ESTUDIO DE PLANTAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES CON APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA DEL MAR


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1 Departamento de Electricidad PROYECTO FIN DE CARRERA ESTUDIO DE PLANTAS DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES CON APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA DEL MAR Autor: Carlos Caballero Santos Tutor: María Consuelo Gómez Pulido Leganés, junio de 2011

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3 Título: Estudio de plantas de producción de energías renovables con aprovechamiento de la energía del mar. Autor: Carlos Caballero Santos Director: María Consuelo Gómez Pulido EL TRIBUNAL Presidente: Pablo Ledesma Larrea Vocal: Manuel García Plaza Secretario: Juan Ignacio López Ruiz Realizado el acto de defensa y lectura del Proyecto Fin de Carrera el día 29 de Junio de 2011 en Leganés, en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Carlos III de Madrid, acuerda otorgarle la CALIFICACIÓN de VOCAL SECRETARIO PRESIDENTE 3

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5 Realmente, no fracasé ni una sola vez, inventé la bombilla de luz, sólo que fue un proceso de dos mil pasos Thomas Alva Edison 5

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7 Índice OBJETIVO 12 INTRODUCCIÓN Contexto energético Introducción al contexto energético Situación energética mundial Gas Natural Petróleo Carbón Energía nuclear Hidroelectricidad y fuentes renovables Situación energética europea Petróleo Gas Natural Carbón Energía Nuclear Energías Renovables Situación energética en España Las Energías Renovables: fomento y marco normativo Estrategia europea de desarrollo sostenible Estrategia nacional Objetivos y trayectorias de la energía renovable Medidas para alcanzar los objetivos marcados Medidas específicas para el sector de energías renovables Tarifas y primas para instalaciones de régimen especial Evolución de las Energías Renovables Mundial Europa España Eólica Solar Fotovoltaica Termoeléctrica Biocarburantes Biomasa Geotérmica Hidráulica Marina 50 APROVECHAMIENTO DE LAS ENERGÍAS DE MAR Tecnologías disponibles Introducción Conceptos, características y clasificación Energías renovables marinas u oceánicas Energía de las olas Introducción a la energía undimotriz Registros Parámetros a considerar 57 7

8 Parámetros energéticos Parámetros climáticos Parámetros geográficos Clasificación de los dispositivos Según la ubicación Según el tamaño y orientación Según la extracción de energía Según el principio de captación Según la posición relativa al agua Energías de las mareas Introducción a la energía mareomotriz Clasificación de las mareas Según el periodo Según la posición de la Tierra y los astros Aprovechamiento de las mareas: Clasificación de los ciclos Ciclo de simple efecto Ciclo de doble efecto Ciclo de acumulación por bombeo Ciclos múltiples Energía de las corrientes marinas Energia de los gradientes térmicos Introduccón a la energía termomarina Evolución histórica Energía de gradiente salino Características de las energías marinas Energía undimotriz Generalidades Tecnologías y patentes Columna de agua oscilante (OWC) Convertidor KVAERNER Canal cónico (TAPCHAN: TAPERED CHANEL) OSPREY (Ocean swell powered renewable energy) PATO SALTER SEAREV PELAMIS MIGHT WALE BALSA DE COCKERELL WAVE PLANE WAVE DRAGON Plataforma flotante en forma de cuna (FWPV) Bomba flotante MCCABE AQUABUOY POWERBUOY BRISTOL Arquímedes Wave Swing (AWS) Bomba de manguera sueca Bomba flotante sueca Rectificado RUSSELL OYSTER Ventajas e inconvenientes Energía mareomotriz Sistemas generadores clasificación de turbinas Turbinas bulbo axial Turbinas tipo Straflo de rotor anular Turbinas tubulares Ventajas e inconvenientes 85 8

9 3.2.3 Energía de las corrientes marinas Tecnología de aprovechamiento de las corrientes Ventajas e inconvenientes Energía de los gradientes térmicos Aprovechamiento térmico marino Sistema de ciclo abierto Sistema de ciclo cerrado Sistemas híbridos Ventajas e inconvenientes de los distintos ciclos Ventajas e inconvenientes Energía de gradiente salino Proyectos de energías marinas a nivel internacional Instalaciones de tecnologías undimotrices Portugal Escocia Australia Noruega Indonesia Japón Inglaterra Gales Dinamarca Suecia Irlanda Estados Unidos Instalaciones de tecnologías mareomotrices Francia Rusia Estados Unidos China Instalaciones en proyecto Proyecto de las Islas Chausey Proyecto de la bahía Lumbovsky Proyecto de la Bahía Mezem Proyecto de la Bahía de Tugur Proyecto de la Bahía de Penzhinsk Proyecto de la Bahía de Fundy Proyecto en el estuario del Severn Proyecto del Golfo de San José Otros proyectos internacionales Instalaciones de tecnologías de corrientes marinas Instalaciones de tecnologías termomarinas Evaluación del uso y potencial de las distintas energías Situación en Europa de la energía undimotriz Situación en Europa de la energía mareomotriz Situación en Europa de la energía de las corrientes marinas Situación mundial de la energía maremotérmica 110 ANÁLISIS DEL ESTADO DE LAS TECNOLOGÍAS DE APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA DEL MAR EN ESPAÑA Planes estratégicos Planes nacionales CENIT-E OCEAN LIDER Planes de las principales regiones en la energía marina 113 9

10 País Vasco Cantabria Galicia Emplazamientos disponibles Barreras medioambientales, técnicas y económicas Barreras medioambientales Barreras técnicas Barreras económicas Tecnologías y patentes españolas Pipo Systems Boya ARLA INVEST Hidroflot CEFLOT Proyectos Proyecto Mutriku (País Vasco) Selección de la tecnología Prediseño y diseño de la planta Proyecto de la infraestructura de la central Descripción del proyecto constructivo de la central Proyecto de Santoña (Cantabria) Proyecto BIMEP (País Vasco) Proyecto de Pasai (Guipuzcoa) 138 APLICACIÓN PRÁCTICA Coste de instalación Coste de mantenimiento Coste de la energía Precio de venta Aplicación práctica 144 CONCLUSIONES 147 BIBLIOGRAFÍA

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12 Capítulo 1 Objetivo El cambio climático y la necesidad de reducir las emisiones a la atmósfera de gases de efecto invernadero, la abrumadora dependencia de los combustibles fósiles, las incertidumbres en torno al abastecimiento energético actual y futuro, y la consiguiente escalada de los precios de la energía, se han erigido en los últimos años en asuntos de honda preocupación política, orientando los objetivos de las políticas climáticas y energéticas de los países de nuestro entorno europeo hacia la consecución de la sostenibilidad ambiental, la seguridad e independencia energéticas y la competitividad económica. Las energías renovables juegan un papel fundamental en este marco, y así se ha reconocido por la Unión Europea, que en 2007 adquirió el compromiso de transformar Europa en una economía de alta eficiencia energética y con bajas emisiones de gases de efecto invernadero, comprometiéndose a la reducción del 20% de este tipo de emisiones, al ahorro de un 20% del consumo de energía, y a la consecución de un objetivo del 20% de energía renovable en el consumo total de energía de la UE en El compromiso político se ha dotado de garantías legales con la Directiva 2009/28/CE relativa al fomento del uso de energías procedentes de fuentes renovables, obligando a los Estados miembros a la adopción de las medidas necesarias para la consecución del objetivo global del 20% de energías renovables en 2020 en el conjunto de la UE. Constituye un hito en el impulso de las energías renovables, puesto que la fijación de objetivos jurídicamente vinculantes marca una senda de futuro, con continuidad más allá de 2020, y abre un horizonte de oportunidades para el desarrollo de nuevas fuentes y tecnologías de energía renovable, y de sectores económicos ligados a las mismas. 12

13 En este contexto, el mar representa una inmensa fuente de energía limpia e inagotable, prácticamente sin explotar, y las aguas de nuestras regiones atlánticas atesoran excelentes recursos energéticos marinos. El Arco Atlántico, desde Escocia hasta Portugal es el área con mejores recursos undimotrices de Europa, y sus olas presentan una densidad superior a la media mundial. La energía de corrientes presenta un carácter más localizado dentro del Arco, con ubicaciones con excelentes posibilidades. A su vez, el recurso eólico es intenso y sostenido. De manera introductoria, y para conseguir ubicarnos en nuestro campo de estudio, comenzaremos con la búsqueda de documentación sobre las energías renovables existentes y en aplicación; el contexto energético actual en que nos encontramos; el marco normativo que regula este régimen especial, las distintas políticas de fomento implantadas y el cambio que han sufrido en los últimos años para concienciarnos de la necesidad del vuelco hacia las energías renovables. Además analizaremos de manera global el desarrollo que se ha producido en las llamadas energías limpias : los distintos recursos de los que se aprovecharán, las tecnologías existentes, sus características más influyentes, así como las regulaciones que afecten a su crecimiento. Haremos un seguimiento de la emergente evolución que, en los últimos años, han presentado la gran variedad de energías renovables que conocemos. Una vez concienciados con el contexto energético mundial, europeo y nacional, y conocida la situación de las tecnologías renovables vamos a centrarnos en las energías de aprovechamiento del mar y los océanos: las tecnologías actualmente disponibles, las características que presentan, sus ventajas e inconvenientes, la implantación de proyectos actuales, así como las perspectivas futuras. De manera especial analizaremos las instalaciones más importantes que funcionan en la actualidad con el fin de recopilar la mayor información económica posible sobre costes de operación y mantenimiento entre otros. Analizaremos el estado de estas tecnologías marinas en España, los emplazamientos posibles más propicios para instalarse, los proyectos que empiezan a nacer, los planes estratégicos y las barreras que se van a encontrar. Con toda la información recopilada en nuestro proyecto, vamos a realizar un estudio de aplicación práctica que nos proporcione la retribución necesaria que deberían recibir este tipo de instalaciones para ser rentables económicamente. Por último se explicarán las diferentes conclusiones obtenidas del análisis realizado a lo largo de la totalidad del proyecto final de carrera. 13

14 Capítulo 2 Introducción 2.1Contexto energético Introducción al contexto energético Si analizamos la situación de nuestro sistema energético actual, tanto a nivel mundial como europeo y nacional, podemos comprobar que el consumo de energía se abastece, aproximadamente en un 80%, de combustibles fósiles. Los estudios prevén que van a seguir dominando el sistema energético en el medio y largo plazo. Desde luego esta situación provoca consecuencias importantes, y que son ya y desde hace tiempo, objeto de preocupación, como es por ejemplo el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero y la inseguridad de abastecimiento energético de la UE (Unión Europea) por la dependencia de las importaciones. Las previsiones según el Parlamento Europeo, en el caso de no tomar las medidas pertinentes, es que Europa importe el 71% de la energía en Y es que ya en el 2006, el 77% de su demanda de petróleo, el 51% de su demanda de gas y casi el 100% de la demanda de uranio y de sus productos derivados, fueron cubiertas con importaciones. Las principales limitaciones de la política energética mundial se ven afectadas por: - Los problemas que suponen los recursos petroleros a medio plazo y la inestable situación política por parte de los principales países exportadores (Irán, Argelia ). 14

15 - El gas se está convirtiendo cada vez más en un mercado mundial afectado por tensiones geopolíticas. - Proliferación de la energía nuclear y los problemas que suponen sus residuos. Todo esto y el preocupante efecto del cambio climático, hace estrictamente necesario que se empiecen a analizar firmemente el papel de las energías renovables. De manera especial se deberán estudiar los aspectos que afectan a su situación relativa actual en el total de la energía y sobre la producción de electricidad, el aumento de capacidad de fuentes como la eólica, la solar fotovoltaica y otras menos estudiadas e implantadas (como las que nos van a ocupar en gran profundidad a lo largo del proyecto), y sobre todo sus perspectivas para el año A continuación haremos una exposición sobre la situación energética a nivel mundial, europeo y nacional sin tener en cuenta las energías renovables para poder centrarnos posteriormente en ellas en capítulos posteriores Situación energética mundial Como ya hemos comentado con anterioridad, el sistema energético mundial está dominado en un 80% por los combustibles fósiles. La fuente de energía protagonista, sin duda, es el petróleo seguido de cerca por el carbón y el gas natural. El consumo de energía en el mundo se incrementará según los informes elaborados por la Energy Information Administration, del Gobierno de Estados Unidos, en un 57% entre 2004 y 2030 a pesar, de que se espera que los precios del petróleo y del gas sigan aumentando. En el citado informe se recoge asimismo, que el consumo de energía en el mercado experimentará un incremento medio de un 2,5% por año hasta el 2030 en los países ajenos a la OCDE (Organización para la Cooperación y el desarrollo económico), mientras que en los países miembros será de tan sólo el 0,6%: así durante este periodo, los países de la OCDE incrementarán su demanda energética en un 24%, mientras que el resto lo harán en un 95%. Es decir, el uso de la energía total en el mundo crecerá. Las economías emergentes serán las responsables del crecimiento proyectado en el consumo de la energía sobre todo en las dos próximas décadas. En contraste, en los países consolidados, se espera que el crecimiento sea mucho menor en todos los sectores fundamentales (tales como transporte, industria, residencial y comercial), y dentro de éstos, se espera que los dos primeros supongan el crecimiento más rápido con un 2,1%, anual frente al residencial y el comercial con una media anual del 1,5 y el 1,9%, respectivamente. El uso de todas las fuentes de energía aumentará durante el periodo tal y como se muestra en la figura. 15

16 Evolución del uso de las fuentes energéticas a nivel mundial. (Estudio realizado por el Instituto Español de Oceanografía, IEO 2007) La gráfica pone de manifiesto que los combustibles fósiles seguirán siendo los más empleados en todo el mundo, debido a su estrecha relación con los sectores del transporte y la industria. Para el resto, la energía nuclear y las renovables experimentarán un suave aumento. Desde luego, el uso de estos dos recursos energéticos (sobre todo el renovable), puede verse modificado por cambios en las políticas o leyes. A continuación vamos a detallar la situación concreta de cada recurso energético Gas Natural En el periodo se proyecta un aumento muy importante en el consumo: aproximadamente del 63%, cifra sólo comparable como veremos con la que se espera del carbón. En el 2004, sólo los países miembros de la OCDE consumieron la mitad del gas en el mundo. Según el informe de 2007, los países de fuera de la OCDE experimentarán un crecimiento en el consumo de gas mucho más significativo que aquellos incluidos en la OCDE. Lo que se estima es que el gas (que ofrece una reducción de emisiones gaseosas comparado con el petróleo y el carbón) prosiga con un importante suministro para la generación eléctrica, principalmente por su uso en la industria, que ya sólo asume un 44% (casi la mitad) del total mundial. En cuanto a las reservas de gas natural, se distribuyen de la manera mostrada en la tabla que sigue. EUROPA Y EURASIA 33,5% AMÉRICA DEL SUR Y CENTRAL 4,4% NORTEAMÉRICA 4,5% ASIA PACÍFICO Y OCEANÍA 8,2% ÁFRICA 8,2% ORIENTE MEDIO 41,3% Reservas mundiales de gas natural frente al total mundial en tanto por ciento. ( Estudio realizado por BP 2010) 16

17 Petróleo Se espera que su consumo en el mundo aumente de 83 millones de barriles en 2004 a 97 en 2015 y 118 en En el año 2006, la demanda anual era ya de 84,45 millones de barriles. La demanda de petróleo sería aún mayor si se contara con las necesidades energéticas de países emergentes como India y China fundamentalmente. En el caso particular de China desde el 2002 hasta el 2010 y a partir de esa fecha un incremento de hasta un 2,9% hasta el año Los miembros de la OPEP (Organización de Países Exportadores de Petróleo), serán los suministradores más importantes representando casi un 60% del incremento previsto. Todo ello sin perder de vista la importancia que adquirirán los suministradores de crudo de la zona del Caspio, este de África, América Central y del Sur. En lo que a los precios del barril se refiere, el informe mencionado anteriormente prevé unos precios de 49 dólares el barril en 2014, para luego subir de nuevo a 59 en Un hecho llamativo es que en el verano de 2008, se superó por primera vez la barrera de los 150 dólares cada barril, un valor jamás recordado. En enero de 2008, las reservas de petróleo en el mundo se estimaban en 1317,6 billones de barriles, distribuidos según la tabla Carbón ESTADOS UNIDOS 2,4% KAZAJSTÁN 3,2% NIGERIA 2,9% LIBIA 3,3% RUSIA 6,4% VENEZUELA 7,0% EMIRATOS ÁRABES 7,9% KUWAIT 8,2% IRAK 9,3% IRÁN 11,2% CANADÁ 2,2% ARABIA SAUDITA 21,3% Reservas mundiales de petróleo frente al total mundial en tanto por ciento. ( Estudio realizado por BP 2010 ) El carbón proyecta un crecimiento del 74% entre 2004 y Hasta el 2015, el incremento medio del consumo será del 2,6%, y luego, entre 2015 y 2030, su crecimiento se frenará hasta el 1,8%. Aunque el crecimiento en este caso es general para todas las zonas geográficas, los principales responsables serán los países ajenos a la OCDE con un 85%, ya que las economías avanzadas sustituyen el carbón por el gas natural y las energías renovables. 17

18 En el año 2004, el carbón implicó el 26% del consumo energético mundial: dos tercios se destinaron a la producción de electricidad, un 31% al uso industrial y un 4% para sectores comerciales y residenciales. Las previsiones destacan que para el año 2030 el carbón crecerá hasta el 28% y su participación en la producción de electricidad pasará del 43% al 45%. En la actualidad, el carbón es la segunda fuente de emisión de gases de efecto invernadero por detrás del petróleo pero próximamente, se espera que sea la primera. Alcanzará el 43% de las emisiones, frente al 36% del petróleo o el 21% del gas natural. En cuanto a las reservas, se distribuyeron de la siguiente manera en el año 2008: Energía nuclear EUROPA Y EURASIA 32,1% AMÉRICA DEL SUR Y CENTRAL 1,9% NORTEAMÉRICA 29,6% ASIA Y OCEANÍA 30,4% ÁFRICA Y ORIENTE MEDIO 6,0% Reservas mundiales de carbón frente al total mundial en tanto por ciento. (Estudio realizado por BP 2010) Es cierto que las perspectivas de futuro han mejorado para la nuclear. Existen dos motivos fundamentales: el primero, la fuerte subida en los precios de los combustibles fósiles, y el segundo, el Protocolo de Kioto. Además, las centrales existentes han mejorado su capacidad. Se prevé que la generación eléctrica a través de la nuclear, aumente de media en un 1,3% anual desde 2004 hasta En los mercados emergentes, el consumo de nuclear aumentará en un 4,9% al año, y de forma muy destacada Asia (China, India y Corea del Sur), representará el 96% del total del incremento. La demanda de electricidad va a crecer según las estimaciones realizadas en el año 2007, de forma especialmente importante entre 2004 y La producción mundial aumentará en un 2,4% anualmente, pasando de los billones de KWh a los billones. En gran parte este crecimiento se debe, una vez más, a las economías emergentes, y de hecho la demanda crecerá a razón de tres veces más en las emergentes que en las demás. El motivo radica en la madurez de las infraestructuras eléctricas en los países OCDE, unida a la previsión de escaso aumento demográfico en los próximos 25 años, todo ello sin perder de vista las progresivas mejoras en las condiciones de vida de muchos países en desarrollo. Respecto a las fuentes de producción eléctrica, se espera que el carbón siga siendo protagonista incluso en 2030 y a pesar del crecimiento del gas natural. A causa de los precios del petróleo, crecerá a un ritmo menor excepto en Oriente Medio, donde las reservas son abundantes y por tanto será la fuente de provisión de electricidad más importante. 18

