Primer Foro Iberoamericano de Ciencias para las Energías
11-13 de junio de 2012, Quito, Ecuador Energía marina: situación y perspectivas Dr. David Pérez Martín davidp@cubaenergía.cu
Energía marina (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.
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
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.
Corrientes de marea
Estrecho de Kvalsund, Noruega 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
Kvalsund tiene:
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 energĂa que consume el municipio Kvalsund con 1091 habitantes
MAQUINA GENERADORA MARINA TURBINA
MULTIPLICADOR
GENERADOR
OTRAS TECNOLOGĂ?AS SEAFLOW
Las turbinas salen del agua cuando es necesario por mantenimiento o emergencia
COMPARACIÓN ENERGIA EÓLICA vs OLAS Y CORRIENTES DE MAREAS
Canal de entrada de la BahĂa de Banes, Cuba
Canal de entrada de la BahĂa de Nuevitas, Cuba
Puentes de los pedraplenes de la CayerĂa Norte de Cuba Velocidades superiores a 3.7 Km/h.
Aprovechamiento de las mareas 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. 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.
APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO
• 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
ΔT
DONDE SE PUEDE APROVECHAR EL GRADIENTE TERMICO?
Amarillo 18 - 20째C Naranja 20 - 22째C Rojo 22 - 24째C
APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO OTEC (Ocean Thermal Energy Convertion)
APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO • 1930 1ra OTEC Bahía de Matanzas, Cuba (Georges Claude). Ciclo abierto.
3er intento
APROVECHAMIENTO DEL GRADIENTE TERMICO • 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 tecnologĂas: 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 FLUIDO DE TRABAJO
Diferencias principales con una Termoeléctrica
CALDERA DONDE SE QUEMA UN COMBUSTIBLE
DISTRIBUCIÓN DEL GRADIENTE TERMICO EN CUBA
6 zonas de interés en estudio Potencial:
2100 MW
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: - OTEC Power generation in Japan - Oil Refinery -
Process Gas 116degC
Heavy Residue Cracking Unit (Capacity : 24,000 bbls/d)
OTEC system
G Evaporator
Air Air Cooler Cooler Replaced to OTEC
73degC
Condenser P P Generación eléctrica 4,000 kW bruta 3,300 kW neta
Puesta en Marcha en Agosto, 2005 Next Stage
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
Energía de la olas
Proyectos demostrabvos recientes Limpet 500 kW Firmas: Wavegen y Queen´s Universidad de Belfast
Isla escocesa
Energía de la olas Proyectos demostrativos recientes Pelamis • Estructura modular arbculada • Potencia 750 kw • Longitud máxima 120 m • 3.5 m de diámetro
Se prevé 2.25 MW fuera de la costa de Portugal Existen + de 80 prototipos diferentes
Energía de la olas Potencial mundial del recurso ~ 2000 GW
Reino Unido bene un potencial de 90 TWh (20-‐25% de su demanda actual)
Energía de la olas 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.
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