Los ingenieros buscan energía limpia en las corrientes fluviales y oceánicas

CLIMATEWIRE | La próxima frontera para la energía renovable se puede encontrar en las corrientes submarinas.

El Departamento de Energía busca aprovechar ese recurso a través de la financiación de 11 proyectos diseñados para aprovechar el poder del agua en movimiento en los ríos y las corrientes de las mareas oceánicas.

El objetivo a largo plazo es tener fuentes de energía renovable que puedan operar las 24 horas del día, los siete días de la semana, dijo Mario García-Sanz, director del programa.

“Eso pone a esta tecnología en una muy buena posición con otras energías renovables”, dijo en una entrevista.

Una de las razones, explicó, son las limitaciones de otras formas de energía limpia. La indisponibilidad de la energía solar ocurre todas las noches. La energía eólica es irregular y puede ser destructiva en las tormentas. Pero el movimiento de las corrientes submarinas es relativamente estable, fiable y predecible.

El uso de agua corriente como fuente de energía no es un concepto nuevo. Pero las represas hidroeléctricas tienen un costo y un impacto ambiental enormes. Entonces, la última generación de científicos e ingenieros está tratando de avanzar en el concepto sin tantos inconvenientes.

Aún así, el diseño y control de las turbinas submarinas necesarias para convertir la energía en electricidad se encuentra en etapa experimental. El costo, por un lado, es un factor: sigue siendo demasiado caro para uso comercial. Eso lo convierte en un candidato principal para la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) del DOE, cuya misión es "cambiar lo que es posible" asumiendo riesgos.

En este caso, se trata de un paquete de subvenciones de $ 38 millones otorgado por ARPA-E en noviembre de 2020 a 11 proyectos elaborados por un grupo de empresas, universidades y organizaciones sin fines de lucro. Los proyectos se conocen colectivamente por el acrónimo SHARKS, que significa Submarine Hydrokinetic And Riverine Kilo-megawatt Systems.

SHARKS está ayudando a poner máquinas en el agua con nombres como "Manta" y "Tidal Power Tug".

Tal como se diseñó, el Tidal Power Tug comienza con una máquina rematada por una boya tubular blanca que sobresale del agua. Está amarrado al fondo del mar, pero un pilón que cuelga debajo sostiene una turbina accionada por lo que parece ser una gran hélice de avión. Es girado por la corriente, y el giro alimenta un generador. Envía la electricidad que produce a una red eléctrica en tierra.

Uno de los objetivos del Tidal Power Tug es capturar energía de la Corriente del Golfo a medida que fluye a lo largo de la costa este de EE. UU. desde Florida hasta Carolina del Norte. Crea numerosas corrientes circulares llamadas giros. El enfoque ofrece a los Estados Unidos "un vasto recurso estratégico de energía renovable muy cerca de grandes centros de población", según un comunicado de Aquantis, el inventor del Tidal Power Tug.

Varias otras turbinas experimentales funcionan como cometas. Uno se llama Manta, inspirado en la forma en que nada una mantarraya. Fue desarrollado por SRI International, un instituto de investigación científica sin fines de lucro en Menlo Park, California, con la ayuda de la Universidad de California, Berkeley.

Tiene un pequeño generador, amarrado al fondo del mar, que tiene un carrete de cuerda unido a un objeto inflado lleno de espuma recubierto de polímero similar a una cometa que hace girar el carrete cuando la marea lo saca. El giro de un generador adjunto produce electricidad y puede alimentar energía a una conexión con una red local. También hace funcionar un pequeño motor que puede redirigir la Manta, retraerla o desinflarla en caso de que se encuentre con una tormenta o un barco grande.

Manta está diseñado para alimentar comunidades pequeñas y aisladas cerca de ríos o entradas de marea. “Hay teravatios (un billón de vatios) de energía sin explotar en los océanos, ríos y estuarios del mundo que esperan ser convertidos en energía limpia y renovable”, dijo en un comunicado el ingeniero de investigación principal de SRI, Roy Kornbluh.

Michael Lawson, gerente de grupo de investigación y desarrollo de energía hidráulica en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, dijo que está trabajando con cuatro proyectos SHARK utilizando un modelo informático que puede ayudar a predecir el rendimiento de las turbinas submarinas en función de los datos obtenidos previamente de las turbinas eólicas.

Según NREL, hay suficiente energía potencial para producir 94 teravatios-hora de energía por año. Eso es suficiente electricidad para alimentar unos 9 millones de hogares. Las entradas de marea producirán una buena parte de eso. Pueden ser canales entre la costa y las islas de barrera, o divisiones en la costa que son lo suficientemente grandes para que las fuerzas de las mareas operen en ellas. Entre ellos se encuentran Cook Inlet cerca de Anchorage, Alaska; Puget Sound, cerca de Seattle; y entradas similares en el norte de Maine.

Múltiples turbinas tienen el potencial de ofrecer "recursos a escala de servicios públicos" para alimentar grandes comunidades, explicó. Alternativamente, dijo, turbinas individuales o pequeños grupos de ellas podrían entregar energía a comunidades más pequeñas o más aisladas.

Las comunidades pequeñas, señaló Lawson, con frecuencia dependen de generadores diésel, que a menudo son costosos y están subsidiados por el gobierno estatal o federal. Los partidarios dicen que las turbinas submarinas podrían resultar más limpias y económicas.

Hasta ahora, Europa ha liderado el desarrollo de turbinas submarinas, pero China y otras naciones asiáticas también están comenzando a desarrollarlas, dijo Lawson.

El mayor desafío para las turbinas submarinas, según García-Sanz de ARPA-E, será el mismo que enfrentaron las turbinas eólicas en la década de 1990: el costo.

Las turbinas submarinas que se están probando ahora pueden producir electricidad por alrededor de 25 centavos por kilovatio-hora en áreas de marea. Para ser competitivos, los proyectos deben reducir ese precio a alrededor de 4 centavos.

“Es difícil saber en este momento quién va a tener más éxito. Comenzamos esto hace un año”, dijo. “Todos parecen prometedores”.

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