19 Fuentes de producción eléctrica en 2004 comparadas con las esperadas en (Estudio realizado por CIEMAT) Hidroelectricidad y fuentes renovables La previsión es que continúen creciendo 1,7% anualmente. Las renovables se verán beneficiadas por los elevados precios de los combustibles fósiles y de su característica de no contaminantes. De hecho, los gobiernos en una amplia mayoría están impulsando políticas de fomento de las energías renovables. Las renovables perderán cierta importancia en la generación de electricidad a nivel mundial (del 19% en 2004 al 16% en 2030) amparándose en el aumento del carbón y el gas natural que mencionamos con anterioridad. En cuanto a las EMISIONES GASEOSAS debemos destacar que el CO2, motivo de debate del cambio climático, es uno de los principales gases de efecto invernadero y provienen principalmente de la combustión del carbón y en general de todos los combustibles fósiles. Está previsto que las emisiones aumenten de 26,9 billones de toneladas en 2004 a 33,9 en 2015 y 42,9 en Se prevé un promedio de crecimiento del 1,8% entre 2004 y 2030, que será menor en los países de la OCDE con una participación de un 0,8% que en el resto con un 2,6%. Entre los primeros, México experimentará un mayor crecimiento con un 2,3% mientras que a escala mundial China ostentará la mayor cifra con un crecimiento del 3,4%, y la razón, es el elevado empleo de carbón especialmente. En poco tiempo ya superará a Estados Unidos como principal emisor y de hecho en 2030 la diferencia se marcará en un 41%. Es muy importante por ello trabajar a este respecto, los países emergentes tienen que desarrollarse y quemarán lo que tengan para lograrlo. Es responsabilidad de los países desarrollados, transferirles tecnologías y conocimientos para que puedan proseguir con su crecimiento pero tratando que sea lo más compatible posible con el medioambiente, y de hecho las políticas europeas y mundiales trabajan ya en esa línea. 19

20 2.1.3 Situación energética europea Según los últimos datos publicados por EUROSTAT, la dependencia energética de la Unión Europea se establece por encima del 50%. En países como Chipre y Malta, la dependencia es máxima, es decir, completamente importadores, mientras que en el lado contrario se encuentra Dinamarca que es un país netamente exportador de energía. En la década , el incremento de la dependencia energética global fue más del 22%, habiendo incrementado su dependencia 15 países, mientras que por el contrario 11 países disminuyeron su dependencia energética. Si se particulariza por tipo de combustible, la dependencia de combustibles sólidos en el año 2006 fue de más de un 41%, incrementándose este valor en más de un 75% frente a los niveles del año El principal país exportador fue Polonia y la República Checa, donde hay importantes reservas de carbón, mientras que en el lado contrario se encuentra Reino Unido y Alemania, que aumentaron ostensiblemente su dependencia al carbón. Respecto al petróleo, la UE también es fuertemente dependiente, con valores superiores al 80%, un 10% superior al tenido diez años antes. 23 de los 27 países europeos tienen una dependencia del petróleo por encima del 90%, e incluso en algunos de ellos la dependencia es máxima, como sucede en Chipre, Irlanda o España. Reino Unido ha pasado de ser un país exportador a ser dependiente de esta fuente de energía primaria, mientras que Dinamarca ha recorrido el camino contrario. En cuanto al gas natural, la dependencia europea se ha incrementado en más de un 40% en tan sólo diez años. En el año 2006 la dependencia de 15 países europeos superó el 90%. Reino Unido ha sido el país que más ha incrementado su dependencia, ya que ha pasado de ser un país exportador a ser netamente importador. El futuro, sin duda alguna, es una combinación de ahorro energético, energías renovables y mayor cooperación internacional con países como Rusia, que es uno de los principales proveedores de combustibles fósiles y con países del Golfo Pérsico. Todo ello, sin olvidarnos de las economías emergentes donde se invierta y se traslade el conocimiento técnico en la producción y el transporte para tratar de no volver a caer en los mismos errores Petróleo Sigue siendo la fuente más importante. La demanda experimentará un crecimiento moderado, en torno al 0,3% anual desde 2000 a Las necesidades del crudo por parte del transporte, sector en pleno crecimiento, así como las fluctuaciones de los precios y posibles desarrollos de combustibles alternativos, serán los factores determinantes. Aunque el consumo del petróleo se ha mantenido más o menos estable, sigue siendo la fuente de energía final más importante. De los importadores para Europa, los países de la antigua Unión Soviética siguen siendo los principales suministradores con un 36,4% del total consumido, seguidos de Noruega con un 16,4%, Arabia Saudí con un 11,1%, Libia con un 9,2% e Irán con un 6,35%. 20

21 Gas Natural Se perfila como la fuente favorita de energía en el horizonte del El crecimiento anual esperado, está en torno al 1,8%, incrementándose su consumo espectacularmente en un 50%, desde el 2002 al En su inmensa mayoría (60%), se destinará a la producción de electricidad y de hecho muchos países están reconsiderando la opción de reemplazar por gas natural sus plantas eléctricas alimentadas por petróleo o carbón. La procedencia de la partida más importante de gas natural es Rusia con un 36,7%, seguida de Noruega con un 24,5% y Argelia con un 19,1%. Desde el año 2000, la dependencia con Rusia ha disminuido, siendo Noruega, Nigeria y Qatar los países más beneficiados con esta situación Carbón El carbón tiene un efecto muy relevante en Europa desde el punto de vista económico y también de abastecimiento energético, ya que sus reservas son abundantes. No obstante, se ha dejado de emplear en hogares, por ejemplo, por disposiciones legislativas adoptadas para luchar contra la polución atmosférica y urbana. En la producción eléctrica se prefiere el gas natural y la reestructuración de la industria siderúrgica también ha participado en su bajo empleo. La previsión dice que la demanda de carbón permanecerá en valores muy similares a los registrados en el año Pero a largo plazo, si se empiezan a utilizar tecnologías que aumenten su eficiencia y reduzcan los gastos de extracción y emisiones, puede tornar un mayor interés. Desde luego a largo plazo, probablemente el carbón se siga empleando sobre todo por la seguridad de abastecimiento del que ya hemos hablado Energía Nuclear Un 15% es el porcentaje de la energía nuclear en el consumo total de energía de Europa. Sí se prevé un crecimiento ligero, en torno al 1,9% hasta el 2012, pero a partir de esa fecha la desmantelación de algunas centrales hará descender su aportación. Sin embargo, la energía nuclear no emite gases contaminantes, y por ello y por el cumplimiento del Protocolo de Kioto, es posible que la política de descenso nuclear se vea afectada Energías Renovables Para este tipo de energías, el pronóstico es que experimenten un aumento anual medio del 1,9% desde el 2000 hasta el A corto plazo, la Comisión se fijó como objetivo para 2010, duplicar el porcentaje de estas energías en la producción total, pasando de un 6% a un 12%. Además, en marzo de 2007, el Consejo Europeo en su Plan de Acción sobre energía instó el objetivo vinculante de alcanzar en 2020 el 20% de energías renovables en el consumo total de la UE. Estas fuentes de energía, favorecen el autoabastecimiento energético por razones medioambientales y geopolíticas. En general son fuentes más baratas e incluso gratuitas, 21

22 aunque la tecnología que necesitan tenga todavía que madurar bastante para hacerlas económicamente más interesantes y asequibles. A priori, las ventajas de las renovables son muy importantes; traen consigo conceptos como autoabastecimiento, no contaminante, asociadas a fuentes autóctonas y sin miedo al agotamiento de recursos. Además de las dificultades técnicas, la tecnología es cara y por ello hay que aplicar incentivos financieros adecuados para promocionarlas. Por ejemplo en sectores con tecnología avanzada como la eólica, los costes han caído en los últimos años y lo siguen haciendo ahora, luego las medidas se comprueba que funcionan. Además, hay que invertir en I+D+i; sobre todo porque estas fuentes pueden resolver de forma aceptable muchos de los problemas que como hemos puesto de manifiesto, representan peligros para Europa a medio y largo plazo. El desarrollo de las renovables, puede, por ejemplo, jugar un papel importante en la reducción de emisiones y con ello revertir el cambio climático. Hará falta incluir, medidas eficaces, incentivos económicos y una campaña energética de marketing para que todo el mundo las conozca y tomen conciencia. A nivel mundial el consumo relativo de energía renovable tiende a disminuir. En la actualidad, cuando un 20% de la electricidad es producida por fuentes energéticas renovables incluyendo en ellas la hidráulica por encima de los 10 MW, cabe esperar y según el conocido informe WETO (World Energy Technology Outlook), que la cifra relativa del 2030 baje hasta un 17%, aunque la electricidad verde aumente en valor absoluto, desde teravatios hora (TWh) hasta TWh en 2030 (Un teravatio es igual a un millón de megavatios ó a mil millones de kilovatios). Desde luego, lo que si hay que intentar por todos los medios es que para el periodo el aumento de las fuentes energéticas renovables en términos absolutos sea muy importante: de 23 (cifra del año 2002) a 544 TWh en eólica, de 197 a 423 TWh en biomasa, de 2 a 51 TWh en tecnologías solares y de 149 a 258 TWh en la pequeña hidráulica (inferior a los 10 MW). Las energías renovables parecen crecer de forma rápida pero no pasan del 9% de las necesidades energéticas primarias en Hasta 2030, se instalará una capacidad de MW de nuevas energías renovables. En la UE25, en un Caso de Referencia, la demanda energética crece hasta el 2030, pero el ratio de intensidad energética que se define como el consumo interior bruto por unidad de PIB, mejora por un aumento de la demanda energética en un 1% anual frente a un crecimiento del PIB de más del 2%. A largo plazo, el 40% de la energía se utilizará en los edificios, el 35% en el transporte y el 25% en la industria. Desde luego es obligatorio y necesario aprovechar el considerable potencial de mejora en la eficiencia energética, especialmente en los transportes y en la edificación. Según el informe de la Comisión Energy and transport-trends to 2030, en los próximos treinta años el uso de la electricidad crecerá dos veces más rápidamente que la media de la energía en Europa y alcanzará casi el doble de la capacidad de hoy. Se tendrá que aumentar la capacidad de las centrales eléctricas en GW. 22

23 Con las tendencias actuales y con la competencia de mercado, es probable que las instalaciones que utilizan gas natural dominen las inversiones. Electricidad en la UE hasta el año (Comisión europea) En su perspectiva mundial de la inversión energética, la Agencia Internacional de la Energía expone que para el 2030 la UE tendrá que invertir más de millones de dólares en la producción de electricidad. Entre las distintas energías renovables, la eólica está actualmente en ventaja, en gran parte por la correcta elección de las zonas de explotación de esta tecnología caracterizadas por vientos más o menos constantes y velocidades de 10 m/s, y también desde luego, por un sistema beneficioso de prima (en el precio de venta de esta energía) por kwh producido. La energía solar tiene el mayor potencial teórico para satisfacer todas las necesidades de energía pero los costes de inversión se mantienen todavía demasiado altos con respecto a la producción de energía convencional aunque cada día se hace más competitiva. Las fuentes bioenergéticas, incluyendo todo tipo de residuos, domésticos orgánicos, agrarios e industriales, son muy versátiles y pueden producir electricidad, calor o combustible para, por ejemplo, el transporte que es uno de los sectores de mayor demanda energética Situación energética en España La crisis energética mundial producida por todos los factores relacionados con los combustibles fósiles como son la subida escandalosa de los precios del petróleo, la inestabilidad de los mercados, los enormes consumos de las economías en desarrollo, inciden directamente en Europa, al no tener recursos energéticos propios para abastecerse, por depender de otros países, y para el caso concreto de España, esa dependencia es muy fuerte. La dependencia energética de España se encuentra por encima del 80%. Si nos fijamos en el carbón, la dependencia es de más del 75%, superada por países como Dinamarca, Francia, Italia o incluso Portugal. En cuanto al petróleo, la dependencia es total, mientras que otros países importantes de Europa se encuentran en posiciones mejores que la española. Para el gas natural la dependencia también es total, también superior a lo registrado para Alemania o Francia. 23

24 Aunque las renovables cada día adquieren más importancia en el cómputo energético total, los combustibles fósiles siguen liderando con diferencia, pese a que son contaminantes y que en gran parte justifican que España sea el país europeo más alejado en cumplir con el Protocolo de Kioto. En 2009 el principal consumo de energía final fue de productos petrolíferos, seguido de lejos del gas natural, mientras que el carbón tiene un valor inferior al de las energías renovables. ELECTRICIDAD 21% GAS 16,4% PRODUCTOS PETROLÍFEROS 56,6% CARBÓN 2% RENOVABLES 4% Consumo de energía final (SGE y metodología AIE) La evolución del consumo de energía primaria en España prevista es la siguiente: Evolución del consumo de energía primaria en España. (Greenpeace) La evolución del consumo para el año 2012, se puede resumir en los siguientes puntos: - El petróleo aunque será el combustible mayor empleado experimentará un ligero descenso. No obstante la dependencia con esta fuente seguirá siendo fundamental. - El consumo de carbón será el que experimente el descenso más acusado pasando del 17,3% registrado en el 2000 a un 7,8% en El gas natural se perfila como el combustible favorito experimentando un crecimiento relevante, pasando de un 12,2% en el 2000 a un 23,5% en el El crecimiento de la energía nuclear parece improbable. Su crecimiento está muy condicionado a su aceptación pública y de su problema de gestión de residuos. Se espera que tan sólo el sector se mantenga como hasta ahora. 24

25 - El consumo de energías renovables aumentará de forma muy importante: de un 5,9% a un 12,3% en En el 2009, la participación de las renovables en el consumo de energía primaria en España fue el siguiente: NUCLEAR 10,5% GAS NATURAL 23,8% PETRÓLEO 48,8% CARBÓN 7,9% RENOVABLES 9,4% GEOTERMICA 0,01% SOLAR 0,5% BIOCARBURANTES 0,8% BIOMASA Y RECURSOS 3,9% EÓLICA 2,4% HIDRAÚLICA 1,7% Balance de energía primaria (Ministerio de Industria, Turismo y Comercio e IDEA) En cuanto a la electricidad producida con fuentes renovables, se puede decir que casi generan el 20% del total nacional. Dentro de éstas la eólica y la hidráulica son las dos principales formas de producir electricidad. NUCLEAR 17,8% GAS NATURAL 37,3% PETRÓLEO 6,7% CARBÓN 12,5% RENOVABLES 24,7% R.S.U. 0,3% SOLAR FOTOVOLTAICA 2,0% TERMOELÉCTRICA 0,032% BIOGÁS 0,2% BIOMASA 0,8% EÓLICA 12,5% HIDRAÚLICA 8,8% Participación de las renovables en a la producción de energía eléctrica en (Ministerio de Industria, Turismo y Comercio) 25

26 2.2 Las Energías Renovables: fomento y marco normativo La UE viene marcando pautas en materia de medio ambiente desde hace más de 30 años. En 1972, se decidió en la Cumbre Europea de París, elaborar el primer programa de actuación. Las primeras Directivas, se centraron especialmente en la calidad del agua, los productos y sustancias químicas y la contaminación del aire. El papel de la UE es apoyar y coordinar los esfuerzos de los Estados miembros y comprobar que los gobiernos cumplen los compromisos adquiridos. La acción de cada uno de los países por separado no es suficiente y sobre todo en temas de medio ambiente. Las aves y animales no entienden de fronteras, los vertidos a los ríos y mares atraviesan estados y cordilleras que van más allá de las fronteras nacionales así que tales residuos pueden aparecer en la costa de otro país y lo mismo sucede con la contaminación del aire que respiramos. Por todo ello, por el impacto mundial del cambio climático y de los fenómenos meteorológicos, se pone de manifiesto el carácter mundial de estos problemas y que en consecuencia requieren de respuestas y soluciones al mismo nivel. En este punto desarrollaremos la situación actual de fomento de las energías renovables en su conjunto, para después centrarnos en las novísimas tecnologías de generación de energía con aprovechamiento del mar. Ya desde 1996 a nivel europeo, e incluso a nivel mundial con el Protocolo de Kioto en 1997, se han ido evolucionando las diferentes estrategias para adaptar las energías a un modelo sostenible. Estos diferentes decretos han ido marcando las metas a las que se debían llegar a nivel global y también nacional. Es evidente que las normativas que harán referencia a las instalaciones de generación mediante energías renovables irán íntimamente ligadas con la disminución de gases y partículas contaminantes. En primer lugar vamos a mostrar un recorrido histórico de las decisiones tomadas a nivel europeo para finalmente llegar a la situación actual de fomento de las energías renovables en España Estrategia europea de desarrollo sostenible Desarrollo sostenible se refiere al esfuerzo por garantizar que el crecimiento económico se lleve de tal manera que pueda ser compatible y viable en el futuro sin agotar los recursos o perjudicar a la sociedad. Este principio quedó ya reflejado en la Cumbre de Río de Janeiro de las Naciones Unidas de 1992 cuando se fijó el doble objetivo de trasformar las pautas contaminantes de consumo de los países industrializados y luchar contra la pobreza (que lógicamente provoca daños ecológicos dado que sin más recursos se explota lo que sea para sobrevivir). 26

27 El camino no será fácil; será preciso tomar decisiones políticas difíciles y negociar conflictos de intereses. Pero todos estos retos podrán abordarse realizando políticas transparentes y haciendo las consultas pertinentes con las partes afectadas. La apertura a la competencia propuesta en la Directiva Comunitaria 96/92/CE de 1996, sobre normas comunes para el mercado interior de la electricidad, estableció como objetivo la garantía del suministro respetando el medio ambiente. En noviembre de 1997, La Comisión Europea adoptó la Comunicación sobre Energía para el futuro: fuentes de energía renovables - Libro Blanco para una estrategia y un plan de acción comunitarios, en el que se propuso doblar la cuota de participación de las fuentes de energías renovables en el consumo interior bruto de energía de la Unión Europea, marcando un objetivo indicativo del 12% para el año 2010, objetivo que fue transpuesto a nivel nacional en España y recogido en la Ley 54/1997. La Resolución del Consejo de la UE de 18/12/97, sobre la estrategia comunitaria para promover la cogeneración, estableció el objetivo indicativo de doblar la cuota de la cogeneración referida a la generación bruta total en la UE en su conjunto, desde el 9% en 1997 al 18% en el año En el marco del Protocolo de Kioto, adoptado en 1997, la Unión Europea se comprometió a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero en un 8% entre 2008 y 2012 respecto de los niveles de Este acuerdo comunitario obliga a España a no incrementar sus emisiones de gases de efecto invernadero por encima del 15% en los valores medios de los años sobre los niveles de Asimismo, la Comisión Europea, en su Libro Verde de noviembre de 2000, Hacia una estrategia europea de seguridad del abastecimiento energético, planteaba las debilidades estructurales a las que se enfrentaba Europa, apostando por objetivos de seguridad en el suministro, objetivos medioambientales, económicos y sociales. Proponía el fomento de las energías renovables y de la cogeneración como energías necesarias para lograr el doble objetivo de reducir la dependencia energética y de limitar la emisión de gases de efecto invernadero. Asimismo, se estimaba que el uso de la cogeneración en el año 2010 podría triplicarse. La Directiva 2001/77/CE, de 27 septiembre de 2001, relativa a la promoción de la electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables en el mercado interior de la electricidad, fijaba la cuota del 22,1% de electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables sobre el consumo de electricidad de la Unión Europea en el año 2010 y, a su vez, establecía que los Estados miembros deberían crear mecanismos para garantizar el origen de la electricidad generada a partir de dichas fuentes, antes del 27 de octubre de Este objetivo del 22,1% a nivel comunitario se traduce en el caso de España en un 29,4%. En junio de 2003 se publicó la Directiva Europea 2003/54/CE, relativa al mercado eléctrico interno, cuyo artículo tercero se refería a la obligatoriedad de aportación de información por parte de los suministradores de electricidad acerca del origen y el impacto ambiental de su producto. 27

