Friday 23rd June 2017,
Energia Marina

Faq

  • ¿Cuáles son sus ventajas y desventajas?

Las ventajas del uso de la energía del mar principalmente radican en su excelente disponibilidad, que es un recurso renovable e ilimitado y, al mismo tiempo, constituye una energía limpia que no produce emisiones de carbono a la atmósfera.

La energía cinética de las olas (función al cuadrado) es 1.000 veces superior a la del viento (función al cubo de la velocidad del aire), lo que permite utilizar aparatos más pequeños para producir la misma cantidad de energía.

Es un recurso energético concentrado puesto que es mucho mayor la densidad del agua que la del aire. La densidad del agua salada es aproximadamente 800 veces la del aire. Y es un recurso que posee un muy bajo impacto visual en comparación, por ejemplo, el producido por los aerogeneradores empleados por la tecnología Eólica; además, los dispositivos marinos tienen la ventaja que pueden estar situados bajo la superficie del mar, en rompeolas o alejados de la costa.

Para el caso de la utilización energética de las mareas, donde todos los días las aguas del océano suben de nivel dos veces y bajan otra dos, es decir que en el término de 24 horas y 50 minutos hay dos pleamares separadas por un intervalo de doce horas y dos bajamares en las misma condiciones, este tipo de uso tiene una gran ventaja; considerando que si el flujo de las mareas de un lugar es apropiadamente estudiado, su variación puede ser pronosticada con gran exactitud, otorgándole al proyecto asociado una excelente predicción de la energía a obtener, más aún si la vida útil de un proyecto puede alcanzar más de 30 años.

Es así como en Chile, en donde por su morfología geográfica se producen fuertes corrientes en estrechos y canales que conectan las aguas interiores al océano Pacífico (desde Chiloé hasta la Patagonia austral), existe un enorme potencial de energía renovable, confiable y disponible. Como es el caso por ejemplo de la zona del Canal Chacao y en la Primera y Segunda Angostura del Estrecho de Magallanes, entre muchas otras potenciales áreas geográficas.

Para el caso undimotriz, Chile tiene una gran ventaja sobre otras regiones del globo, pues posee una alta densidad de energía por unidad de longitud, dada por la condiciones de oleaje regular producida en toda la cuenca del Pacífico, que la hace predecible. También Chile tiene ventajas porque posee miles de kilómetros de costa, posee fuertes pendientes en su fondo marino y porque el recurso energético se encuentra muy próximo a los centros poblacionales o de consumo. Por otra parte, en Chile estudios previos han estimado un factor de planta del equipamiento hasta de un 57%, lo que es muy superior a cualquier otra parte del mundo.

Por el contrario, las desventajas radican principalmente en el actual costo de la energía, considerado muy alto, según EIA en promedio es 5.640 [USD/kW] generado; sin embargo, las tecnologías marinas descritas previamente poseen una gran variabilidad de costos entre sí, principalmente las tecnologías de olas, mareas y corrientes porque dependen de diseño, cantidad y tecnología de cada tipo de dispositivo flotante, fijo o sumergido. Por consiguiente, el empleo de la energía del mar implica un alto costo de inversión, operación y mantención, siendo solamente superada por la Energía Solar. Es así como que para las tecnologías undimotrices, los costos de inversión asociados al año 2008 varían entre 6.800 y 9.000 USD por [kW] instalado, siendo los costos anuales de operación y mantenimiento estimados en 200 [USD/kW], con un costo total de producción de 400 [USD/MWh], según IEA ETSAP-2010.

En relación a las tecnologías de Mareas de Embalse, la misma fuente IEA, estima que los costos de inversión ascienden entre 5.000 a 5.500 [USD/kW]. Por otro lado, los costos de operación y mantenimiento anual en 115 [USD/kW/año], con un costo total de producción de 300 [USD/MWh]. Se estima que al año 2020, los costos de inversión disminuirían a 4.200 [USD/kW] con un costo total de producción de 240 [USD/MWh].

Sobre las tecnologías de Corrientes Marinas, los costos de inversión se estimaron entre 6.000 a 7.800 [USD/kW]. Por otro lado, los costos anuales de operación y mantenimiento se estiman en 150 [USD/kW/año], con un costo de producción igual a 340 [USD/MWh]. La misma fuente EIA, espera que al año 2030, los costos de inversión alcancen los 410 [USD/kW], con un costo total de 200 [USD/MWh].

Otras desventajas radican en aspectos estructurales u organizacionales, porque existe una ausencia de apoyo explícito al desarrollo de las energías del mar. Por consiguiente, los recursos gubernamentales o institucionales son limitados para la investigación y el desarrollo.

Un aspecto desfavorable radica en que las tecnologías asociadas aún están en un proceso de maduración; lo que de traduce en una falta de experiencia en proyectos medianos o grandes, y por consiguiente en un importante desconocimiento de su comportamiento e impacto ambiental. Asociado a lo anterior, se aprecia una falta de esquemas establecidos acerca de la forma y modalidad de las concesiones marítimas asociadas a una instalación de este tipo. Además, como actualmente el equipamiento está en una fase de innovación y desarrollo es que existe una falta de estándares nacionales e internacionales de tal tecnología y de su desempeño; lo que implicaría una dificultad más al momento de realizar la conexión a las redes de distribución eléctricas.

