 como consecuencia de la marea, se genera energía entre el embalse así formado " el mar e4terior. Esta energía es, sin embargo, limitada7 la potencia disipada por las mareas del globo terrestre es del orden de  8, de los cuales s#lo un tercio se pierde en mareas litorales. 0dem2s ,para efectividad la e4plotaci#n, la amplitud de marea debe ser superior a los 6 metros, " el sitio geogr2fico adecuado, lo !ue elimina pr2cticamente el ?&A de la energía te#ricamente disponible, dejando aprovec+ables unos )& 8'+r por a5o ;onefille, [email protected] modo de resumen se muestran la fig. $ los pro"ectos al a5o $@?%. Uno de los ma"ores inconvenientes en la utilizaci#n aparece precisamente debido a las características in+erentes al fen#meno de las mareas. En efecto, como el nivel del mar varía con un período del orden de $% +as. & min. en las zonas apuntadas-, a menos !ue se tomen las precauciones necesarias, la caída disponible " la potencia asociada- varían de la misma forma, " por lo 1


tanto se anulan dos veces por día. 0dem2s, la marea sigue el ritmo de la luna " no del sol, de manera !ue +a" un retardo diario de & min., en las +oras en !ue dic+as energía est2 disponible. Los es!uemas te#ricos dise5ados para salvar esta dificultad resultan antiecon#micos " actualmente el problema solo se puede resolver con regulaci#n e4terna o intercone4i#n. omo contrapartida, un an2lisis del promedio de amplitudes demuestra !ue, a los fines pr2cticos !ue se persiguen, el mismo puede considerarse constante a lo largo del a5o e incluso con el transcurso de los mismos investigadores franceses " rusos se5alan diferencias de 6 al )A en $? a5os -7 desapareciendo el riesgo de los períodos de se!uía, característicos de las centrales +idroel/ctricas. ,. -ro(ectos m$s conocidos a nive) mundia) sobre )a generación de energía e)"ctrica a trav"s de )a energía mareomotri. Oncón6 en Corea de) 7ur .

La primera central mareomotriz fue la de Hance, ubicada en Francia, funcionando casi dos d/cadas a partir de $@IJ. onsistía en una presa de J%& metros de largo, !ue originando una cuenca de %% Km %. ontaba con una e4clusa para la navegaci#n " una central con %6 turbinas de bulbo " I aliviaderos, " generaba %6&M. Besde la perspectiva t/cnico' econ#mico funcionaba mu" satisfactoriamente, " proporcion# muc+os datos " e4periencias para pro"ectos a realizarse en el futuro. El pro"ecto Hance producía )&& =a5o1 &&.&&& barriles de petr#leo. =eneraba muc+os gastos anuales de e4plotaci#n en $@J) casi igual a los de plantas +idroel/ctricas convencionales de la /poca, no perjudicaban al medio ambiente " proporcionaba grandes beneficios socioecon#micos en la regi#n. *e benefici# la navegaci#n del río " se duplic# el n3mero de embarcaciones !ue pasan por la e4clusa, " en el coronamiento de esta estructura se constru"# una carretera.

1


Fig. $ :resa de Marea fig.% turbina en el fondo del mar

-ro(ecto 8is)ogubs9a(a6 de :usia.

Esta central e4perimental, situada en el mar de ;arentz, con una capacidad de 6&&K, fue el segundo pro"ecto de esta clase en el mundo. *e desarroll# un m/todo empleado en Hance1 cada m#dulo de la casa de m2!uinas, incluidos los turbogeneradores, se fabricaron en tierra " se llevaron flotando +asta el lugar elegido " se +undieron en el lec+o previamente elegido " preparado. omenz# a funcionar desde $@I? " envío electricidad a nivel nacional. El 3nico problema en este pro"ecto es el elevado costo inicial por K de capacidad instalada, pero se deber2 tener en cuenta !ue no re!uiere combustible, no contamina la atm#sfera " su vida 3til seria apro4. un siglo. :or todo ello, sería interesante retomar el estudio de /stas " otras energías renovables no convencionales para asegurar un futuro predecible.

Fig. entrales de energía Mareomotriz Fig.6 Formaciones de la energía mareomotriz ;a :ance6 en
1


En el estuario del río Hance, EBF instal# una central el/ctrica con energía mareomotriz. Funciona desde el a5o $@IJ, produciendo electricidad para cubrir las necesidades de una ciudad como Hennes el @A de las necesidades de ;reta5a-. El coste del GC+ result# similar o m2s barato !ue el de una central el/ctrica convencional, sin el coste de emisiones de gases de efecto invernadero a la atm#sfera ni consumo de combustibles f#siles ni los riesgos de las centrales nucleares $ metros de diferencia de marea-. Los problemas medio ambientales fueron bastante graves, como aterramiento del río, cambios de salinidad en el estuario en sus pro4imidades " cambio del ecosistema antes " despu/s de las instalaciones. 9tros pro"ectos e4actamente iguales, como el de una central muc+o ma"or prevista en Francia en la zona del Mont *aint Mic+el, o el de la ba+ía de Fund", en anad2, donde se dan +asta $) metros de diferencia de marea, o el del estuario del río *evern, en el Heino Unido, entre =ales e Dnglaterra, no +an llegado a ejecutarse por el riesgo de un fuerte impacto ambiental.

Fig. ) entral idroelectrica

%. Conc)usión

Bespu/s de concluir este trabajo, se lleg# a comprender !ue debemos tener presente varios puntos importantes para tener una idea clara sobre el tema. Lo

1


primero !ue +a" !ue considerar, es !ue podemos fomentar el uso de la energía mareomotriz, como así tambi/n contar con el uso de todas las energías limpias o alternativas7 lo m2s importante de este punto es evitar el uso de combustibles f#siles. El aprovec+amiento del agua como recurso natural, implica conocer los factores !ue participan7 entre ellos podemos citar, la influencia de los astros !ue producen los movimientos en el mar, o tambi/n la presencia de los vientos !ue producen el oleaje, entre otros7 lo m2s saliente de este uso del mar, es !ue no contamina. Bebemos tener en cuenta !ue la inversi#n de capitales !ue se van a usar en este pro"ecto es grande " !ue, en nuestro país, es difícil invertir, por ello el uso de energías limpias, es una fuente de a+orro. Los combustibles f#siles, son los principales productores de energía, tambi/n, como se sabe, son responsables en gran parte del calentamiento de la tierra. *i tomamos como base el uso de energías renovables, no s#lo evitaríamos la contaminaci#n, sino !ue tambi/n a+orraríamos muc+o. *i tenemos en cuenta !ue el petr#leo, adem2s, es otro factor sumamente contaminante, solamente debemos conocer acerca de los derrames en diferentes ríos " mares7 " los +ec+os desastrosos !ue causa, no solo en el agua, sino tambi/n en la flora " en la fauna.

Fig. I mar

Marea del

Fig. J Energía de olas de mar.

1


1*. :e/erencia ib)iogr$/icas

LIBROS!

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0*8DLL9, . %&&I- Energías renovables'Energía oce2nica. 8esis de bac+illerato en Dngeniería en Dnform2tica. Madrid1 Universidad :ontificia omillas. Hamos, :. %&&6- Energía " medio 0mbiente. *alamanca'Espa5a1 Universidad de *alamanca. =eografía Econ#mica. Ediciones Macc+i. 0venturas de la iencia Energ/tica un recurso para conocer " cuidar-, Norma ant#n. Editorial 0stros. :ostigo, L. :. El mundo de la Energía. Editorial *opena.

PAGINAS #EB

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Energía Maremotriz - Monografia

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