28 La Directiva 2003/87/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 13 de octubre de 2003, por la que se establece un régimen para el comercio de derechos de emisión de gases de efecto invernadero en la Comunidad y por la que se modifica la Directiva 96/61/CE del Consejo, establecía un régimen de comercio de derechos de emisión de gases de efecto invernadero con vistas a reducir dichas emisiones en la Unión Europea de forma económicamente eficiente. Con ayuda de este régimen, la Unión y los Estados miembros pretendían respetar los compromisos de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero contraídos en el marco del Protocolo de Kioto. Las instalaciones que realizan actividades en los sectores de energía, producción y transformación de metales férreos, industrias minerales, fabricación de pasta de papel, papel y cartón están sujetas obligatoriamente a este sistema de comercio de derechos. La Directiva 2004/8/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de febrero de 2004, relativa al fomento de la cogeneración sobre la base de la demanda de calor útil en el mercado interior de la energía y por la que se modifica la Directiva 92/42/CEE, tenía como objetivo establecer un marco común transparente para fomentar y facilitar la instalación de centrales de cogeneración en los lugares donde existe o se prevé una demanda de calor útil. La Directiva obligaba a los Estados miembros a garantizar que el origen de la electricidad producida a partir de la cogeneración de alta eficiencia pudiera identificarse según criterios objetivos, transparentes y no discriminatorios establecidos por cada Estado miembro. En la Comunicación de mayo de 2004 sobre la cuota de las energías renovables en la UE se manifestaba que la mayoría de los Estados miembros no iban a poder alcanzar sus objetivos nacionales. Se estimaba que, si la tendencia actual se mantenía, la UE-15 alcanzaría una cuota del 18-19% de energías renovables en el consumo total eléctrico, en lugar del objetivo del 22% en el año 2010 previsto por la Directiva. La Comunicación de la Comisión sobre el apoyo de la electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables [COM (2005) 627 final], evaluaba la aplicación de la Directiva 2001/77/CE en los distintos Estados miembros, concluyendo que no se consideraba adecuado presentar un sistema europeo armonizado en esta etapa. Sí consideraba adecuado un enfoque coordinado para los sistemas de apoyo basado en la cooperación entre países y la optimización del impacto de los sistemas nacionales. Se determina que los sistemas más eficaces en el caso de la energía eólica son actualmente los sistemas de tarifas reguladas de Alemania, España y Dinamarca (feed in tariffs). La Comunicación de la Comisión de 7 de diciembre de 2005, «Plan de acción sobre la biomasa» [COM (2005) 628 final] presentaba una serie de medidas comunitarias con las que se pretendía aumentar la demanda de biomasa, reforzar la oferta, eliminar los obstáculos técnicos y desarrollar la investigación. El 21 de diciembre de 2006 fue aprobada la Decisión de la Comisión por la que se establecían valores de referencia armonizados para la producción por separado de electricidad y calor, de conformidad con lo dispuesto en la Directiva 2004/8/CE del Parlamento Europeo y el Consejo. El 10 de enero de 2007, la cumbre de la Comisión Europea presentó una Propuesta de Guía a largo plazo de la energía renovable (COM(2006) 848 final), proponiendo alcanzar para 2020 un objetivo general vinculante del 20% de energías renovables sobre 28

29 el consumo de energía primaria y un objetivo mínimo vinculante del 10% para los biocarburantes empleados en el sector del transporte en la UE. En esa misma fecha, 10 de enero, se aprobó la Comunicación de la Comisión al Consejo y al Parlamento Europeo [COM(2006) 849 final], acerca de la Acción de seguimiento del Libro Verde Informe sobre el progreso de la electricidad renovable. En esta Comunicación se clasifica a los Estados miembros en cuanto a la penetración de energías renovables en el mercado y las políticas aplicadas en este sentido. España se encontraba situada entre los nueve países que están teniendo una buena actuación. Textualmente, la Comunicación decía de España: Fuerte aumento de la penetración de la electricidad basada en fuentes de energía renovables debido principalmente al crecimiento de la energía eólica. España es el segundo productor mundial de energía eólica y pone en práctica un acertado planteamiento de incorporación a la red de elevados niveles de capacidad eólica intermitente. Sin embargo, el fuerte aumento del consumo de electricidad eclipsa el impresionante nivel de despliegue de las fuentes de energía renovables. El 9 de marzo de 2007 el Consejo Europeo de Primavera, con el apoyo del Parlamento Europeo y de los Estados miembros, acordó establecer un objetivo vinculante para que el 20% de su consumo energético de 2020 proceda de fuentes renovables, teniendo en cuenta la situación específica de cada Estado Miembro. También adoptó el compromiso de reducir al menos un 20% sus emisiones de gases de efecto invernadero en 2020 respecto a las de 1990, lograr un ahorro energético en ese año del 20% y que los biocombustibles alcancen el 10% en el conjunto de los combustibles (gasóleo y gasolina) de transporte consumidos en la UE. La nueva Directiva 2009/29/CE, de 23 de abril, por la que se modifica la Directiva 2003/87/CE para perfeccionar y ampliar el Régimen Comunitario de Comercio de Derechos de Emisión de gases de efecto invernadero, forma parte del llamado "paquete verde" que la Unión Europea está llevando a cabo, desde el año 2007 para cumplir el compromiso 20/20/20. Se refiere a un triple objetivo para el año 2020 por el cual se debe conseguir que el 20% del consumo de energía final provenga de fuentes renovables, que se reduzcan las emisiones de gases de efecto invernadero en un 20% (con respecto a las de 1990) y que se produzca una mejora de la eficiencia energética del 20% respecto al consumo tendencial. En la Directiva 2009/28/CE sobre fomento de las energías renovables se consolida el principio de subsidiariedad de los Estados Miembros para que puedan elegir sus sistemas de apoyo y se promulga al mismo tiempo un sistema de garantía de origen para dar transparencia al consumidor de electricidad, por lo que se contempla el tráfico de las garantías de forma compatible con los sistemas de apoyo (de forma análoga a lo establecido actualmente en España). Asimismo, la Directiva incorpora unos mecanismos de cooperación para posibilitar el cumplimiento de los objetivos asignados a los Estados para el año

30 2.2.2 Estrategia nacional La Directiva de 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de abril de 2009, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, fija como objetivos generales conseguir una cuota del 20 % de energía procedente de fuentes renovables en el consumo final bruto de energía de la Unión Europea (UE) y una cuota del 10 % de energía procedente de fuentes renovables en el consumo de energía en el sector del transporte en cada Estado miembro para el año Y para ello, establece objetivos para cada uno de los Estados miembros en el año 2020 y una trayectoria mínima indicativa hasta ese año. En España, el objetivo se traduce en que las fuentes renovables representen al menos el 20% del consumo de energía final en el año 2020 (mismo objetivo que para la media de la UE), junto a una contribución del 10% de fuentes de energía renovables en el transporte para ese año. La Directiva establece la necesidad de que cada Estado miembro elabore y notifique a la Comisión Europea (CE), a más tardar el 30 de junio de 2010, un Plan de Acción Nacional de Energías Renovables (PANER) para el periodo , con vistas al cumplimiento de los objetivos vinculantes que fija la Directiva. Dicho PANER, tal y como prevé la Directiva, debe ajustarse al modelo de planes de acción nacionales adoptado por la Comisión Europea a través de la Decisión de la Comisión, de 30 de junio de 2009, por la que se establece un modelo para los planes de acción nacionales en materia de energía renovable en virtud de la Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo. Por su parte, el Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial, prevé la elaboración de un Plan de Energías Renovables para su aplicación en el período (PER ). El Plan de Acción Nacional de Energías Renovables (PANER) responde a los requerimientos y metodología de la Directiva de energías renovables y se ajusta al modelo de planes de acción nacionales de energías renovables adoptado por la Comisión Europea. El PER , que se encuentra paralelamente en elaboración, incluirá los elementos esenciales del PANER así como análisis adicionales no contemplados en el mismo y un detallado análisis sectorial que contendrá, entre otros aspectos, las perspectivas de evolución tecnológica y la evolución esperada de costes. El plan de energías renovables que se encuentra vigente en la actualidad es el PER Objetivos y trayectorias de la energía renovable Ya hemos comentado anteriormente que el objetivo global nacional que tenemos marcado es conseguir una cuota de energía procedente de fuentes renovables en el consumo de energía final bruta en el año 2020 de un 20%.Alcanzar este valor supone un reto y un significativo esfuerzo de cambio y avance, puesto que sabemos que dicha cuota de energía en el año 2005 representaba el 8,7% del total. 30

31 El consumo de energía total previsto para el año 2020 se estima en ktep, por lo que ejecutando el porcentaje al que aspiramos la cantidad de energía prevista procedente de fuentes renovables correspondiente al año 2020 ascendería a ktep. Podemos desglosar sectorialmente este objetivo de España para 2020 y la trayectoria estimada en los sectores de la calefacción y refrigeración, la electricidad y el transporte: - En el sector de la Calefacción y Refrigeración partiendo de un 11,3% en 2010 se quiere alcanzar un 18,9% en La electricidad producida a partir de FER en el año 2010 es de un 28,8% del total, buscando llegar a un 40% en En el transporte partimos de un 6,0% en 2010 para alcanzar un 13,6% en El cómputo total sería incluso ligeramente más ambicioso que nuestro 20% de partida y teóricamente llegaríamos a conseguir un 22,7% del total de la energía producida. Previsión porcentual del incremento de energía. (PANER ) La tabla de previsiones expresada en toneladas equivalentes de petróleo nos daría resultados muy similares a los mostrados en la anterior tabla porcentual: - Para la calefacción y refrigeración, partiendo de 3.764kTep en 2010 queremos llegar a ktep en En la electricidad producida tenemos que incrementar de ktep en 2010 hasta las ktep en En sector de transporte pasaremos de 1.802kTep en 2010 hasta las 3.885kTep en El consumo total en kilo toneladas equivalentes de petróleo alcanzaría los en 2020, partiendo de en

32 Previsión en ktep del incremento de energía. (PANER ) Medidas para alcanzar los objetivos marcados Las medidas que marca el nuevo PANER y que nos resultan de especial interés para el desarrollo de nuestro estudio las podríamos diferenciar en cuatro bloques. En primer lugar tendremos una serie de medidas de carácter general dirigidas sobre todo a la Administración Pública y a centros tecnológicos encargados de desarrollar prototipos nacionales: - Se pretende desarrollar un marco adecuado para simplificar, homogeneizar y unificar los procedimientos administrativos de autorización de instalaciones de EERR consiguiendo menor carga para la administración y la consiguiente agilización de trámites de autorización. - Apoyo a la I+D+i en sistemas de almacenamiento de energía para conseguir mayor capacidad de integración de las EERR en el sistema eléctrico. - Mantenimiento de la investigación y desarrollo en iniciativas industriales prioritarias de desarrollo tecnológico, para conseguir una reducción de los costes de generación, es decir, mejorar la competitividad de las energías renovables más maduras (en especial alcanzar la plena competitividad la energía eólica). - Apoyo financiero a la implantación de plataformas experimentales nacionales de primer nivel y alta especialización, con reconocimiento internacional. En un segundo bloque se recogen las medidas referentes al campo de la generación eléctrica con energías renovables. En su mayoría serán medidas de tipo reglamentario y dirigido tanto a la Administración General del Estado como a los Operadores del sistema eléctrico: - Cambio hacia un sistema de redes inteligentes en el transporte y a distribución (SMART GRIDS), con el fin de conseguir mejorar la adaptación de la demanda y la oferta de la energía eléctrica. 32

33 - Favorecer las instalaciones de generación eléctrica a partir de fuentes renovables destinadas al autoconsumo. Se tratará de conseguir mediante el establecimiento de sistemas basados en balance neto y compensación de saldos de energía. - Fomento de las inversiones y dinamización de la economía estableciendo un marco retributivo estable, predecible, flexible, controlable y seguro para los promotores y el sistema eléctrico. - Garantizar la evacuación de la generación eléctrica de origen renovable. Para ello es necesario la Revisión de la Planificación vigente para los sectores de Gas y electricidad, y gozar de un adecuado desarrollo de infraestructuras eléctricas de transporte. - Puesta en servicio de nuevas interconexiones internacionales (especialmente con Francia) alcanzando así una mayor capacidad de integración de EERR en el sistema eléctrico. - Aumento de la capacidad de almacenamiento energético, mediante la puesta en servicio de nuevas centrales de bombeo. - Potenciación de la gestión de la demanda en tiempo real, facilitando la participación del usuario eléctrico. Dicha potenciación estará encaminada al aplanamiento de la curva de la demanda. - Facilitar el despegue de tecnologías incipientes estableciendo un cupo específico para proyectos experimentales. - Conseguir disminuir las barreras administrativas con una nueva regulación que facilite la conexión de instalaciones de generación eléctrica con EERR de pequeña potencia asociadas a centros de consumo interconectados con la red eléctrica, especialmente en baja tensión. Además de las medidas anteriormente tendríamos un tercer bloque relativo al aprovechamiento térmico de las energías renovables no solo dirigido a la Administración Pública, sino también al ámbito de constructores urbanísticos y arquitectos, así como al consumidor final, con el fin de introducir definitivamente a las energías renovables en los sistemas térmicos y de calefacción de los edificios. Se desarrollará un Sistema de Incentivos al Calor Renovable (ICAREN) para EERR térmicas. Por último se detallan medidas específicas y concretas para el sector solar, hidroeléctrico, geotérmico, eólico, de biomasa, biogás y residuos, así como de biocarburantes sin olvidarnos de las energías de mar que serán en las que centraremos nuestro estudio. 33

34 Medidas específicas para el sector de energías renovables De manera concreta en el sector de las energías del mar está en proyecto, para el periodo comprendido entre , la realización de un marco regulatorio específico para el desarrollo de proyectos. Estará destinado principalmente a facilitar la entrada a grupos inversores que apuesten por esta tecnología. El resultado esperado es la instalación de proyectos de hasta 100 MW. Una vez regulado este nuevo sector, se desarrollarán las líneas de investigación e innovación científica promoviendo la tecnología de prototipos, no sólo de energías renovables del mar, sino también de otras ya avanzadas y dominadas (como la eólica) que se pueden instalar en el mar. De igual manera, se dirigirá la investigación hacia el despliegue de tecnologías en aguas profundas. En lo referente al campo de la generación eléctrica con energías del mar se pretende involucrar a la Administración General del Estado para que tome medidas de tipo reglamentario que doten a los proyectos marinos (eólico, de olas, mareomotriz, etc.) de las infraestructuras necesarias de evacuación eléctrica. Se debe dar la posibilidad de establecer corredores eléctricos marinos de transporte hasta las zonas de implantación de los proyectos a los que hacemos referencia Tarifas y primas para instalaciones de régimen especial En este punto vamos a detallar las tarifas y primas vigentes para las instalaciones de producción de energía en régimen especial. Más concretamente las de energías renovables. A las instalaciones de producción de energía con fuentes renovables se les denomina como categoría b y dentro se distinguen las diferentes tecnologías: - b.1 SOLAR. - b.2 EÓLICA. - b.3 GEOTÉRMICA/OLAS/MAREAS/ROCAS CALIENTES Y SECAS/OCEANOTÉRMICA/CORRIENTES MARINAS. - b.4 HIDROELÉCTRICA P100MW. - b.5 HIDROELÉCTRICA 10MWP50MW. - b.6 BIOMASA. - b.7 ESTIÉRCOLES/BIOCOMBUSTIBLES/BIOGÁS. 34

35 - b.8 BIOMASA PROCEDENTE DE INSTALACIONES INDUSTRIALES. En la siguiente tabla se detallan las tarifas publicadas en el Boletín Oficial del Estado (BOE) para las tecnologías renovables que más nos interesa estudiar en el desarrollo del proyecto: Tarificación de las diferentes tecnologías renovables. (Boletín Oficial del Estado) Las tecnologías del mar que van a ser abarcadas en nuestro estudio (mareomotriz, undimotriz, de corrientes marinas, térmica-oceánica) se verán reguladas por la tarificación correspondiente al Grupo b.3. De la tabla anterior podemos concluir que se pagarán 74,41 por cada megavatio por hora producido en los primeros 20 años, a esto habría que añadirle la prima de referencia que asciende a 41,51 MW/h. Una vez finalizados los primeros veinte años desde la instalación se abonarán 70,30 MW/h más la prima de 33,04 MW/h. Conociendo la regulación tarifaria que afecta a dichas instalaciones trataremos en apartados posteriores de dilucidar la viabilidad de dichos proyectos. 35

36 2.3 Evolución de las Energías Renovables Mundial A nivel mundial el concienciamiento por las energías limpias es cada vez mayor y va tomando una gran relevancia a pasos muy grandes en el transcurso de los últimos años. Si analizamos los datos que comparan la producción de energía primaria con fuentes renovables y al resto se puede comprobar que aún están muy por debajo de estas últimas, pero no se puede negar que el crecimiento es destacable. En la siguiente gráfica observamos la potencia instalada en el último año en la Unión Europea, Estados Unidos y China, a la vez que se compara con la capacidad instalada en Alemania y España. Se deduce la gran importancia y la ventaja que la energía eólica lleva sobre el resto de tecnologías, a excepción del abultado incremento en China de pequeñas hidroeléctricas. Capacidad instalada con energías renovables a nivel mundial en (Renewables Global Status Report) Una vez demostrado la superioridad e importancia de la energía eólica sobre el resto dedicaremos parte del estudio específicamente a dicha tecnología. El crecimiento de la eólica demuestra que la apuesta por la energía del viento es global. Según los datos del Consejo Mundial de la Energía en el año 2009, a pesar de la crisis, la potencia eólica creció en el mundo un 31%,con más de MW.China, con MW, y Estados Unidos, con cerca de MW, lideraron ese incremento. Potencia eólica instalada anualmente en el mundo (GWEC, EWEA Y AEE) 36

37 Con ese incremento China superaba a España y se situaba en la tercera posición, pero nuestro país sigue ocupando un excelente cuarto puesto a nivel internacional. Estas cifras demuestran que España no está sola en el desarrollo de esta tecnología, como se afirma en distintos ámbitos, puesto que los principales países de nuestro entorno como son Alemania, Francia o Italia aumentaron su parque eólico en 2009, cada uno de ellos, con más de MW. La Asociación Europea de Energía Eólica (EWEA) subraya que la eólica fue la tecnología que más creció en Europa en 2009 por delante de las centrales de gas. Destacando el descenso de la energía nuclear. Reparto por países de la potencia eólica instalada a nivel mundial ( EWEA, GWEC Y AEE) Europa Si analizamos el desarrollo de las energías renovables en la Unión Europa en los últimos diez años y lo comparamos con el crecimiento del resto de las tecnologías, se comprueba que sólo el gas natural aguanta el ritmo de potencia neta instalada de la energía eólica. La energía renovable con aprovechamiento del sol se situaría en una tercera posición y otras fuentes como la nuclear, carbón o fuel oil no sólo no han incrementado sus instalaciones sino que incluso han disminuido. 37

38 Variación neta de potencia instalada en la Unión Europea en el periodo (EWEA) España La situación de la potencia con energías renovables instalada a nivel nacional no se diferencia mucho de la europea. Podemos ver como la energía hidráulica (referente de las energías renovables durante muchos años), se mantuvo prácticamente sóla hasta 1996 donde la energía eólica empieza un crecimiento sobresaliente que aún hoy no ha alcanzado techo. La biomasa que despega en 2001 ha mantenido una potencia constante, mientras que la solar tras el boom de 2006 debido a las políticas que motivaban a su instalación, ha sufrido un serio estancamiento a raíz de nuevas regulaciones e incertidumbres en Evolución de potencia instalada en España. (Asociación Empresarial Eólica) El estudio de la generación en el mismo periodo, nos demuestra con una retrospectiva a medio plazo, cómo ha cambiado la generación en España. Mientras que las tecnologías hidráulica, nuclear, de carbón y fuel/gas están mermando su aportación a la generación (especialmente brusca es la bajada del carbón que entre 2007 y 2009 se ha reducido a la mitad), el ciclo combinado, la eólica y el resto de régimen especial han crecido considerablemente en la última década. Si bien, en el último año, el ciclo combinado también ha visto reducida su aportación, la eólica y el resto de régimen especial mantienen una tendencia alcista. Finalmente, hay que indicar que la eólica muestra la escalada más continua y controlada, sin saltos bruscos. 38

39 Generación anual en España por tecnologías (Red Eléctrica Española) Para entender mejor el aumento, disminución o estancamiento de las diferentes tecnologías renovables en España en los últimos años tendremos que analizarlas de manera específica, detallando los diferentes sucesos y aspectos que les han afectado directamente en la última década Eólica La energía renovable más importante en la actualidad en cuanto a su potencia instalada y su constante crecimiento es la energía eólica. Es un sector importantísimo en el mundo, como ya hemos visto, y por supuesto en España, donde se han alcanzado los propósitos del PANER En el año 2009 la nueva potencia eólica instalada alcanzó MW ascendiendo a una potencia total instalada de MW. Aunque España fue el país europeo que más potencia instaló, ha pasado a ocupar el cuarto puesto mundial de potencia eólica instalada quedando superada por: Estados Unidos MW, Alemania MW y China MW. En ámbito nacional la eólica ya es la segunda tecnología en potencia instalada, solo por detrás de las centrales de ciclo combinado (térmicas de gas) y por delante de la gran hidráulica. La potencia eólica puesta en marcha en el 2009 significó un crecimiento de un 14,69% en comparación con el año anterior. Evolución anual de la potencia eólica acumulada en España y previsión del per (IDEA, CNE Y AEE) 39