  • ¿Cuál es el potencial de desarrollo que presenta este tipo de energía en el país?

Chile tiene un potencial inmenso para desarrollar estas dos formas de extracción de energía, la mareomotriz y la undimotriz, debido a la extensión de sus costas, 4.200 kilómetros. Es así como el Informe encargado por el Ministerio de Energía y desarrollado por la empresa consultora Garrad Hassan Partners and Limited (mayo 2009), concluye que para la utilización de la energía de las olas, Chile posee una de las mayores densidades energéticas del mundo, dado que la energía promedio sería igual a 57 [kW/m] por frente de ola, y la energía total de las costas chilenas sería igual a 165 [GW]; identificando además seis zonas con un potencial-técnico y económicamente factible para el desarrollo de proyecto undimotrices. Por otra parte, la empresa consultora Baird & Asociados (2008), estimó, mediante otro software y bases de datos, que el total de energía disponible sería mayor: 240 [GW], es decir 15 veces más que la actual potencia instalada en Chile, que corresponde a 16 [GW].

En el mismo informe, Garrad Hassan estableció que un conjunto de turbinas sumergidas asociados a sus respectivos generadores podría producir en promedio 30 [MW/km2], con un potencial de varias decenas de Giga Watts.

Según Baird & Asociados, el potencial energético a lo largo de la costa se va incrementando a mayores latitudes sur; para Arica posee 19,6 [kW/m] y 66 [kW/m] para la islas Diego Ramírez. Por otra parte, la misma fuente, establece que el factor de capacidad de planta del equipamiento disminuiría a mayores latitudes; para latitud 20° (Iquique) tiene un 58% de factor de capacidad y para latitud 56° (Islas Diego Ramirez), el factor es igual a 50%.

Afortunadamente, las actuales tecnologías aplicadas a la energía mareomotriz y undimotriz están evolucionando hacia proyectos comerciales, pues ya existen en el mundo pequeños proyectos pilotos y comerciales. Tales proyectos han sido financiados a través de proyectos marcos de la comunidad europea, capital de riesgo, balance financiero o directamente con capital privado; sin embargo para lograr una estabilidad y un crecimiento de este mercado es muy necesario el financiamiento bancario a mediano y largo plazo.

Las tecnologías de las olas y corrientes de las mareas están en un estado de desarrollo similar a los de la industria eólica en los años 80; los cuales comercialmente podrían estar disponibles entre el año 2015 y 2025 [SEI, 2005]. Es así como un reporte publicado por Bharat Book Bureau (2009), que analiza el crecimiento de la industria a nivel mundial en energía marina, estimó que la capacidad instalada de energía marina al año 2009 fue de 270 [MW] y que para año 2020 tendría un crecimiento que podría alcanzar a 46.206 [MW].

  • ¿En qué zonas del país y qué tipo de energía del mar es más conveniente desarrollar en nuestro país? ¿por qué?

Las tecnologías para el aprovechamiento de las energías marinas presentan una gran variedad y distintas etapas de desarrollo tecnológico. De estas energías la IEA señala que en la actualidad hay cerca de 100 proyectos comerciales de energías marinas en distintas etapas de desarrollo alrededor del mundo.

En este sentido, las tecnologías que mayor madurez, según un informe de la empresa consultora Powertech Labs (2008), son respectivamente la tecnología undimotriz, corrientes marinas, mareas de embalse, gradiente de salinidad y gradiente térmico; por lo cual en este orden deberían desarrollarse este tipo de tecnologías en Chile.

Según el estudio de Garrad Hassan se definieron seis zonas prioritarias para el desarrollo de proyectos undimotriz, con potenciales técnicos y económicamente factibles, ubicados en el Puerto de Ventana, Puerto San Antonio, Puerto San Vicente, Puerto Coronel, Puerto de Corral y Puerto Montt. Con una generación anual para un parque undimotriz de 30 [MW] y de entre 54,5 a 85,3 [GWh].

Por otra parte, se hace atractivo desarrollar proyectos de energías en zonas aisladas energéticamente y con una alta dependencia fósil como son los casos de la Isla de Pascua e Isla Robinson Crusoe. Presentando esta última isla una dependencia anual de 300.000 litros de petróleo, con lo cual bajo esta dependencia un proyecto undimotriz, empleando la tecnología Oscillating Water Column (OWC), podría recuperar su inversión al cabo de 10 años.

De acuerdo al estudio mencionado de Garrad Hassan, se definieron tres zonas para el desarrollo de proyectos y la de mayor potencial, utilizando las corrientes marinas, es la del Canal Chacao; estimándose allí un potencial de entre 600 a 800 [MW], aunque el recurso técnicamente extraíble será una función de la variación espacial del flujo del agua, de la batimetría del fondo marino, y de los requerimientos del artefacto naval asociado; por consiguiente, es probable que sea alrededor de un 20 a 60% de la potencia base.