40 A pesar de la actual crisis económico-financiera el sector ha mantenido el ritmo de nuevas instalaciones en los últimos años, que permite alcanzar el objetivo de MW eólicos para 2010 fijados en el vigente Plan de Energías Renovables Además la industria eólica española reafirma su intención de contribuir al cumplimiento del nuevo objetivo europeo de un 20% de energías renovables en 2020 sobre el consumo de energía final con MW de potencia eólica instalada en tierra y MW marinos. Andalucía y Castilla y León son las comunidades más destacadas en 2009: la primera, por ser la que más potencia instalo durante el pasado ejercicio, sumando MW nuevos, casi el doble que la segunda, Castilla y León, que instalo 548 MW. También hay que mencionar a la Comunidad Valenciana, que en el pasado año fue la tercera comunidad que más potencia instaló (289,75 MW), seguida muy de cerca por Castilla- La Mancha (284 MW). En cuanto a potencia acumulada, Castilla y León (3.882 MW en total) ha arrebatado el liderazgo a Castilla-La Mancha (3.699 MW). Galicia se mantiene como tercera (aunque solo sumo 90 MW nuevos en todo 2009), mientras que el potente crecimiento de la comunidad andaluza consolida su cuarto puesto en el ranking, con el mayor incremento porcentual del 2009: un 61,1%. Asimismo, la Comunidad Valenciana avanza hasta el sexto puesto, adelantando a Navarra, territorio que apenas varía su potencia acumulada de un año a otro. Evolución de la potencia eólica instalada por CC AAutónomas (AEE) En cuanto a la generación, la energía la eólica sigue batiendo records de producción anual: los GWh de electricidad eólica conseguidos en 2009 (un aumento de 14,85% en comparación con los del año 2008) significaron, una participación de más del 14,3% en la cobertura de la demanda eléctrica a lo largo del año. 40

41 Esta cuota a nivel global está solamente superada por Dinamarca y con la diferencia de que el país escandinavo tiene un nivel mucho más elevado de interconexión con la red europea de transporte eléctrico. Asimismo, en la producción diaria de 2009, la energía eólica fue varios días la energía que mayor producción vertió en la red, alcanzando el 22 de enero de 2010 el record de penetración eólica en la producción diaria, con una cuota del 26% de la energía y el 30 de diciembre de 2009, entre las 3 y las 4 de la madrugada, se alcanzó un nuevo record de cobertura de la demanda con una participación de la energía eólica de un 54% Minieólica Se considera energía minieólica aquella energía que se genera con aerogeneradores acordes con la normativa IEC (área barrida por el rotor que no supere los 200 m2) o en instalaciones eólicas con una potencia máxima de 100 kw que estén conectadas a redes de baja tensión (BT) y que vayan ligadas a un punto de suministro. También puede aplicarse a instalaciones aisladas (para autoabastecimiento). La energía minieólica se incluye en la estrategia de descentralización de la producción de electricidad cuyo objetivo es acercar la producción al consumo. Se vislumbra la aplicación de la minieólica en Energía Distribuida como una gran posibilidad de mercado a nivel mundial. Los sistemas descentralizados de generación y distribución energética, además de múltiples beneficios frente a la generación centralizada: adaptación a los recursos renovables locales y a las necesidades energéticas de cada lugar; minimización de las pérdidas inherentes al transporte y la distribución; así como la minimización de dependencia energética exterior, que en España ronda el 80%. En el panorama Internacional, existen ejemplos concluyentes que muestran la posibilidad de penetración de la energía minieólica en el sistema energético. De hecho, el mercado mundial crece más de 50% anualmente, quedando reflejado en el gran número de fabricantes, proveedores y proyectos piloto existentes en países como Reino Unido, Holanda, Portugal, Alemania, Italia, Francia, EEUU y Canadá, que ofrecen oportunidades de negocio para un amplio tejido industrial. En España se estima que hay entorno a 8 MW instalados, prácticamente todos como instalaciones aisladas de la red, ya que las instalaciones conectadas a red no son rentables con el marco regulatorio actual. Es una fuente renovable con gran potencial, a falta de salvar las barreras (sobre todo administrativo-legislativas) que impiden su desarrollo definitivo. Existe un tejido empresarial importante formado por fabricantes, promotores y productores organizados en el seno de APPA para mejorar la situación del sector en España. Las empresas españolas están bien posicionadas, ya que disponen de productos de alta calidad que perfectamente, con un marco regulatorio y retributivo adecuado, se pueden integrar en viviendas y en la red. De hecho, pequeñas instalaciones conectadas a red comienzan a ser una realidad en el panorama nacional. 41

42 Sin embargo, el tejido empresarial nacional está basando su producción en la exportación a otros países, ya que el actual marco regulatorio está dificultando la implantación de dicha tecnología, y se está desaprovechando la posibilidad de instalar equipos a nivel nacional. En el ámbito de la investigación, el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) y el Centro de Desarrollo de Energía Renovables (CEDER) están implicados en el desarrollo de la energía minieólica, liderando un Proyecto Sectorial Estratégico y ostentando la dirección internacional de un grupo de trabajo para elaborar una nueva normativa (el etiquetado de calidad específico para los aerogeneradores de pequeña potencia) en el marco del Comité Internacional Electrotécnico y el de la Agencia Internacional de la Energía. Su objetivo global es obtener tecnología de mayor fiabilidad, mayor eficiencia y con coste más competitivo, certificada y adecuada a las distintas potenciales aplicaciones Solar Fotovoltaica Después de una carrera sin precedentes con respecto a las nuevas instalaciones fotovoltaicas (FV) puestas en marcha en el 2008 como resultado de una mala regulación (basada en el RD 661/2007) que estableció (después de llegar al 85% del objetivo de 400 MW para 2010) un periodo transitorio de 12 meses (hasta finales de septiembre de 2008) con derecho a cobro de una tarifa muy atractiva, produciendo el boom insostenible del sector FV español, llegó el parón del sector FV español en el 2009 con la publicación del RD 1578/2008 de 26 de septiembre. Este nuevo RD introdujo el registro de preasignación de retribución basado en un sistema de cupos muy limitados (unos 500 MW anuales hasta 2012) divididos en 4 convocatorias anuales y una reducción drástica de las tarifas hasta un 46,9% (para instalaciones en suelo) en el 2009 (según las propias cifras de la CNE, hasta octubre del 2009 solamente se instalaron 38 MW de nueva potencia fotovoltaica de los 502 MW inscritos en el registro de preasignación, en comparación con MW que entraron en funcionamiento en el 2008). Esta mínima actividad encuentra su explicación por una parte, en el plazo de 12 meses fijado en el RD 1578/2008 para la puesta en marcha de nuevas instalaciones a partir del momento de inscripción en el pre-registro y por otra, en la actitud de los promotores que han estado a la espera de precios de componentes/costes de inversión más bajos dentro de ese periodo. Tampoco hay que perder de vista que otro de los problemas del escaso desarrollo de la fotovoltaica ha sido el problema de la financiación. Las entidades bancarias, como consecuencia de la falta de seguridad regulatoria y de planificación (que hace difícil conocer en qué cupo entrará una instalación y a qué tarifa se acogerá, puesto que la tarifa depende de cómo se hayan cubierto los cupos en la anterior convocatoria) no han apoyado la financiación de estas instalaciones. Como se ha apuntado, uno de los grandes problemas del actual marco regulatorio fotovoltaico es el volumen muy restrictivo de los cupos, sobre todo para instalaciones en suelo: aunque en el año 2009, MW en suelo cumplían todos los requisitos del registro de preasignación, sólo pudieron inscribirse finalmente 341 MW, es decir, el cupo solamente cubrió un 9,5% de todos los proyectos FV en suelo correctamente 42

43 presentados. Esa restricción artificial del mercado FV español, aparte de sus efectos negativos en el empleo del sector, ha propiciado una nueva especulación con las licencias de los proyectos registrados (que alcanzan ya niveles entre 0,3 a 1 /Wp) encareciendo innecesariamente los costes de inversión de un proyecto. Todo esto ha provocado la pérdida de más de puestos de trabajo en el sector FV español desde otoño de 2008 y la deslocalización parcial del sector. No obstante, a pesar de todas esas dificultades también hay noticias positivas: con los 3,5 GW de potencia FV instalada en España a finales de 2009, la FV llegó a satisfacer un 3% de la demanda eléctrica nacional en el 2009 (conectada a la red), todo un record mundial. Además España ocupó en 2008 la primera posición en el ranking mundial de potencia FV instalada per cápita. Asimismo la FV en el 2008 contribuyó con 1.585,5 millones de al PIB de España (siendo 0,14% del PIB) De cara al futuro, los efectos macroeconómicos de la FV podrían ser aún mucho más positivos, por supuesto siempre dependiendo de un claro y continuado apoyo político. Así pues, de llegar a 2020 con una capacidad instalada de entre 15,4 y 19,4 GW fotovoltaicos, la contribución anual del sector FV español podría suponer entre y millones de en 2020, lo que significaría entre 0,18% y 0,28% del PIB de España en Además, de cumplirse estas previsiones, la generación con solar fotovoltaica supondría: entre y empleos en 2020 (que contribuirían a una recaudación impositiva, a través del IRPF y de la Seguridad Social, de entre y 7.300M en el periodo ). una reducción de la demanda eléctrica (aparente pico) entre un 3% y un 6%, se ahorrarían entre 80 y 92 millones de toneladas de CO2 suponiendo un ahorro acumulado de entre y M en derechos de emisión de CO2 en el mismo periodo y una reducción de la dependencia de energía primaria entre un 4% y un 5% en el periodo Termoeléctrica Ha aparecido en escena, todavía dando sus primeros pasos, la nueva tecnología renovable, destinada por sus características a desempeñar un papel estelar en el "mix" de renovables. Sin embargo su puesta en marcha ha sido ralentizada por la intención del Legislador de establecer un control sobre el ritmo de instalación de las plantas solares termoeléctricas, implantando un sistema de cupos. Con tal objeto se propuso crear un registro único (registro de preasignación), previo al inicio de la construcción de la planta, presentando la documentación del proyecto, la autorización administrativa y la concesión del acceso a la red. Se determinaban una serie de controles para inicio de la construcción y finalización de la planta. Para responder de todo ello se depositaba un aval de 100 /kw. El vaivén normativo que se ha producido en torno a esta tecnología ha tenido y está teniendo un efecto devastador al introducir una inseguridad jurídica creciente sobre el sector solar termoeléctrico en España, lo cual resulta cuanto menos paradójico teniendo 43

44 en cuenta que España es la primera potencia en lo que a desarrollo en solar termoeléctrica se refiere, y que existen importantísimas inversiones en curso. A finales de 2009 ya se habían conectado a red las primeras centrales de esta tecnología con un total de 282 MW. No obstante, es urgentísimo aprobar la nueva regulación arriba indicada para evitar el estancamiento de la tecnología Solar Termoeléctrica, dado que el plazo de promoción, desarrollo y ejecución del proyecto desde la decisión de acometerlo, puede ser del orden de cinco a seis años. Como se ha planificado en el sector hasta el año 2014, ya en estos momentos debieran conocerse las reglas de juego para acometer nuevos proyectos. En la siguiente tabla se muestra la evolución que ha sufrido en los últimos años cada Comunidad Autónoma en cuanto a potencia solar instalada: PROVINCIA ANDALUCÍA ARAGÓN ASTURIAS BALEAES CANARIAS CANTABRIA CASTILLA LA MANCHA CASTILLA Y LEÓN CATALUÑA COMUNIDAD VALENCIANA GALICIA LA RIOJA MURCIA MADRID NAVARRA PAÍS VASCO TOTAL Biocarburantes Distribución de la potencia solar por Comunidades Autónomas. (Comisión Nacional de la Energía) El sector de los biocarburantes en España, y particularmente el del biodiésel, ha arrastrado una situación muy complicada en los últimos años. Aunque a principios de 2009 se inició la obligación de biocarburantes en España y poco después la Unión Europea fijó aranceles antisubvención y antidumping para combatir la competencia desleal del biodiesel importado de EE.UU., estas dos medidas no han sido suficientes para asegurar la sostenibilidad económica de la industria española. En primer lugar, porque aunque la entrada de biodiesel estadounidense se frenó en buena medida gracias a dichas medidas arancelarias, la misma no desapareció del todo debido tanto a algunas prácticas fraudulentas (entrada de biodiésel norteamericano a 44

45 través de terceros países) como a las lagunas de los propios Reglamentos comunitarios que, por ejemplo, no aplican los citados aranceles al biodiésel en mezclas con gasóleo inferiores al 20%. Más impacto tuvieron en el mercado español las crecientes importaciones de biodiésel procedentes de Argentina, que se multiplicaron en la segunda mitad de 2009 gracias al sistema de tasas diferenciales a la exportación que aplica dicho país, lo que está distorsionando gravemente el comercio mundial de biodiésel. En cualquier caso, el mercado español tiene además otro problema estructural: la demanda de biocarburantes, especialmente la de biodiésel, sigue estando muy por debajo de la capacidad instalada, lo que supone seguir teniendo muchas plantas paradas o con unos niveles de producción industrialmente insostenibles para asegurar su continuidad. El binomio "importaciones desleales / demanda insuficiente" mantiene a una parte importante de la industria española de biodiésel en una situación insostenible por mucho más tiempo. Aunque la puesta en marcha de la obligación y las medidas arancelarias contra Estados Unidos mejoraron relativamente la situación en relación a años anteriores el ratio medio de producción sobre capacidad estimado para 2009 (20%) fue demasiado bajo para permitir la supervivencia de muchas empresas. En bioetanol, la situación es relativamente mucho más positiva que la del biodiésel, con ratios de producción sobre capacidad de alrededor del 80%, gracias a un mercado interior creciente debido a la obligación y a unas exportaciones relevantes Biomasa Según el actual Plan de Energías Renovables (PER) , la bioenergía debería suponer más del 50 % del de aporte de renovables, fijado en un 12 % del consumo total de energía en España para el horizonte Los objetivos de generación de electricidad con biomasa y biogás son 5593 ktep, un 41,20 % del total de la metas fijadas por el PER para la producción renovable de energía eléctrica. En cuanto a usos térmicos, la biomasa debería aportar un 91,56 % del total. Por tanto, podría decirse que la bioenergía es la base sobre la que se asienta el vigente PER. El año 2009 se cerró con 495 MW de potencia instalados en sistemas de generación eléctrica con biomasa, mientras que a finales de 2010, según lo fijado en el PER, debería haber 1317 MW. Esto quiere decir que se está en el 37,6 % del objetivo marcado, y que por lo tanto faltarían por instalar otros 822 MW. La publicación del Real Decreto 661/2007 del 25 de mayo de 2007 por el que se regula la producción de electricidad en régimen especial, supuso una mejora de las condiciones legislativas y retributivas de la biomasa respecto a lo que estaba establecido en el anterior Real Decreto 436/2004. Sin embargo, a esta energía renovable le queda aún un largo camino por recorrer para poder alcanzar los objetivos fijados. Una de las razones de estos discretos resultados podría estar en el cálculo del coste de la generación eléctrica con biomasa, que actualmente se estiman mayores al valor empleado para fijar las primas. Además, sería adecuado que esta normativa recogiese 45

46 más detalladamente en su articulado la diversidad de materias primas y de tecnologías de valorización existentes. En cuanto a la biomasa para generación térmica, su empleo a nivel doméstico es una de las aplicaciones más competitivas. También en el sector industrial y en edificios públicos existen importantes nichos de mercado para esta utilización de la biomasa. Para fomentar su uso serían necesarios incentivos que minimizasen los riesgos derivados de los altos costes de inversión en equipos, además de disminuir la incertidumbre en el suministro de biomasa. Habría que informar a los clientes potenciales de los beneficios que obtendrían si empleasen la biomasa con fines térmicos. El biogás está algo más próximo a conseguir sus metas fijadas en el PER. Este objetivo está fijado en 250 MW. A finales de 2009 había 171 MW instalados conforme a la CNE, lo que supone un 68 % de dicho objetivo. Según el Biogas Barometer (Barómetro del Biogás), elaborado por EurObserv'ER en julio de 2008, la producción de energía eléctrica en España a partir de biogás en 2006 ascendía a 666,3 GWh ktep, sobre los 16973,2 GWh de toda la UE. Este valor colocaba entonces a España en cuarta posición, quedando en primer lugar Alemania con una producción de 7446,0 GWh. El aumento de la producción de biogás se debe principalmente al desarrollo de la desgasificación de vertederos, mientras que el sector de la biodigestión continúa prácticamente estático al no ser rentable la instalación de biodigestores asociados a industrias agroalimentarias o instalaciones ganaderas. En materia de biogás también parece difícil cumplir con las metas fijadas. El impulso que se le quiere dar al sector de la biomasa es en gran medida porque podría crear hasta nuevos empleos, además de ahorrar 14,6 millones de toneladas de CO2 y evitar entre el 50 y el 70 % de los incendios forestales. También es importante destacar la capacidad de las plantas de biomasa para operar de forma prácticamente ininterrumpida, en comparación con otras fuentes de generación de electricidad con energías renovables. A pesar de todas estos beneficios tanto medioambientales como socioeconómicos, la biomasa no se ha desarrollado suficientemente de cara a cumplir los objetivos fijados en el actual PER , por lo que debido a este hecho puede decirse que el PER ha resultado un fracaso como consecuencia de la falta de desarrollo del sector de la biomasa en España. Por lo que las esperanzas del sector quedan sin más remedio en manos del futuro PER y del siguiente Real Decreto que pueda elaborarse. 46

47 En la siguiente tabla se muestra la evolución de la energía con biomasa en las distintas comunidades Autónomas de España en el periodo de 2007 hasta 2009: PROVINCIA ANDALUCÍA ARAGÓN ASTURIAS CANARIAS 1 1 CANTABRIA CASTILLA LA MANCHA CASTILLA Y LEÓN CATALUÑA COMUNIDAD VALENCIANA EXTREMADURA GALICIA LA RIOJA MURCIA MADRID NAVARRA PAÍS VASCO TOTAL Geotérmica Distribución de la potencia de biomasa por CCAA. ( Comisión Nacional de la Energía) España cuenta con un potencial geotérmico de alta entalpía similar al de sus países vecinos, pero presenta un nivel de desarrollo inferior respecto a Alemania y Francia, entre otros. El problema de que la energía geotérmica no termine de explotar en España, con diferencia de estos otros países, principalmente radica en que estos países cuentan desde hace ya varios años con ayudas a la investigación básica, además han promovido medidas con objeto de mitigar el riesgo de la inversión inicial y han desarrollado políticas retributivas que están fomentando el desarrollo del sector A través del diseño y puesta en marcha de un marco favorable para el crecimiento del sector en el horizonte 2020, España podría estar en niveles similares a los estimados para Alemania, que se sitúan en unos MW eléctricos y 700 MW térmicos de potencia geotérmica instalada. Uno de los mayores beneficios de la energía geotérmica de alta entalpía es su carácter gestionable, que permite aportar seguridad de suministro y por lo tanto estabilidad al sistema eléctrico. Además se caracteriza por unos costes de producción discretos, y cuenta con un elevado factor capacidad-producción. La geotermia presenta una oportunidad clara de desarrollo en nuestro país dado el potencial existente. 47

48 La energía geotérmica de baja entalpía está más extendida fundamentalmente en el sector de la climatización en España. Cuenta con importantes beneficios respecto a las instalaciones de climatización convencionales/fósiles, puesto que la instalación de un sistema geotérmico de baja entalpía implica una sustancial reducción de los costes de operación y mantenimiento frente a los sistemas convencionales de climatización. Además es posible proporcionar calefacción, refrigeración y ACS con el mismo sistema y de manera ininterrumpida: 24 horas al día y 365 días al año. Actualmente en España no existen instalaciones geotérmicas de alta entalpía, aunque sí existe un gran y creciente interés por parte de la iniciativa empresarial en desarrollar proyectos de este tipo en el corto plazo. Sin embargo, la geotermia somera es una realidad en España. Aunque hasta la fecha no se disponen de objetivos específicos a alcanzar ni de estadísticas fiables sobre la potencia instalada de geotermia somera, existe una amplia experiencia en la utilización de la energía geotérmica de baja entalpía en gran variedad de situaciones climáticas y usos, y numerosas instalaciones en funcionamiento, por lo que el sector estima que la potencia total instalada en España puede estar en torno a MWt. La publicación en junio de 2009 de la Directiva Europea 2009/28/CE relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables ha supuesto un gran paso hacia delante para el sector geotérmico, puesto que en la nueva norma se reconoce por primera vez la geotermia como una energía renovable más que jugará un papel importante en el horizonte 2020 en Europa. Esta Directiva (por la que se modifican y se derogan las Directivas 2001/77/CE y 2003/30/CE) establece una definición clara de qué es la geotermia, y zanja la estéril polémica acerca del carácter renovable de la producción de calor geotérmico, tanto en su vertiente de uso directo como mediante bombas de calor. La Directiva también recoge el fomento de las redes de distrito alimentadas por energías renovales donde la geotermia se constituye como una de las fuentes de energía directa más eficientes y económicamente rentables para alimentar estas redes de distrito. También, un hito institucional de gran importancia para el desarrollo del sector fue la constitución en Mayo de 2009 de la Plataforma Tecnológica Española de Geotermia, GEOPLAT. Se trata de un grupo de coordinación científico-técnica sectorial compuesto por todos los agentes del sistema ciencia-tecnología-empresa del sector de la geotermia en España, y cuyo cometido principal es situar a dicho sector en la vanguardia tecnológica, de forma que se promueva un tejido empresarial altamente competitivo. GEOPLAT se ha estructurado en siete de grupos de trabajo (geotérmica profunda, geotérmica somera, investigación de recurso, marco regulatorio, consultivo, relaciones internacionales y formación) desde los cuales se abordan las cuestiones que pertenecen a su ámbito Hidráulica Un factor que repercutirá favorablemente es que han accedido al registro de preasignación de retribución de cinco centrales minihidráulicas con una potencia conjunta de 24,65 MW y una central convencional de 17,54 MW., y que se está impulsando el sometimiento a concurso del aprovechamiento hidroeléctrico de las presas y obras del Estado que no lo tienen todavía aparejado. 48

49 Una importante traba para este sector suponen las crecientes restricciones medioambientales que tanto en el trámite concesional como en el funcionamiento diario vienen imponiendo las autoridades del ramo. Podremos analizar de manera separada la minihidráulica: esta energía está bastante desarrollada en España. No obstante le queda avanzar aún más, tanto en potencias inferiores a 10 MW como potencias entre 10 y 50 MW. Para cumplir los objetivos, deberían disminuir y agilizar los trámites administrativos para obtener los permisos correspondientes. El potencial hidroeléctrico en España, es muy importante. Se cuentan con muchas cuencas hidrográficas, que pudieran ser objeto de explotación. De hecho el desglose por CC.AA de la potencia de régimen especial es la siguiente: PROVINCIA ANDALUCÍA ARAGÓN ASTURIAS CANARIAS CANTABRIA CASTILLA LA MANCHA CASTILLA Y LEÓN CATALUÑA COMUNIDAD VALENCIANA EXTREMADURA GALICIA LA RIOJA MURCIA MADRID NAVARRA PAÍS VASCO TOTAL Distribución de la potencia de energía hidráulica de régimen especial por Comunidades Autónomas. (Comisión Nacional de la Energía.2010) Tal y como se puede comprobar la evolución ha sido muy discreta en los años considerados, y de hecho se tiene un ligero descenso en el año 2009 frente a la potencia instalada en el año 2008, como consecuencia de la finalización de la vida útil de determinadas instalaciones. Galicia tiene un lugar predominante frente al resto, motivado tanto por la orografía de la misma, como por el régimen de precipitaciones que se tiene a lo largo de todo el año, y por tanto de la hidraulicidad del mismo. Llaman la atención los datos de otras Comunidades también del Norte español como País Vasco, Cantabria y Asturias, que a pesar de tener una elevada hidraulicidad, tienen potencias instalaciones menores que la de Aragón o la propia Castilla y León. 49

50 Marina La energía procedente del mar está suscitando un gran interés en todo el mundo y es cada vez mayor el número de agentes interesados a nivel internacional. Algunos gobiernos, investigadores, tecnólogos e inversores están convencidos del futuro de esta fuente de energía, ya que ofrece buenas perspectivas frente al agotamiento de las fuentes tradicionales. La Unión Europea está apostando por la energía marina, tanto desde el punto de vista tecnológico como regulatorio, y de hecho, por primera vez, se cita el aprovechamiento de los océanos en la Directiva sobre Energía Renovables aprobada por la Comisión Europea. La energía marina se encuentra en un momento clave. En los últimos años, han aparecido multitud de desarrolladores (existen más de 50 tipos) que por sus características y diseño pueden ser agrupados en tres clases claramente diferenciadas: absorbedores puntuales, columnas de agua oscilante y atenuadoras. Los países europeos más implicados en el desarrollo de la energía marina son el Reino Unido (Escocia), Irlanda, Portugal, los países nórdicos y España. Asimismo, países como India, China, Japón o Estados Unidos están desarrollando diversos sistemas y plantas de producción energética. El informe World Energy Outlook de la OCDE en colaboración con la Agencia Internacional de la Energía (IEA en sus siglas en inglés) destaca que se trata de una oportunidad de negocio estimada en billones de dólares (casi billones de euros) que supondrá la creación de 10 empleos por megavatio instalado, además del asociado a industrias auxiliares. A ello se une que el estudio habla de la posibilidad de explotar el mayor recurso energético mundial y con mayor expansión y crecimiento estimado, ya que se prevé que su explotación se incrementará 46 veces en el año Es por ello que la energía marina se ha convertido en un área estratégica para importantes compañías y sectores, y están apareciendo multitud de desarrolladores de distintos prototipos de prueba con distintas características tecnológicas y de diseño en todo el mundo para el aprovechamiento, principalmente, de la energía de las olas y las corrientes. De momento, en casi todos los casos, las instalaciones son experimentales, no más que prototipos, y existen importantes retos por superar. No obstante, empieza a vislumbrarse el futuro, y comienzan a construirse plantas de cierta magnitud. Nos encontramos por tanto, en un momento clave para el desarrollo del sector, ya que se está experimentando con prototipos a diferentes escalas, y de los resultados que se obtengan dependerá el futuro desarrollo para que la captación de energía procedente del mar sea una realidad. De la situación en España, en referencia a esta fuente renovable de energía, podemos destacar que dispone de las condiciones necesarias para ser un país líder en el desarrollo de las energías de origen marino: recurso, investigación y tecnología, marco legislativo y experiencia en energías renovables. 50

51 Los estudios de recurso del potencial marino, demuestran que España dispone de un excelente recurso para desarrollar esta fuente de energía. De hecho, el potencial la costa cantábrica está entre los mayores del mundo (20-60 kw/m), concentrado en la costa cantábrica, atlántica y las islas Canarias. El IDAE ha encargado un estudio sobre el potencial de las olas en el litoral español, que está en proceso y que se espera esté publicado a lo largo de este año, junto con los objetivos nacionales en este sector, que será el punto de partida para el crecimiento ordenado del sector marino en España. Se están realizando importantes inversiones de I+D+i para el desarrollo de tecnologías de conversión de energía de las olas y se están logrando importantes avances en este sentido. Asimismo, existe una gran implicación de empresas españolas en este sector, como lo demuestran los diversos proyectos que están ejecutándose en el litoral español, en los que están teniendo gran relevancia las administraciones autonómicas, involucrándose de manera clara, e incluso liderando en algunos casos, proyectos pioneros en sus costas. Con apoyo institucional, España podría liderar el sector y alcanzar cuotas de innovación tecnológica, creando así un tejido industrial importante. En lo referente al marco legislativo vigente, la energía marina en España sigue estando regulada por el Real Decreto 661/2007 y el Real Decreto 1028/2007 No obstante, durante el año 2009 se ha aprobado la Directiva Europea de Energías Renovables (Directiva 2009/28/CE de 23 de abril de 2009) en aparece por primera vez una referencia al aprovechamiento de los océanos. Asimismo, durante 2009 se ha iniciado la redacción del PER , que por primera vez va a establecer unos objetivos de potencia concretos para España en energía marina, teniendo en cuenta la tecnología disponible para aprovechar nuestro potencial marino. Por último, para completar el contexto actual, es indispensable citar que España está involucrada en varias iniciativas internacionales para promover la energía marina, como son por ejemplo, AEN/CTN 206/SC 114: "Energías marinas. Convertidores de energía de olas y corrientes" que trabaja establecimiento la normalización de la tecnología y procedimientos asociados a la transformación de la energía de las olas y las corrientes marinas en energía eléctrica; el Proyecto WAVEPLAN, que tiene por objeto establecer métodos y estándares, para acelerar la introducción de la energía marina en el mercado europeo de energías renovables. En este sentido, a principios de 2009, la sección marina de APPA se ha integrado en la Asociación Europea de Energía Marina (EU-OEA) para tener presencia en Europa. Desde la EU-OEA se trabaja de manera coordinada por el desarrollo de un escenario europeo en el que las tecnologías de aprovechamiento de las energías del mar tengan una relevancia creciente en el mix renovable a medio y largo plazo. Con todo ello, es momento de mirar al futuro con cierto optimismo. Estos esfuerzos, junto con el establecimiento de instalaciones de prueba y demostración, que empiezan a vislumbrarse, auguran un futuro prometedor para el sector. 51

52 El reto actual es diseñar una estrategia nacional dirigida a conseguir que se establezca un marco legal atractivo (incentivos económicos y simplificación de la tramitación administrativa) y un desarrollo tecnológico (madurez tecnológica) que permita el desarrollo de un sector con gran potencial y grandes oportunidades empresariales, económicas y ambientales. Para ello, será indispensable el apoyo firme y continuado de la Administración, eliminando las trabas que dificultan el desarrollo del sector, y planificando racionalmente su crecimiento, para hacer de España un referente internacional en la industria de la energía marina. 52

53 Capítulo 3 Aprovechamiento de las energías de mar 3.1 Tecnologías disponibles Introducción El mar es una inmensa fuente de energía prácticamente sin explotar. El departamento británico de Comercio e Industria a firma que hay al menos 90 millones de GW en las olas generadas por el viento en toda la superficie terrestre, una energía totalmente desaprovechada. Comparado con los GW que se consumen mundialmente, esta tecnología podría ser la solución a muchos problemas actuales. Nuestro planeta está cubierto por un 75 por ciento de agua. De este modo, los océanos nos ofrecen un enorme potencial energético que mediante diferentes tecnologías, puede ser transformado en electricidad y contribuir a satisfacer las necesidades energéticas actuales. Una predicción es que la energía de las olas podría llegar a proveer cerca de TWh por año, cubriendo cerca del 10 por ciento de las necesidades mundiales. En Europa, Reino Unido, Portugal y España son los principales países donde se están desarrollado distintas tecnologías para esta fuente renovable en la que España puede convertirse en un referente y líder mundial. En 1993 el Consejo Mundial de la Energía calculó que el potencial de las olas duplicaba el consumo eléctrico mundial actual y la Comisión Europea cree que hay más de 100 emplazamientos en el continente con un potencial fácilmente aprovechable. 53

54 El aprovechamiento de dicha energía se puede realizar a partir de las olas, mareas, corrientes o gradientes (tanto salinos como térmicos). La energía undimotriz, es de todos los tipos de energía marina la que se encuentra actualmente en una fase de avance y desarrollo más importante, y prueba bien evidente de esto es la cantidad de tecnologías y patentes existentes, siendo las más destacadas la columna de agua oscilante (OWC Oscilating Water Column), el PELAMIS y el POWERBOY. En España ya hay en marcha varios proyectos que aprovechan esta energía renovable. Se trata de los proyectos promovidos por la empresa IBERDROLA en Santoña (Cantabria) y por el EVE (Ente Vasco de la Energía) en Mutriku (País Vasco). Asimismo, también en Galicia se están desarrollando algunos proyectos con tecnología de columna de agua oscilante, que pronto se desarrollarán. Como se puede ver, en España se están desarrollando actuaciones importantes en la materia, debido fundamentalmente a la situación geográfica que tiene, con un recurso potencial bastante importante. Por lo que se refiere a la energía mareomotriz, ésta tiene menos posibilidades de emplearse en España, ya que la amplitud de marea (que es el parámetro básico a determinar para esta energía renovable), es muy baja, y por tanto impide obtener una mínima rentabilidad económica en las instalaciones comerciales. La energía de las corrientes marinas es equivalente a la energía eólica, pero en esta ocasión el fluido de trabajo es diferente (agua en lugar de aire). España en este caso sí que tiene lugares donde hay posibilidades de instalar alguna central, y prueba evidente de esto, son los esfuerzos que se están realizando por parte de alguna empresa española pionera en el sector eólico (GAMESA). Respecto a la energía maremotérmica, ésta sólo es aplicable a aquellos lugares situados en zonas cálidas, y como experiencias destacan las llevadas a cabo en las Islas Hawai (Estados Unidos) y en Japón. La energía procedente de los gradientes salinos es una alternativa más, aunque se encuentra con unas posibilidades de desarrollo bastante menores que las anteriores Conceptos, características y clasificación La energía marina u oceánica es aquella energía renovable que se produce como consecuencia del aprovechamiento de los diferentes recursos energéticos marinos: mareas, olas, corrientes y gradientes. El océano presenta como características generales medias, un área de algo más de 361 millones de kilómetros cuadrados (ocupando el 71% de la superficie de la Tierra), un volumen de millones de kilómetros cúbicos (con el 97% del agua sobre la superficie de la Tierra), una salinidad media de 34,482, una profundidad media de metros, y una temperatura media de 3,9 ºC. Las principales fuentes a partir de las cuales se realiza el aprovechamiento de los recursos marinos para la generación de energía eléctrica son dos, el Sol y la energía de rotación de la Tierra, aunque no son los únicos, ya que como se ha comentado 54

55 anteriormente, existe también una energía derivada del flujo térmico y de la tectónica de las placas, que aunque poseen menor importancia, también hay que comentarlas. El Sol es la principal fuente de energía marina. La radiación solar atraviesa la atmósfera y calienta de desigual manera la superficie de los océanos y de los continentes, que emiten una radiación infrarroja que es la que hace que se produzca también de desigual manera un calentamiento de la atmósfera terrestre, lo que provoca diferencias de densidad que desembocan en corrientes de convección verticales. El desplazamiento de estas corrientes de convección se genera gracias a la existencia de unos fenómenos conocidos con el nombre de vientos. Estos vientos perturban la superficie del mar por las oscilaciones de presión, y la energía cinética de los mismos se traslada a una energía cinética y potencial del mar en forma de movimiento oscilatorio que se conoce con el nombre de oleaje. Dicha transferencia de energía depende del tiempo de la misma, de la velocidad de los vientos y de la superficie del mar que es afectada por los mismos. Por lo que respecta a la formación de las mareas, las fuerzas de la Luna y del Sol son determinantes, aunque habitualmente se diga que quien interviene de manera más activa sea la primera (en orden de magnitud dos veces superior al Sol), ya que aunque tiene una masa 27 millones de veces inferior a la del Sol, se encuentra también veces más cerca, y por tanto su efecto es mayor que el del Sol. Se producen de manera periódica fenómenos de pleamar y bajamar, alrededor de dos veces por día, es decir, cuatro mareas de diferente nivel todos los días. La diferencia entre la pleamar y la bajamar, es lo que se conoce con el nombre de amplitud de marea, que será mayor o menor en función de la posición de los astros con respecto a la Tierra. Cuando se alinea el Sol, la Luna y la Tierra, el efecto gravitatorio de los astros sobre el planeta se adicionan, y por tanto es cuando la amplitud de las mareas es mayor, conociéndose a éstas con el nombre de primavera o equinocciales. Cuando no se encuentran alineados y sí formando un ángulo recto con la Tierra, las fuerzas de gravitación se oponen y la amplitud de las mareas es la menor posible, conociéndose estas mareas con el nombre de muertas o de cuadratura. En el resto de las fases lunares, la amplitud de las mareas es intermedia. Una vez que se han comentado las principales fuentes generadoras de la energía marina, se pasa a clasificar los diferentes recursos energéticos disponibles. La energía de las olas, undimotriz, oleomotriz o maremotriz, tal y como se ha comentado anteriormente, es producida como consecuencia de la generación del viento en océano abierto. El principal inconveniente de esta energía renovable es que el recurso eólico no es constante, por lo que es complicado determinar un potencial undimotriz en una zona determinada. Países como Gran Bretaña, Estados Unidos, Suecia o Finlandia, están investigando mucho en esta energía renovable con programas muy ambiciosos, para desarrollar aplicaciones comerciales con gran eficiencia. La energía de las mareas o mareomotriz, tiene lugar como consecuencia del aprovechamiento energético de la diferencia de cotas que se produce en un lugar adecuado entre la pleamar y la bajamar, similar a lo que tiene lugar en una central hidroeléctrica. Los principales inconvenientes son la localización de lugares donde se produzca una diferencia de cotas lo suficientemente grande como para que la 55

56 construcción de una instalación de este tipo sea rentable, así como la determinación del potencial existente que varía notablemente entre distintos lugares. La energía de las corrientes marinas se obtiene como consecuencia del aprovechamiento cinético del agua de zonas profundas. Se genera como consecuencia también de la acción del viento sobre la masa de agua, y que disminuye en intensidad según se aumenta la profundidad. Los gradientes térmicos existentes en los océanos y en los mares entre zonas superficiales y profundas, son también susceptibles de aprovechamiento energético. La energía producida empleando este recurso se conoce con el nombre de energía termomarina, termomotriz, maremotérmica o energía térmica oceánica. Finalmente, los gradientes salinos también se pueden aprovechar, sobre todo en aquellos lugares donde desembocan los grandes ríos continentales Energías renovables marinas u oceánicas Energía de las olas Introducción a la energía undimotriz Las olas son el resultado de la acción continuada del viento sobre la superficie del mar en abierto. Tienen la particularidad de desplazarse grandes distancias, a cambio de una mínima pérdida de energía, por lo que el viento que las origina puede ser del mismo lugar donde se lleva a cabo el aprovechamiento energético o muy distante al mismo. La investigación en sistemas que aprovechen la energía de las olas se remonta al siglo XVIII, cuando en el año 1799 se tuvo la primera patente de un sistema de aprovechamiento de la energía del oleaje, aunque previamente hay constancia de emplearse molinos movidos por el oleaje en el siglo XIII en China, y en el siglo XVI almacenarse agua de mar a una determinada altura en Inglaterra. Posteriormente entre 1856 y 1973 sólo en Reino Unido se presentaron un total de 340 patentes (alrededor de 600 en todo el mundo), y fue precisamente ese año el punto de inflexión de esta energía, porque durante la década siguiente (entre 1973 y 1984) se tuvo una primera fase de la investigación extensiva de esta energía renovable. Después hubo unos años de luces y sombras (entre 1985 y 1995), hasta que en el año 1995 se retomaron de nuevo las investigaciones sobre esta energía, que desembocó en el año 2005 cuando se tuvo la primera planta comercial de energía que aprovecha el oleaje Registros A lo largo de todo el mundo hay distribuidas estaciones de medida de parámetros marinos. Por lo que respecta a España, la competencia es de Puertos del Estado, perteneciente al Ministerio de Fomento, y la red se encuentra formada por boyas, mareógrafos, radares, etc., que están constantemente facilitando datos del tipo velocidad del viento, temperatura del agua o del aire, etc. De entre todos ellos, hay algunos que nos serán especialmente interesantes en la tecnología oleomotriz porque proporcionan información del oleaje medido por el propio carácter estadístico de los mismos, y son los que a continuación se exponen: 56