Por otra parte, otros estudios han determinado áreas del Canal Chacao más favorables para la instalación de un parque de turbinas sumergidas, que poseen velocidades máximas cercanas a 3 [m/s], para profundidades de entre 30 y 60 metros. En esos lugares, se proyectaron potencias disponibles por unidad de área de entre 1,0 a 2,5 [kW/m²], pudiéndose llegar a obtener una energía anual igual a 169 [GWh].

  • ¿Cómo evalúa el nivel de investigación que se ha desarrollado sobre esta energía en el país?

Según lo expuesto por el Ministerio de Energía en noviembre pasado, durante el Seminario “Energías marinas en Chile, innovación y desafíos”, organizado por el Núcleo Milenio de Electrónica Industrial y Mecatrónica (NEIM-UTFSM) y el Centro de Energías Renovables (CER), desarrollado en dependencias de la Casa Central de la Universidad Técnica Federico Santa María, se están ejecutando doce proyectos en distintas Universidades en asociación con empresas. Tales proyectos se han focalizado en los siguientes aspectos: evaluación del potencial asociado a olas y corrientes marinas, diseño de prototipos de equipos de generación, análisis de comportamiento de vientos y mareas, evaluación de distintas tecnologías y la aplicabilidad a la realidad nacional, y el desarrollo de proyectos pilotos en zonas rurales o de difícil acceso.

Sin embargo, a pesar de que se considera que existe una real necesidad de mejorar el conocimiento relacionado con el funcionamiento de las tecnologías marinas, que permita evaluar cuantitativamente la instalación de equipamiento o sistemas para obtener energía del mar, el monto y cantidad de proyectos se considera muy reducido frente al inmenso desafío científico y tecnológico que significa investigar y desarrollar nuevos diseños y métodos de obtención energéticos del mar.

  • ¿Qué tipos de factores limitan el desarrollo de esta energía?

Hoy en día, las limitaciones están directamente relacionadas al costo de inversión del equipamiento asociado y la competencia con otras tecnologías, ya que, como se mencionó previamente, los sistemas están mundialmente en una etapa de diseño y desarrollo de “prototipos”, esperándose que la tendencia lógica en el tiempo esté orientada a la reducción de los costos de inversión y operación, junto a un incremento de la eficiencia y performance de tal equipamiento.

Tampoco aún está disponible en Chile toda la información útil y confiable que permitan identificar aquellas áreas o zonas en que los proyectos sean rentables; como podría ser un mapa energético asociado a las corrientes marinas de los principales canales chilotes y magallánicos, o la identificación de las mejores áreas cercanas a un sistema de interconectado para la transmisión eléctrica, entre otras. También cabe mencionar la escasez de herramientas metodológicas computacionales, que unido a campañas en terreno, validen los cálculos o predicciones de rendimiento del equipamiento o sistema por instalar.

Por otra parte, las autoridades del Ministerio de Energía que participaron en el Seminario mencionado previamente, han identificado ya la necesidad de potenciar el recurso humano idóneo, desarrollar los servicios conexos y establecer y/o definir el marco regulatorio e institucional que este tipo de proyectos energéticos demandará en el futuro.

  • ¿Qué condiciones se deberían generar para fomentar la energía del mar, en el país?

De acuerdo a lo comentado previamente, no es de extrañar que actualmente no exista ningún proyecto en el país que utilice el mar como recurso energético renovable para generar electricidad.

Luego, es necesario incorporar el conocimiento nacional en las diferentes fases o procesos de ingeniería, impulsándose todos los necesarios estudios conceptuales, de pre-diseño y diseño, pre-factibilidad y factibilidad tanto técnica como económica, teniendo siempre presente que en Chile existe la tecnología para evaluar el potencial energético de las mareas y las olas, y que se poseen las mejores condiciones para el desarrollo de la energía del mar.

Lo anterior, permitirá crear la confianza necesaria en los inversionistas, a través de métodos establecidos en base a información fidedigna para estimar los flujos de inversión, para que de esta forma disminuir significativamente la incertidumbre y por consiguiente los riesgos tecnológicos y financieros asociados a este tipo de proyectos porque: “nadie está dispuesto a tirar el dinero al agua”.

Por otra parte, a pesar de que el precio de esta energía renovable hoy es relativamente alto, EIA estima que a través del tiempo junto a un sostenido avances tecnológico, la tendencia sería fuertemente decreciente, pudiendo llegar alrededor de los 2.500 [USD] por [kW] generado.

Así Chile podría crear un polo de desarrollo tecnológico y de investigación en este campo, tanto para abastecerse de esta energía inagotable como para difundir y exportar tal tecnología.

Fuente: “Cuestionario sobre energia del Mar”, Nicolas Faundes, Raul Ortuzar.