57 - Altura significante (Hs): es la altura representativa de la banda máxima de energía que existe en un determinado oleaje. A efectos prácticos se puede comparar con la altura media del tercio de olas más altas (H1/3). - Altura máxima (Hmáx): es la altura máxima medida de un oleaje durante un tiempo de registro. Normalmente su valor se encuentra entre 1,5 y 2 veces el valor de la altura significante. - Período de pico (Tp): es el período representativo de la altura significante del oleaje. Es un valor adecuado para determinar el tiempo entre dos olas consecutivas. - Período medio (Tm): es la media de todos los períodos computados en un determinado registro. Es un valor indicativo de lo ordenado que se puede encontrar el oleaje Parámetros a considerar En todo proyecto de aprovechamiento de la energía de las olas, es preciso considerar una serie de parámetros que a continuación se van a comentar Parámetros energéticos A) Energía de las olas: en función del dispositivo empleado y del grupo al que pertenezca, el cálculo de la energía y por tanto de la potencia por unidad de longitud será uno u otro. En cualquier caso, las principales características de una ola que definen su comportamiento son la altura (H, medida en metros), la longitud de onda (L, medida en metros) y la profundidad (h, medida en metros), que son independientes entre sí, relacionándose todos los demás con ellas, por ejemplo la celeridad de la onda (C=L/T, siendo T el período en segundos) o la amplitud de la onda (A=H/2). Características de las olas. Con los parámetros ya comentados, en el caso que se dé (H/L 1/7) y (1,2H h) se dice que hay estabilidad. Además, si h>0,5l se denomina profundidades indefinidas y L=1,56T2 y por tanto C=1,56T. Si por el contrario h<l/20, entonces se denomina profundidades reducidas y C= (gh)1/2 y por tanto, L= T(gh)1/2. 57

58 Parámetros climáticos A) Meteorología: es la ciencia que estudia todos los fenómenos atmosféricos. Los parámetros necesarios aunque no indispensables para la energía de las olas son la temperatura, la pluviometría, la insolación, la humedad y la velocidad del viento, aunque si se poseen los datos del oleaje y de las mareas, los parámetros anteriores no tienen por qué conocerse. Hay que tenerse en cuenta que algunos de ellos son vitales para que durante temporales no se dañen los sistemas de aprovechamiento de energía del oleaje. B) Corrientes: existen dos tipos de corrientes que se generan en el océano: - Marinas: son las que se generan como consecuencia de la diferencia de radiación solar recibida por los océanos en los polos y el ecuador. - De marea: las mareas también producen corrientes que pueden llegar a ser importantes a nivel de costa. Este parámetro se debe conocer también por ejemplo, para la estructura de amarre de un sistema flotante. El valor límite de la corriente a partir del cual la instalación de amarre es muy costosa y con una vida útil muy corta, es de 3 nudos. C) Marea: tal y como ya se ha comentado a lo largo del presente tema, están provocadas por la fuerza de la gravedad del Sol y de la Luna que ejercen sobre la Tierra. Cuando se alinea el Sol, la Luna y la Tierra (es decir, en las etapas de Luna Llena y Nueva), la fuerza del Sol y de la Luna se adicionan y es cuando se tiene mareas grandes. Por el contrario, en el resto de las fases de la Luna, ésta, el Sol y la Tierra no se encuentran alineadas y por tanto las fuerzas se oponen, generando mareas con una amplitud pequeña. La diferencia de cota entre la marea alta y la marea baja se denomina carrera de marea Parámetros geográficos A) Geología: por lo que interesa es por el sistema de amarre necesario para anclar los dispositivos a los fondos marinos. En función de cómo sean éstos, las técnicas empleadas son las siguientes: - Empleo de bloques de hormigón depositados en el fondo, a donde la estructura se pueda amarrar. Es el sistema más económico, pero para ello el fondo del mar debe tener aspereza para que no se desplace la estructura. - Para el caso de suelos menos ásperos, se deberá perforar la roca marina para anclar los sistemas de amarre. B) Batimetría: es lo que determina la profundidad de los mares y océanos. Esto es importante, ya que a menor profundidad (como ocurre cerca de las costas), la disponibilidad de energía es menor. Es necesario que los dispositivos de aprovechamiento de energía de las olas estén instalados en lugares donde no haya interferencias, para así recibir la mayor cantidad posible de energía. Además, es necesario estudiar con la batimetría los lugares óptimos, de tal manera que se maximice 58

59 la electricidad generada lo más cerca de la costa, para así evitar elevadas longitudes del cable de evacuación de la energía producida, pero respetando en todo momento la legislación ambiental al respecto Clasificación de los dispositivos Existen numerosas tecnologías de aprovechamiento de la energía de las olas. La clasificación de las mismas se puede llevar a cabo atendiendo a criterios de diferentes autores y a las siguientes variables: ubicación, tamaño y orientación, extracción de energía y principio de captación. Hay que decir que el comentario de las tecnologías más importantes se realizará a posteriori Según la ubicación A) Dispositivos en costa (on-shore): Se trata de dispositivos apoyados en la costa: en acantilados rocosos, integrados en estructuras fijas como diques rompeolas o sobre el fondo en aguas poco profundas. Estos dispositivos también se conocen como Dispositivos de Primera Generación. Los dispositivos on-shore presentan unas ventajas importantes en términos de facilidad de instalación, inexistencia de amarres, bajos costes de mantenimiento, mayor supervivencia y menor distancia a costa para el transporte e integración de la energía producida. Sin embargo, su desarrollo está limitado por el reducido número de ubicaciones potenciales, menor nivel energético del oleaje y su impacto medioambiental y visual. B) Dispositivos cerca de la costa (near-shore): Son dispositivos ubicados en aguas poco profundas (10-40m) y distanciados de la costa unos cientos de metros. Estas profundidades moderadas son apropiadas para dispositivos de gran tamaño apoyados por gravedad sobre el fondo o flotantes. Estos dispositivos también se conocen como Dispositivos de Segunda Generación. La elección de una ubicación near-shore se realiza para superar los problemas asociados a los dispositivos en costa y evitar la necesidad de sistemas de fondeo costosos. C) Dispositivos fuera de la costa u off-shore: Se trata de dispositivos flotantes o sumergidos ubicados en aguas profundas (50-100m). Son el tipo de convertidores más prometedor ya que explotan el mayor potencial energético existente en alta mar. Estos dispositivos también se conocen como Dispositivos de Tercera Generación. Hasta el momento, su desarrollo se ha visto perjudicado y retrasado porque deben hacer uso de tecnologías muy fiables y costosas que garanticen su supervivencia ya que ésta representa un aspecto clave para este tipo de dispositivos. Por lo tanto, la explotación de la energía del oleaje offshore de modo rentable requiere de plantas con potencias instaladas de decenas de megavatios formadas por conjuntos de unidades. Estas plantas multi-dispositivo pueden llegar a ocupar superficies extensas y en consecuencia pueden llegar a interferir con la navegación. 59

60 Clasificación de captadores de energía de las olas según su ubicación Según el tamaño y orientación Clasificación de los dispositivos según su tamaño y orientación. A) Absorbedores puntuales: Se trata de estructuras pequeñas en comparación con la longitud de la ola incidente y formas cilíndricas, esto es, con simetría axial, por lo que no les afecta la dirección del oleaje. Generalmente se colocan varios absorbedores puntuales agrupados formando una línea. Los absorbedores puntuales suelen basarse en sistemas tipo boya, como AquaBUOY de la compañía Finavera Renewables o PowerBuoy de la empresa estadounidense Ocean Power Technologies. PowerBuoy instalada en Cantabria por un consorcio liderado por IBERDROLA Renovables. B) Atenuadores: se colocan de manera paralela a la dirección de avance de la ola, siendo unos dispositivos largos de tal manera que extraen energía de manera progresiva y por los dos lados. Están menos expuestos a daños y a anclajes que los que se comentan a continuación. También se denominan absorbedores lineales. 60

61 Atenuador desarrollado por OCEANTEC Energías Marinas S.L. C) Terminadores o totalizadores: Se trata de dispositivos alargados situados perpendicularmente a la dirección del avance de la ola, es decir, paralelo al frente de olas y que pretenden captar la energía de una sola vez. Un dispositivo ideal de este tipo no reflejaría ninguna energía, aprovechando el 100% de la misma. Planta de energía de las olas en construcción en el dique de Mutriku, promovida por el Ente Vasco de la Energía Según la extracción de energía A) Flotadores: las olas mueven los dispositivos que se encuentran flotando sobre la superficie de agua, apoyados en una masa sumergida o anclados en el fondo. B) Depósitos: se trata de una serie de elementos que se llenan con el agua del mar. Posteriormente, el agua retorna nuevamente al mar, accionando previamente una turbina. C) Balsas o pontones: son aquellos dispositivos que aprovechan el movimiento relativo con relación a las olas. D) Neumáticos: con el movimiento de las olas, se comprime y descomprime aire, siendo éste el encargado de accionar una turbina. E) Dispositivos móviles articulados: se mueven con las olas actuando sobre un motor hidráulico. 61

62 Según el principio de captación A) Columna de agua oscilante (OWC: Oscillating Water Column): Mediante una cámara semisumergida abierta por la parte inferior, el movimiento alternativo de las olas hace subir y bajar el nivel de agua en la misma, desplazando el volumen de aire interno. Este flujo de aire acciona una turbina que con un diseño especial gira siempre en el mismo sentido a pesar del flujo de aire bidireccional. Esquema de funcionamiento planta OWC. B) Cuerpos activados por olas: se trata de dispositivos que se mueven por la acción de las olas, de manera relativa entre dos cuerpos, o absoluta entre un cuerpo y una referencia fija. C) Sistemas de rebosamiento: consiste en la existencia de un depósito por encima de la cota de la superficie del agua del mar, que se llena por la acción de las olas, de tal manera que al vaciarse mueve una turbina que es la encargada de la generación de energía eléctrica Según la posición relativa al agua A) Fijos o flotantes: aquellos que están flotando sobre la superficie del agua del mar. B) Semisumergidos: son aquellos que se encuentran por debajo de la superficie del agua del mar, de manera discontinua o continua (referido al tiempo), como de manera parcial o total (referido a la parte que sobresalga por encima de dicha superficie). C) Sumergidos: todos aquellos dispositivos que se encuentran siempre por debajo de la superficie del agua del mar. 62

63 Energías de las mareas Introducción a la energía mareomotriz Se entiende por mareas el movimiento periódico de ascenso y descenso del agua del mar, producido por las acciones gravitatorias del Sol, principalmente por las de la Luna, así como por el movimiento de rotación de la Tierra. La medición de las mismas se realiza con un instrumento conocido con el nombre de mareógrafo, situados en buques oceanográficos o en boyas permanentes, que mide los picos (pleamar) y valles (bajamar) de las mareas. El mencionado fenómeno, que tiene lugar dos veces cada día y que es más visible en la línea de la costa, es particular de cada lugar, ya que en unos se dan unas condiciones más favorables que en otros, y por tanto la amplitud (que es así como se conoce la diferencia de cotas entre la pleamar y la bajamar), es mayor o menor respectivamente. Además, hay que tener en cuenta también que el intervalo entre dos pleamares no es de 12 horas, retrasándose cada día debido también a la variación del cénit que alcanza la Luna cada día. El Sol también interviene en la formación de las mareas, pero hay que decir que el período de las mismas es de veinticuatro horas. Debido a la distancia entre Sol-Tierra y Luna-Tierra, el efecto de la segunda es mayor que el del primero, aproximadamente el doble, a pesar que éste sea mayor en tamaño. Ya se habló al inicio de este tercer punto del proyecto, que las mareas que tienen lugar cuando el Sol, la Tierra y la Luna se encuentran en línea recta se conocen con el nombre de mareas vivas de primavera o equinocciales, y son aquellas en las que la amplitud de la marea es mayor. Por el contrario, cuando el Sol, la Tierra y la Luna se encuentran formando un ángulo recto, las mareas se conocen con el nombre de mareas muertas o de cuadratura, y son aquellas en la que la amplitud de la marea es menor. En aquellos lugares en los que la amplitud de la marea sea nula, se denominan puntos anfidrómicos. El aprovechamiento de esta forma de energía es conocida desde antiguo, porque los egipcios ya utilizaban la energía extraída de las mareas para el movimiento de molinos. En Europa hay constancia de utilización de molinos de marea en Reino Unido en el siglo XI. En el Norte de España se conservan molinos de marea también construidos en los siglos XVII y XVIII. Con la Revolución Industrial y la utilización de fuentes de energía baratas como el carbón y posteriormente el petróleo, se abandonaron por los costes de producción las investigaciones y los experimentos construidos para aprovechar esta energía renovable. Ya en el siglo XX, y como consecuencia del aumento de las fuentes convencionales de energía primaria, se comenzó con el estudio a fondo de posibles ubicaciones donde instalar plantas mareomotrices. En América, en 1919 se decidió la construcción de una instalación de este tipo en el río Anápolis, que sirve de frontera entre Estados Unidos y Canadá. En dicho lugar se registraban mareas con una amplitud de 20 metros. La idea de ese proyecto se abandonó y en 1964 se volvió a retomar el proyecto aunque con ligeras modificaciones. En Europa por el contrario, las investigaciones tuvieron sus resultados rápidamente, y en el año 1966 se construyó en Francia una instalación de este tipo, y dos años más tarde, en 1968, otra instalación en la antigua URSS. 63

64 Clasificación de las mareas Tal y como ya se ha comentado en varias ocasiones, la acción del Sol, de la Luna y la rotación de la Tierra, son los agentes causantes de las mareas. Seguidamente se procede a realizar la clasificación oportuna: Según el periodo A) De 12 horas aproximadamente: son los períodos típicos de las mareas, provocados por la rotación relativa de la Tierra y de la Luna. Generalmente son conocidas con el nombre de marea de tipo semidiurno. B) De 24 horas: se produce cuando el lugar se encuentra en una latitud elevada y el ángulo que forma La Luna o el Sol con el plano del ecuador es también elevado, de tal manera que ambos astros no alcanzan el horizonte, y por tanto se pierde una pleamar y una bajamar cada día. Este tipo de mareas se conocen con el nombre de marea de tipo diurno. C) De 14 días: es el resultado de la superposición de la acción gravitatoria de la Tierra, la Luna y el Sol. D) Marea mixta: se trata de una superposición de los tipos de mareas comentados anteriormente Según la posición de la Tierra y los astros A) Mareas vivas: se dan cuando se superponen el Sol, la Tierra y la Luna. También se conocen con el nombre de mareas de sicigias. La situación es la representada en la figura. Los lugares en los que la amplitud de la marea es mayor se encuentran fundamentalmente en el Océano Atlántico, como en la provincia de Santa Cruz (Argentina), donde la amplitud es de 14 metros; en las bahías de Fundy (Canadá), donde se alcanzan valores de 15 metros; en el estuario del Severn (Gran Bretaña), donde se registran valores de 13,6 metros; en las bahías de Mont-Saint-Michel (Francia), donde se tienen amplitudes de 12,7 metros; y en el estuario del Rance (Francia), donde se tienen valores próximos a 13,5 metros. Mareas vivas. 64

65 B) Mareas muertas: se dan cuando los astros y el planeta Tierra se encuentran formados entre ellos un ángulo de 90º. La situación es la representada en la figura insertada a continuación. Es escasa en lugares como el Mar Negro, en el mar Mediterráneo. Marea muerta. Tanto en un caso como en otro, hay que decir que la llegada de la pleamar y de la bajamar provoca la existencia de unas corrientes denominadas flujo y reflujo, respectivamente, y tiene la particularidad de ser esta segunda más breve en el tiempo que la primera Aprovechamiento de las mareas: Clasificación de los ciclos La producción de energía eléctrica como consecuencia de las mareas, se produce de manera cíclica, al igual que tienen lugar las mareas. Como consecuencia del aumento del agua embalsada durante la pleamar, se generan unas diferencias de presión entre ambos lados del dique, de tal manera que fluye agua de la zona de mayor presión a la de menor presión, haciendo girar una turbina, de manera similar a lo que ocurre en una central hidroeléctrica. Las turbinas que se instalen en el dique pueden funcionar en un sentido o en los dos. En función de esto, así como de la existencia de un bombeo para aumentar la cantidad de agua embalsada, se puede realizar la clasificación de los ciclos del modo que a continuación se explica Ciclo de simple efecto Se trata de aquel ciclo que se da en las instalaciones en las que sólo hay un almacenamiento, y la generación de energía eléctrica tiene lugar o en el reflujo o en flujo, es decir: - generación eléctrica durante el reflujo (bajamar): cuando el llenado del almacenamiento tiene lugar con las compuertas abiertas y el vaciado, por tanto, con compuertas cerradas y con turbinación. - generación eléctrica durante el flujo (pleamar): el llenado del almacenamiento tiene lugar con las compuertas cerradas y por tanto con turbinación, y el vaciado con las compuertas abiertas. 65

66 La diferencia entre un sistema y otro está en el rendimiento, siendo menor en el segundo caso, ya que el embalse tiene niveles más bajos y con capacidad de almacenamiento menor. Por tanto, a la vista de lo comentado anteriormente, si se decide la construcción de una central mareomotriz de simple efecto, sería más recomendable la producción de energía eléctrica cuando el agua almacenada fluya de la bahía o estuario al mar. Las turbinas que son necesarias son las de hélice de flujo axial y alta velocidad específica. Generalmente, el funcionamiento de las turbinas no comienza en el mismo momento que cesa la pleamar. Suele haber un período de receso, incluso de hasta 3 horas, hasta que verdaderamente se alcance una diferencia de cotas lo suficientemente amplia como para que sea justificada la turbinación. Posteriormente, la producción de energía eléctrica tiene lugar durante 5 o 6 horas (cuando el agua fluye del estuario o bahía al mar, si es al revés la producción eléctrica tiene lugar durante menor tiempo), que al darse dos ciclos diarios, la generación diaria de energía eléctrica serían 10 o 12 horas, que además irían variando cada día. Esto último es importante, ya que la generación de energía eléctrica no sería gestionable, es decir, no se podría considerar para aquellos momentos en los que la demanda de electricidad sea mayor, sino que según se produce se tiene que verter a la red. Ésta es una diferencia importante frente a la hidráulica, que sí se podría considerar gestionable, precisamente porque se puede jugar con el momento de la generación eléctrica, en función de la demanda, a no ser que por cuestiones técnicas haya que desaguar un pantano para evitar inundaciones. Ejemplos de instalaciones de simple efecto se tienen en las centrales de Fundy y de Kislaya, que se comentarán más adelante Ciclo de doble efecto Se trata de aquellos casos en los que la producción eléctrica se produce durante el llenado y durante el vaciado del estuario o de la bahía. Las turbinas que se pueden utilizar son tanto reversibles como no reversibles, aunque para este segundo caso es preciso la construcción de canales de entrada y de salida, con el fin de conservar siempre el mismo sentido de circulación del agua, siendo más caro y complejo que si se instalan tuberías reversibles. En el caso del doble efecto, se disminuye el rendimiento de las turbinas, ya que no se puede optimizar a las turbinas y al caudal, pero incluso así se consigue una mayor producción energética (18% más aproximadamente), por aumento del factor de utilización de aquéllas. En el caso de utilizar turbinas reversibles, el tiempo de funcionamiento de las mismas es de 6-7 horas por ciclo (entre 12 y 14 horas diarias), siendo los tiempos de espera entre 2 y 3 horas por ciclo Ciclo de acumulación por bombeo Son aquellas instalaciones que producen energía eléctrica tanto durante el llenado como durante el vaciado del estuario o de la bahía. Asimismo, también se pueden utilizar a las turbinas reversibles que se instalen como bombas de elevación, de tal manera que se pueda elevar agua del mar al lugar de almacenamiento. 66

67 Hay que decir, que en este caso se aumenta la gestionabilidad de la que antes se hablaba, ya que la producción de energía eléctrica no sólo se produce cuando tienen lugar las pleamares y bajamares de manera natural, sino que parte también se puede producir en aquellos momentos en los que la demanda del sistema eléctrico sea mayor. Asimismo, con este sistema se puede tener mayor cantidad de energía eléctrica producida en aquellos momentos en los que el precio de la electricidad es mayor, y por tanto, los ingresos de la planta son mayores. De manera global, la cantidad de electricidad generada aumenta en el entorno del 10% respecto a un sistema normal de doble efecto. Un ejemplo único en el mundo y existente en la actualidad de instalación de aprovechamiento de las mareas mediante ciclo de doble efecto y acumulación por bombeo, es la central de Rance, en Francia, que se comentará más adelante Ciclos múltiples Se trata de generar electricidad durante un mayor número de horas mediante la utilización de varios embalses que acumulen agua a diferente cota, pero para ello es necesaria una mayor obra civil y una mayor inversión, por lo que se han ido desechando como idea. Un proyecto de este tipo fue el que se pensó inicialmente en la bahía del Mt- St-Michel, que se comentará en otro apartado Energía de las corrientes marinas Las corrientes marinas son aquellos fenómenos similares a las corrientes aéreas, pero con un fluido diferente, agua en lugar de aire. Son originadas por varias causas, entre otras las diferencias de salinidad o de temperatura, así como la influencia de las mareas. La energía cinética que poseen dichos fenómenos se puede aprovechar en energía mecánica, al igual que ocurre con los aerogeneradores, transformándose posteriormente en energía eléctrica. Hay que decir que los valores ideales a partir de los cuales resulta interesante el aprovechamiento de esta energía renovable son 2-2,5 m/seg. Asimismo, la densidad de energía de las corrientes marinas es cuatro veces superior a la proporcionada por las centrales eólicas, es decir, una hélice sumergida de 15 metros de diámetro, proporciona la misma cantidad de energía que un aerogenerador con un diámetro de pala de 60 metros. En toda Europa existen más de 100 lugares donde es susceptible el aprovechamiento energético de las corrientes marinas, encontrándose los mejores lugares en países como el Reino Unido, Irlanda, Francia, España, Italia y Grecia. Fue en el año 1932 cuando Darrieus diseñó un sistema que podía moverse ante la existencia de un flujo de aire o de agua. Pero no fue hasta el año 1978, cuando verdaderamente se pusieron los cimientos que permitieron años más tarde, 1982 y 1983, llevar a cabo proyectos de aplicación directa al agua. Entre 1980 y 1982, también tuvo lugar el desarrollo de una turbina para corriente fluvial de 3 metros de diámetro para 67

68 bombear agua de riego en el río Nilo (Egipto). En el año 1988 se instaló una turbina de 1,5 metros de diámetro y 3,5 kw de potencia en el estrecho de Kurashima (Japón). Este sistema de obtención de energía comenzó a despertar interés, y fue entre los años 1992 y 1993 cuando se llevaron a cabo estudios para determinar la existencia del recurso energético, como por ejemplo en Reino Unido. En el año 1994 en Escocia, se instaló una turbina de 15 kw de potencia y 3,5 metros de diámetro. Las turbinas que a partir de la mitad de la década de 1990 se comenzaron a ensayar, tenían un tamaño mediano, entre 10 y 15 metros de diámetro, y una potencia entre 200 y 700 kw. Prueba de lo dicho anteriormente, es que en el año 2003 se instaló una turbina en Lynmouth (Inglaterra), con 11 metros de diámetro y 300 kw de potencia Energia de los gradientes térmicos Introduccón a la energía termomarina El agua del mar representa el 70% de toda la superficie del globo terrestre, y su presencia es especialmente destacada en zonas tropicales, de ahí que la temperatura del agua del mar en dichas zonas suele ser elevada la mayor parte del año. La energía termomarina, energía termomotriz, energía maremotérmica, energía del gradiente térmico o energía térmica oceánica es el sistema que consiste en aprovechar la diferencia de temperaturas entre la zona superficial (con temperaturas cálidas), y las zonas más profundas (donde las temperaturas son inferiores). En los lugares comprendidos entre el trópico de Cáncer y el trópico de Capricornio (que representan casi un tercio de la superficie oceánica), especialmente en la parte occidental del Océano Pacífico, es donde esa diferencia es más importante y puede darse la circunstancia que se tenga en los primeros metros de profundidad temperaturas comprendidas entre los 25 y 30 ºC, mientras que a profundidades superiores a los metros la temperatura sea de 4ºC aproximadamente. Lugares como al Este y Oeste de América Central y algunos lugares del Sur de Estados Unidos, también tienen gran potencial. Hay unos dispositivos conocidos con el nombre de máquinas térmicas, que trabajan de manera cíclica tomando calor de una fuente caliente, generando un trabajo, y eliminando dicho calor a un sumidero térmico donde la temperatura sea baja. Cuanto mayor sea la diferencia existente entre dicha fuente y sumidero, mejor será desde un punto de eficiencia de conversión energética Evolución histórica En el año 1881 el físico francés Arséne D Arsonval presentó la idea de una máquina térmica que utilizar como foco caliente el agua superficial de los océanos, de tal manera que vaporizara amoniaco presurizado a través de un intercambiador de calor, y el vapor resultante lo utilizara para el accionamiento de una turbina acoplada a un generador de energía eléctrica. En el año 1926 el también francés Georges Claude y discípulo del anterior, presentó en París la idea de un dispositivo a escala real para aprovechar la energía térmica de los 68

69 océanos. Consistía en introducir el agua del mar en un lugar donde hubiera un vacío lo suficientemente importante como para que el agua caliente evaporara rápidamente, siendo el vapor producido conducido a una turbina, que al estar conectada a un generador, produce energía eléctrica de manera continua. La condensación de dicho vapor se produce a través de un intercambiador como consecuencia del contacto de dicho vapor con el agua bombeada de zonas profundas. En el año 1928, Georges Claude presentó en Ougrée (Bélgica), la idea anterior, que llevó al mar un año más tarde en Cuba, mediante una planta prototipo de 22 kw de potencia, destruida en ese mismo año como consecuencia de una tormenta. Entre 1934 y 1935 en aguas de Río de Janeiro (Brasil), se ensayó también una instalación de 2,2 MW, pero en esta ocasión montada sobre un barco a 100 km de la costa, que también fracasó como consecuencia del efecto del oleaje sobre las tuberías. A partir de la década de 1950 se financiaron investigaciones y experiencias prácticas llevadas a cabo por el ingeniero Nizery en Abidján, Costa de Marfil. La instalación que se pensó en su momento, estaba ubicada en tierra firme y consistía en generar agua desalinizada a partir de la energía térmica existente en el agua del mar. Dicho proyecto se abandonó por problemas políticos. A finales de la década de 1960, se presentaron tres proyectos de instalaciones flotantes que nunca se llegaron a materializar: la de Lockheed de una potencia de 160 MW, la T.R.W de 100 MW de potencia, y la de la Universidad John Hopkins de 100 MW de potencia también. En 1974 en la isla de Hawai (Estados Unidos), se construyó también un laboratorio de investigación y experimentación de energía térmica del océano. En 1979, y gracias a los tres proyectos estadounidenses comentados anteriormente, se comenzó la construcción de las plantas experimentales conocidas como OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion, y en castellano CETO Conversión de la Energía Térmica del Océano), Mini-OTEC de 50 kw de potencia en Hawai y la OTEC-1 en Caribe de 1 MW de potencia. Ese mismo año, el Laboratorio de Energía Natural (NELHA) y una serie de empresas de capital privado, desarrollaron con éxito un ensayo en un barco que estaba situado a 2,4 km de la costa de Hawai, generando ya en ese momento energía eléctrica para satisfacer las necesidades de iluminación del propio barco. En 1982, un consorcio de empresas japonesas construyeron en la isla de Nauru, construyeron en tierra firme unas plantas de 100 kw de potencia que sólo funcionaron durante unos meses. En 1993, se inauguró en la isla de Hawai una planta experimental de 100 kw de potencia neta que generaba tanto energía eléctrica como agua desalinizada. La planta estuvo en funcionamiento durante 6 años. En el año 1999, se iniciaron los estudios tanto en la India como en Japón, para llevar a cabo la construcción de una planta de 1 MW de potencia en la propia India, instalándose un año más tarde en un barco, fondeado a 35 km de la costa, y que estuvo funcionando en el período En ese mismo año, el Laboratorio americano NEHAL, ensayó 69

70 una planta de 250 kw, y que posibilitó determinar el coste de generación eléctrica y que los Estados Unidos desistieran en este tipo de energía renovable. En la actualidad, países como Francia, Italia y Alemania están realizando investigaciones sobre nuevos diseños de plantas que posibiliten el aprovechamiento térmico del agua de los océanos Energía de gradiente salino Se trata de una forma de aprovechar energía mucho más novedosa y con pocos adeptos en el mundo, ya que todavía no se encuentra en explotación. Además no se tiene constancia que existan instalaciones en el mundo donde se pueda generar energía. En el caso que esta tecnología prosperara y fuera empleada en un futuro, se sobreentiende que el resto de las tecnologías marinas, que ya hemos visto, deberían estar en una situación mucho más avanzada de desarrollo. El aprovechamiento de las diferencias de salinidad existentes en algunos lugares tiene un importante potencial, sobre todo en la desembocadura de los grandes ríos. A lo largo y ancho del mundo existe una enorme cantidad de ríos. Actuando como las venas de nuestro planeta, recorren grandes extensiones de tierra, haciendo posible la vida a su paso, perpetuando el equilibrio natural del recurso hídrico y el de múltiples nutrientes necesarios para la vida. Como recurso, los ríos han jugado un papel muy importante en la historia de la humanidad, ya que han influido en nuestra agricultura, transporte, industria y asentamientos. La inmensa energía portada por estos torrentes de agua resulta evidente a simple vista y el ingenio humano ha encontrado la forma de aprovecharla desde hace ya mucho tiempo. Aunque no resulte evidente, el encuentro de agua dulce procedente de los ríos con el agua salada de océano también libera enormes cantidades de energía, conocida como energía osmótica o energía de gradiente salino. La naturaleza tiende hacia el equilibrio. Cuando una porción de agua dulce es mezclada con una de agua salada, esta tendencia natural hace que se obtenga una nueva solución con una concentración equilibrada de sal. Si entre estas dos soluciones se interpone una membrana semipermeable (que permita el paso del agua pero no de la sal) se observa un flujo neto de agua dulce hacia donde se encuentra el agua salada, que busca equilibrar concentraciones. La fuerza impulsora de este fenómeno de equilibrio es conocida como presión osmótica y es la fuente de energía utilizada por las tecnologías de gradiente salino. 70

71 Esquema de producción de energía osmótica ( En una planta de energía osmótica, el agua marina es filtrada y bombeada hacia un banco de tubos. Dentro de estos tubos se encuentran las membranas semipermeables enrolladas. El agua salada recorre uno de los dos lados de la membrana. Simultáneamente, el agua dulce es bombeada por el otro lado de la membrana y la presión osmótica generada por ambos flujos genera un aumento de presión (12 atmósferas) en el lado del agua salina. El agua presurizada así obtenida es luego utilizada para accionar una turbina acoplada a un generador eléctrico. Adicionalmente se coloca un intercambiador de presión para transmitir parte de la energía del flujo a alta presión generado al agua salada que ingresa a la planta. De esta forma se ahorra potencia de bombeo y se aumenta el rendimiento energético de la instalación. Con un potencial global estimado en TWh anuales, estas plantas pueden producir energía, en principio, en cualquier estuario del mundo, sin grandes ruidos ni emisiones contaminantes. Pueden ser construidas parcial o completamente bajo tierra, lo que hace que el impacto visual en el entorno sea mínimo. Los posibles impactos negativos de esta tecnología sobre el entorno están vinculados a la alteración de los cursos de agua y al impacto de la entrada y salida del agua salada sobre el entorno. Aunque en la actualidad esta tecnología sólo se encuentre en estado de prototipo y sea aún costosa, es importante reconocer su potencial de energía limpia y renovable. Se trata de un recurso más ofrecido por la naturaleza y reconocido por nuestro ingenio. 71

72 3.2 Características de las energías marinas Energía undimotriz Generalidades Sólo el 0,75% de la intensidad de radiación solar que llega a la Tierra genera los vientos, y estos transfieren a la superficie del mar únicamente el 40% de la energía que disponen, por lo que la energía de las olas es el 0,3% de la energía solar que llega a aquélla, es decir, 1 W/m2 al tener una constante solar media de 342 W/m2. Por tanto, el potencial total teórico de los mares es de Gigavatios (2 Teravatios) de potencia instalada. La energía de las olas es una energía muy concentrada (cinco veces más que la energía eólica y entre diez y treinta veces más que la energía solar), y con una intensidad media de la energía también elevada (la solar entre 100 y 200 W/m2, la eólica entre 400 y 600 W/m2 y las olas entre 2 y 3 kw/m2). Por tanto se trata de una forma de obtener energía con un gran potencial, siendo la densidad media mundial del orden de 8 kw/m de línea de costa, mientras que para zonas favorables el valor asciende entre 25 y 60 kw/m Tecnologías y patentes Seguidamente se van a comentar los dispositivos más comunes y evolucionados que aprovechan la energía de las olas, atendiendo al criterio de la ubicación de los mismos, ya vistos en el apartado anterior Columna de agua oscilante (OWC) Los dispositivos de este tipo se pueden instalar en los diques de los puertos, cerca de la costa, así como en mar abierto. Los materiales con los que se construye la instalación, depende del lugar de ubicación de la misma (hormigón, metálico, etc.). En cualquiera de los casos, se tiene una estructura que posee dos zonas claramente diferenciadas: una zona sumergida por debajo del nivel del mar, con una embocadura lo suficientemente ancha como para que el agua ascienda con el oleaje sin dificultad, y la otra zona es más estrecha, fuera del agua. El efecto consiste en aprovechar el flujo de aire generado por el movimiento alternativo natural del agua del mar, que provoca el accionamiento de una turbina de tipo Well, que es la que genera la electricidad, encontrándose en la parte más estrecha de la estructura, con la particularidad de girar en un único sentido independientemente del sentido del flujo de aire. El mecanismo es el siguiente: cuando el nivel de agua sube, el aire es forzado hacia arriba a través de una turbina que gira e impulsa el generador. Al caer, el aire es succionado de vuelta de la atmósfera para llenar el vacío, activándose nuevamente el generador. 72

73 Funcionamiento de la tecnología de columna de agua oscilante. ( La turbina en todos los casos, debe colocarse de tal manera, que aunque el agua del mar llegue a un nivel lo suficientemente elevado, nunca se vea afectada. También para los dispositivos que se instalen en la costa (sin estar en el mismo dique), cerca de la costa u offshore, se debe disponer de una fijación al fondo del mar, para evitar en todo momento el movimiento del dispositivo. En el caso que se coloquen dispositivos con esta tecnología offshore, la instalación debe disponer de una válvula de seguridad, de tal manera que en caso de mal tiempo se cierra y se impide la circulación de aire, no girando las turbinas a grandes revoluciones con riesgo de avería. Este sistema tiene una producción máxima alrededor de los 500KW,ya que es normal que la columna alimente a dos turbinas que operen a un generador de 250KW cada una, consiguiendo el rango de 500KW Convertidor KVAERNER De origen noruego, es un elemento que está instalado en las rocas de la costa. En esencia, consiste en un tubo vertical hueco de hormigón de 10 metros de altura, que se encuentra dispuesto en el hueco de un acantilado. El agua, por el propio movimiento de las olas, entra en el tubo y asciende por su interior, de tal manera que desplaza el aire verticalmente posibilitando el accionamiento de una turbina situada en el extremo superior del tubo, encargada de la generación eléctrica. El efecto es similar que el comentado anteriormente para la columna de agua oscilante Canal cónico (TAPCHAN: TAPERED CHANEL) Este sistema está situado en las rocas costeras de lugares en donde se tengan mareas bajas, en los que por medio de un dispositivo concentrador, las olas entran en un canal cónico con una forma tal que permita transformar la energía cinética de la ola en energía potencial. De ese modo el agua se almacena en un depósito que se encuentra elevado unos metros sobre el nivel del mar. 73

74 Posteriormente, del depósito sale una tubería por donde circula el agua hasta llegar a la sala de turbinas, de tipo Kaplan donde éstas se accionan por la transformación de la energía potencial del agua (al igual que ocurre en las centrales hidráulicas), devolviéndose el agua al mar. La rentabilidad de este sistema se basa, como es lógico, en dimensionar el depósito de tal manera que se tenga una producción eléctrica constante a lo largo del tiempo. Los costes de mantenimiento de este sistema son muy bajos, lo que les hace ser interesantes para aprovechar la energía de las olas. Esquema de una instalación undimotriz con tecnología TAPCHAN. ( Este sistema, que se instala fijo a la costa, consiste en una caja rectangular abierta por un extremo por donde el agua de mar entra en la misma. Una aleta se mueve continuamente hacia delante y hacia atrás por la entrada y salida del agua del mar en la caja, lo que permite el accionamiento de una bomba hidráulica y de un generador. El rendimiento de este dispositivo varía en función del período de la aleta y de la ola, siendo máximo cuando ambos son idénticos OSPREY (Ocean swell powered renewable energy) En este caso, se trata de un dispositivo situado en zonas poco profundas y próximas a la costa, en el que las olas penetran en una especie de arcón, abierto en su base y que se encuentra por debajo del nivel del mar, de tal manera que las olas impulsan el aire hacia la turbina que se encuentra a una cota superior y fuera del agua del mar, de tal manera que así se genera la electricidad. Como se puede comprobar, se trata de un sistema muy parecido en esencia al de la columna de agua oscilante, comentado anteriormente PATO SALTER Idea registrada pero sin llevarse a una experiencia práctica, diseñada por Stephen Salter en 1970, y abandonándose el proyecto en el año 1987 por los elevados costes de generación eléctrica del momento, en comparación con tecnologías como la nuclear, aunque en el año 1993 se volvió a retomar el diseño por la situación contraria a la que obligó a abandonar el estudio del mismo. 74

75 Esquema de una instalación undimotriz con tecnología SALTER. ( Se trata de un dispositivo flotador tanto en la superficie del agua como debajo de ella, con forma de pato o leva y que gira alrededor de un eje con el movimiento propio de las olas, accionando una bomba de aceite y ésta a su vez una turbina. La parte más estrecha es la que se enfrenta siempre a la ola, y la parte más ancha siempre se encuentra sumergida. Tiene la particularidad de aprovechar tanto la energía potencial como la energía cinética de las olas, por lo que de esa manera el rendimiento teórico estimado es superior al 90%. Al ubicarse en lugares próximos a la costa, es preciso que se encuentre amarrado al fondo del mar SEAREV Es un ejemplo todavía de tecnología que se encuentra en fase de investigación. Se trata de un dispositivo que también podría ser instalado en lugares próximos a las costas, que se encuentra formado por dos bombas hidráulicas y un péndulo, y éste es el que, por el propio movimiento de las olas, comprime y descomprime el fluido de las bombas que se transporta hasta un motor hidráulico para la generación de energía eléctrica. Según todos los ensayos realizados, la profundidad óptima para la instalación de este dispositivo serían entre 30 y 50 metros. Al igual que para otros dispositivos, el amarre de la instalación a fondo del mar es indispensable. Principio de funcionamiento de la tecnología SEAREV. ( 75

76 PELAMIS Es un dispositivo desarrollado por la empresa Ocean Power Delivery (OPD) desde 1998, que consiste en la unión de cuatro estructuras en forma de cilindro que siguen las oscilaciones de las ondas, en donde el movimiento de cada articulación respecto a su nodo, es lo que permite la acción sobre la bomba hidráulica para alimentar el depósito a presión, y luego así actuar sobre el generador. La energía generada en todos y cada uno de los enlaces se concentra en un solo cable, que es el que se une a su vez con el cable de evacuación de la energía eléctrica producida. Aspecto de la tecnología PELAMIS en pleno funcionamiento. ( Según los estudios llevados a cabo por la empresa propietaria de esta tecnología, la potencia mínima necesaria para que estos dispositivos se accionen y produzcan energía eléctrica de manera competitiva es de 15 kw/m. Las condiciones extremas que soportan son olas de hasta 25,5 metros de altura y un período de 15 segundos, lo que equivale a olas de hasta cuatro veces la longitud del Pelamis. Estos sistemas se instalan de manera semisumergida, en lugares con no excesiva profundidad, ya que es preciso que los dispositivos se encuentren amarrados al fondo del mar. La profundidad ideal son los metros, aunque puede llegar ese valor hasta los 100 metros. La empresa comenzó las pruebas con prototipos de 375 kw de potencia, aunque ya se encuentra desarrollando nuevos sistemas con potencias superiores a la comentada anteriormente (750 kw, e incluso mayores) MIGHT WALE Se trata de un dispositivo en forma de barco y que funciona sobre la base de la tecnología ya comentada OWC. La variación de la altura del agua del mar, comprime y descomprime una cámara donde se encuentra aire, que es el que acciona la turbina generadora de la energía eléctrica. Su ubicación idónea son todas aquellas zonas en las que haya una profundidad aproximada de 40 metros. Según los tecnólogos propietarios de este desarrollo, se ha diseñado para resistir olas de 16 metros con una frecuencia de 15 segundos, y vientos de hasta 36 m/s. 76

77 Prototipo de la tecnología MIGHT WHALE. ( Tiene la particularidad de disponer de tanques de agua que actúan como lastre, para regular la parte sumergida y la que se encuentra por encima del nivel del mar, de tal manera que funcione en condiciones óptimas de producción energética, en función de la altura y período de las olas. Asimismo, también sirven para aumentar la zona sumergida, y así en los casos de condiciones climatológicas desfavorables, no verse afectada BALSA DE COCKERELL Sistema diseñado por Christopher Cockerell que se instala en lugares en los que no haya una profundidad excesiva, porque el dispositivo tiene que ir amarrado al fondo del mar. Se trata de un número de balsas que se encuentran articuladas entre sí y que se mueven por el propio movimiento de las olas, impulsando un fluido a un motor que acciona un generador por medio de un sistema hidráulico instalado en cada articulación WAVE PLANE Elemento que se instala en aguas someras próximas a la costa. Se trata de un dispositivo flotante sobre el agua del mar formado por placas que se sitúan a diferentes inclinaciones fuera del agua del mar. Se colocan de tal manera que el frente de ola penetre a través de las mencionadas placas, y el agua descienda a través del mecanismo, accionando una turbina que es la que produce la energía eléctrica, transformando la energía cinética y potencial de la ola. Prototipo ensayado en mar abierto de la tecnología WAVE PLANE. ( 77

78 WAVE DRAGON Se trata de una tecnología que se instala en aguas a profundidades aproximadamente entre 30 y 40 metros. Es un sistema flotante con concentrador de olas, que posee unos sistemas reservorios donde el agua entra facilitado por una rampa, transformándose la energía cinética de la ola en potencial. Posteriormente el agua de los reservorios pasa por unas turbinas de tipo Kaplan, donde se acoplan generadores de imanes permanentes, transformando la energía potencial en energía eléctrica. Vista parcial de una instalación con tecnología WAVE DRAGON. ( Según el fabricante propietario de la patente de esta tecnología, la presencia de olas muy elevadas no es un problema, como tampoco lo son las fuertes rachas de viento, ya que al encontrarse flotando, parcialmente sumergido, no tiene una exposición directa al viento. Este sistema tiene una envergadura elevada, alcanzándose los 250 metros, compuesta por dos alas o brazos de 125 metros cada una. Su peso está alrededor de 150 toneladas, más las 87 aproximadas del agua que entra en los depósitos, obteniéndose así el peso ideal para que el sistema funcione correctamente Plataforma flotante en forma de cuna (FWPV) Se trata de un dispositivo que se encuentra flotando sobre la superficie del mar, ubicado en zonas de no excesiva profundidad. Las olas suben y se descargan en un depósito interno (similar a lo comentado anteriormente), transformándose la energía cinética en energía potencial. La descarga del agua de los mencionados depósitos, accionan la turbina Kaplan, que es la que en este caso genera también la energía eléctrica. Tiene la particularidad de poder regularse su nivel de flotación, mediante la regulación de unos depósitos de agua utilizados para tal fin. Asimismo, también sirven para que la estructura no se dañe ante previsiones de condiciones climatológicas desfavorables Bomba flotante MCCABE Este sistema está formado por tres pontones de acero de forma rectangular, el del centro de menor tamaño, y que tienen la particularidad de moverse de manera independiente con las olas del mar. El movimiento de los mismos, provoca el accionamiento de unas bombas hidráulicas que se sitúan en la parte central de todo el 78

79 dispositivo, que están en conexión de un depósito a presión, y éste a su vez de un generador, para la producción de la electricidad correspondiente. Originariamente el uso que se le dio fue el de obtener agua dulce del mar mediante ósmosis inversa AQUABUOY Dispositivo que se encuentra semisumergido en aguas someras próximas a la costa. Se trata de una boya circular u oval de 6 a 8 metros de diámetro que se encuentra anclada al fondo del mar por una amarradura elástica, y que aprovecha el movimiento de las olas para accionar un tubo elástico sumergido de unos 20 metros de longitud de manera ascendente y descendente, de tal manera que se impulsa agua del mar hacia arriba a una turbina de tipo Pelton que se encuentra en al parte área del sistema. De esta manera por el accionamiento de la turbina se genera energía eléctrica POWERBUOY Ensayo de prototipo de tecnología AQUABOY. ( Elemento también instalado en aquellos lugares en los que no haya una profundidad excesiva (a partir de 30 metros), pudiendo llegar incluso hasta los 100 metros. En la década de 1990, la empresa propietaria de la patente de este dispositivo diseñó un primer modelo de Powerbuoy, que consistía en un flotador de 5 metros de diámetro y 5 metros de largo aproximadamente, sumergido bajo el agua del mar, de tal manera que aprovechaba no sólo las olas sino el movimiento circulas de las partículas de las mismas. Posteriormente este modelo inicial se mejoró, y el diseño actual es una boya en cuyo interior se comprime aceite debido por el movimiento pendular y vertical de la boya, accionando un motor hidráulico que es el que se encarga de producir la energía eléctrica. La potencia marina mínima para que este dispositivo sea rentable se calcula en 20 kw/m. 79

80 Boya basada en la tecnología OPT. ( Este sistema posee un sistema automático de parada de funcionamiento en los casos en los que se tengan olas de 4 metros de altura y vientos a gran velocidad. El mantenimiento de la instalación se recomienda en el entorno de los tres años, y consistiría básicamente en la extracción de la boya del agua, la limpieza y el repintado de la superficie con algún producto que diera protección. Cada 7 u 8 años sería conveniente la sustitución de elementos como el generador o la bomba hidráulica BRISTOL Elemento diseñado por la Universidad de Bristol para zonas de aguas someras próximas a la costa. Consiste en una serie de pistones fijados al fondo del mar, unidos de dos en dos a un flotador que se encuentra a una profundidad aproximadamente de 6 metros, y que se mueve al aprovechar la energía de la ola. Dichos pistones hidráulicos lo que hacen es bombear agua del mar a una estructura que se encuentra fuera del agua, donde se ubica una turbina de tipo Pelton, que es la que se encarga de la producción eléctrica Arquímedes Wave Swing (AWS) Dispositivo sumergido y apoyado en el fondo del mar, a una profundidad no excesivamente elevada, por lo que se encuentra a una distancia relativamente cerca de la costa. El fondo debe tener consistencia suficiente para llevar a cabo la instalación de este sistema. Se basa en una estructura presurizada, donde la parte superior, que tiene forma de cilindro invertido, es móvil. Toda la estructura se encuentra llena de aire, de tal manera que el pistón con las olas baja o sube en función de si la ola está o no encima de la estructura, respectivamente. La presión ejercida por el paso de una ola, empuja aire a una turbina que está protegida de posibles contaminantes marinos, y es lo que produce la generación de energía eléctrica. La potencia media mínima a partir de la cual se acciona el dispositivo tiene un valor de 20 kw/m, similar a la tecnología OPT, comentada anteriormente. Para adaptar la 80

81 instalación a las diferentes estaciones del año, hay que actuar directamente sobre el volumen de aire del cilindro invertido. La profundidad mínima para llevar a cabo una instalación de este tipo es de 50 metros, y a priori, al estar sumergido, la presencia de condiciones climatológicas extremas como son vientos huracanados, olas muy altas, etc., no presentan riesgo para el sistema. Diseño de una boya con tecnología ARQUÍMEDES. ( Bomba de manguera sueca Se trata de un dispositivo sumergido en el agua del mar, y consiste en una manguera unida a un flotador, que al subir y bajar se estira y contrae actuando como una bomba de agua de mar, que a través de una válvula de retención, alimenta una turbina y un generador, produciendo la energía eléctrica consecuente. Este tipo de dispositivo se coloca en mar abierto, pero no a una excesiva profundidad Bomba flotante sueca Este tipo consiste en una estructura que se encuentra apoyada en el fondo del mar, formado por flotadores y bombas de pistón. Con las olas, el flotador se mueve y acciona las bombas, que a su vez están enlazadas con las turbinas y el generador eléctrico. La existencia de una válvula de retención, obliga a que el fluido tenga sólo un sentido Rectificado RUSSELL Dispositivo que se encuentra apoyado al fondo del mar, en zonas que no tengan excesiva profundidad. Se instala de manera perpendicular al frente de la ola, y está formado por módulos, en donde hay dos tanques, uno superior y otro inferior. Cuando la ola llega, el agua llena el depósito superior, y las compuertas que separan los dos tanques se abren, permitiendo el descenso del agua al tanque inferior, coincidiendo con 81

82 el valle de la ola, y se acciona una turbina que se encuentra unida a un generador eléctrico OYSTER Se trata de un dispositivo diseñado por la Universidad de Belfast, que se instala en el fondo del mar, en lugares en los que no haya excesiva profundidad. Este sistema lo constituye una aleta situada entre 12 y 20 metros de profundidad, con un ancho entre 10 y 25 metros, y un espesor entre 1 y 4 metros. La energía está generada por el propio movimiento de la aleta, que se traslada a cilindros hidráulicos, y estos comprimen aceite, accionando un motor hidráulico, que es el que se encarga de producir la energía eléctrica. Imagen de dispositivos con tecnología OYSTER en el fondo del mar. ( Ventajas e inconvenientes Seguidamente se comentan las ventajas e inconvenientes más importantes que presenta esta energía renovable. Hay que decir que no se encuentran todas ellas pero sí las más importantes. VENTAJAS a) Es una energía que no genera emisiones de gases contaminantes. b) La producción de energía a partir de las olas se genera en mayor cantidad en invierno que en verano, ya que es en esa estación cuando mayor inestabilidad atmosférica hay, y es precisamente también en invierno cuando mayor consumo de energía eléctrica se tiene. c) Es una energía renovable muy concentrada y con gran intensidad energética, como se verá más adelante, lo que permite generar la misma energía eléctrica por ejemplo que con un aerogenerador, pero con un tamaño de dispositivo muy inferior. d) La energía de las olas es constante, a diferencia de otras energías renovables como la eólica y la solar, cuya producción energética fluctúa más a lo largo del día. 82

83 e) La generación de impactos ambientales de determinadas tecnologías del tipo visuales son muy inferiores si se comparan con otras energías renovables como la eólica offshore. En impactos ambientales sonoros no hay que hacer prácticamente reseña, con la particularidad de si se instalan off-shore, la afección a la población en el caso que sí lo fuera sería prácticamente nula. f) La generación de empleo directo e indirecto es muy importante en la fabricación de los dispositivos y en la instalación de los mismos, mano de obra tanto cualificada como no cualificada. Esto es especialmente importante en España, donde en ocasiones hay destrucción de empleo en zonas de costa, pudiendo incluso reubicarse personal de otros sectores como el pesquero, el procedente de los astilleros, etc. g) Al igual que otras energías renovables, el aprovechamiento de un recurso autóctono favorecerá una disminución de la dependencia energética del exterior, con lo que generaría ventajas desde un punto de vista económico. h) El potencial existente en el mundo de esta energía renovable es muy elevado y se encuentra prácticamente sin explotar, por lo que el camino que queda por recorrer hasta alcanzar unos adecuados niveles de potencia instalada es todavía muy largo, pudiendo reportar suculentos beneficios para aquellas empresas que estén dispuestas a introducirse en este negocio. i) El desarrollo más cercano de la eólica off-shore puede propiciar también que se desarrollen proyectos de energía marina, al compartir el cable submarino que permitiría la evacuación de la electricidad producida. j) Forma arrecifes coralinos mejorando fauna y flora. k) No desplaza población. l) Disponible en cualquier clima y época el año. INCONVENIENTES a) Determinadas tecnologías que estén en dique o cerca de la costa pueden generar algún tipo de impacto, no sólo visual sino también ecológico, por alterar el ecosistema natural. Podría ocurrir en lugares tan concretos y particulares como los estuarios de los ríos. b) Las inversiones necesarias en la actualidad para llevar a cabo instalaciones de una determinada potencia son elevadas, lo que hace que haya reticencias por parte de inversores. c) La tecnología se encuentra todavía en una fase inicial de desarrollo, por lo que es necesario que se desarrollen programas ambiciosos de I+D+i. d) Los costes de mantenimiento de las diferentes tecnologías son muy elevados, aunque todavía no están bien probados por la escasez de plantas comerciales y ser tan diferentes las pruebas en laboratorio o a escala que en mar abierto, debidos fundamentalmente a los ambientes tan adversos a los que son sometidos los dispositivos. 83

84 e) En la actualidad en España es preciso negociar una prima a la energía eléctrica producida con esta tecnología de manera individual, según se establece en el Real Decreto 661/2007 de 25 de Mayo por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial, por lo que la rentabilidad del proyecto quedaría supeditada a la prima concedida, no conocida de antemano como sucede en otras energías renovables. f) La energía eléctrica producida se encuadra dentro del grupo de no gestionable, es decir, no se puede producir más energía en aquellos momentos en los que la demanda eléctrica sea elevada, no siendo interesante para el Operador del Sistema Eléctrico Español (Red Eléctrica de España REE) por la escasa predictibilidad de la electricidad producida. g) La evacuación inicialmente de la energía eléctrica producida puede tener problemas por la falta de capacidad de las redes que se encuentren más próximas a la costa. 84

85 3.2.2 Energía mareomotriz Sistemas generadores clasificación de turbinas Según comentamos en el apartado anterior referente a la energía mareomotriz, la amplitud máxima de marea está aproximadamente en 15 metros, por lo que las turbinas que se tienen que instalar en las plantas de aprovechamiento energético de las mareas, deben poseer una velocidad de giro lo más elevada posible, poseyendo un rendimiento adecuado, y con unas características aceptables respecto a la cavitación. Seguidamente, se hace una pequeña clasificación de los tipos de turbinas que se pueden instalar en plantas mareomotrices Turbinas bulbo axial Consiste en una turbina de flujo horizontal conectada a un generador, estando todo cerrado en un recinto en forma de bulbo y sumergido en el agua, por lo que el acceso a ella es difícil. Actualmente se están construyendo con rotores de hasta siete metros y medio de diámetro, y potencias de hasta 60 MW. En este caso, la turbina admite flujos en ambos sentidos Turbinas tipo Straflo de rotor anular Turbina de flujo horizontal, en la que el generador de tipo anular circunda los álabes de aquélla, de tal manera que se consigue un mayor rendimiento. El alternador va dispuesto alrededor del rodete y se forma una única unidad compacta, interesante desde un punto de vista económico y de obra civil. El acceso a la turbina es más fácil, pero tiene como contrapartida que no se puede utilizar como bomba de agua del mar al estuario o bahía Turbinas tubulares Se trata de una turbina tipo Kaplan de flujo axial, a la cual se encuentra conectado el generador a través de un largo eje, lo que permite que esté fuera del agua. Por medio de un sistema multiplicador se aumenta la velocidad de giro del multiplicador, y se puede utilizar tanto para generar energía eléctrica como para bombear agua del mar al estuario o bahía Ventajas e inconvenientes Seguidamente se van a comentar aquellas ventajas e inconvenientes que tienen el aprovechamiento energético de esta energía renovable. VENTAJAS a) Presentan características similares a las plantas hidroeléctricas, por lo que la disponibilidad de las mismas en la generación de electricidad puede ser inmediata, todo ello en función de la rapidez que el sistema eléctrico requiera. 85

86 b) No generan ruido al entorno. c) La generación de emisiones contaminantes a la atmósfera o al agua es nula, al igual que sucede con la energía hidráulica. d) La energía renovable que generan es continua, es decir, el fenómeno de las mareas se tiene en cualquier lugar, momento del mes y del año. e) Bajo coste de la materia prima para la generación eléctrica. f) No están sujetas a la existencia o no de abundante agua, como por ejemplo ocurre en las centrales hidráulicas, en las que en los años de baja pluviometría, la cantidad de energía eléctrica producida es baja. g) La vida útil de las instalaciones es muy superior a la de las centrales hidráulicas. h) La construcción del dique generará una zona de agua más o menos estancada en forma de embalse, por lo que se produce un aumento del turismo hacia esa zona, con el consiguiente beneficio sobre la economía de la zona. INCONVENIENTES a) Es necesaria una fuerte inversión. b) Este tipo de instalaciones no se pueden generalizar por todos los lugares marítimos, ya que es preciso que se den unas circunstancias particulares. c) La operación de la planta es intermitente, por lo que el factor de capacidad o de carga de la misma es bajo, no superando generalmente el 35%. d) La vida útil de la obra civil necesaria en los proyectos es de 120 años, mientras que la de los equipos es de 40 años. e) La amplitud de las mareas es lo que condiciona de manera directa la rentabilidad de las instalaciones. f) Este tipo de instalaciones deben tener una evaluación de impacto ambiental muy detallada y exhaustiva, ya que se pueden producir cambios en la salinidad del estuario, en la calidad del agua, etc., cuyos efectos se deben estudiar a fondo. Asimismo, el impacto paisajístico y visual es importante. 86

87 3.2.3 Energía de las corrientes marinas Tecnología de aprovechamiento de las corrientes El aprovechamiento de esta energía renovable se produce de la misma manera que para el caso de la energía eólica, con la diferencia que el medio no es el aéreo y sí el marino. En este caso, el rotor va sujeto a una estructura que se encuentra apoyada sobre el fondo del mar o bien flotando, pero en cualquier caso próximo a la superficie para así poder aprovechar al máximo la zona de máximas corrientes. Si se elige el primer caso, es preciso que se prepare el fondo marino, y normalmente se tiene cuando las aguas son poco profundas (entre 20 y 30 metros de profundidad). Si por el contrario se elige el segundo caso, es necesario sujetar la estructura al fondo del mar para evitar en todo momento su desplazamiento y la pérdida de eficiencia energética, y se puede encontrar tanto en lugares de aguas poco profundas como de importante profundidad (superiores a los 50 metros). Los dos tipos de rotores que se emplean en este tipo de energía marina son los siguientes: - Axial: de eje horizontal. El funcionamiento de este tipo de turbinas es similar al de un aerogenerador eólico, pero es el flujo marino el que propicia el movimiento del rotor. - De flujo cruzado o cross-flow: de eje vertical. El desarrollo y la aplicación de los dos tipos de rotores se ha llevado a cabo, gracias a diferentes proyectos, que más adelante comentaremos. Existen otros dispositivos distintos a las turbinas tradicionales comentadas anteriormente, que se están investigando y que se pretenden instalar, para el aprovechamiento de las corrientes marinas y su correspondiente generación eléctrica. Uno de esos sistemas es el conocido como Hydrovisión, que consiste en dos generadores que se accionan cada uno de ellos por un par de turbinas de 15 metros de diámetro, generando una potencia de aproximadamente 500 kw por unidad. El sistema va anclado al fondo del mar y está orientado en la dirección de máximo aprovechamiento de recurso. La producción anual estimada es de 3-5 GWh y el tiempo de vida estimado de 25 años. Se ha diseñado también un dispositivo conocido con el nombre de Sea Snail, capaz de generar 150 kw de potencia y ubicado también en el fondo del mar. La turbina, que se sitúa en el centro de todo el dispositivo, está rodeada por elementos en forma de ala, cuya misión es la de crear una fuerza descendente según pasa la corriente por encima de ellos y moviéndose de manera oscilatoria con la marea. 87

88 Finalmente, los últimos diseños en turbinas para el aprovechamiento de la energía de las corrientes marinas se conocen con el nombre de turbina semisumergida, y consiste en un poste vertical y con sujeción mediante un mástil inclinado que es el que se encuentra apoyado en el fondo del mar. Posee dos rotores de potencia variable, que pueden trabajar a más o menos profundidad, pero siempre uno encima del otro. El poste vertical sobre el que se sustentan los rotores puede pivotar sobre la horizontal con la ayuda de una boya flotante, y de esa forma se pueden orientar las turbinas en función de la dirección de las corrientes. También se pueden orientar verticalmente para realizar las labores de mantenimiento que correspondan Ventajas e inconvenientes Al igual que para otros sistemas energéticos, esta tecnología tiene ventajas e inconvenientes que a continuación se comentan. VENTAJAS a) La densidad energética frente a otras energías renovables como la eólica es mayor. b) Facilidad de predecir la disponibilidad. c) El factor de capacidad de esta energía renovable es muy superior también al de otras energías renovables, pudiendo llegar incluso a ser el doble. d) Todo el sistema de generación eléctrica (salvo las turbinas), se encuentran fuera del agua, lo que produce un aumento de la vida útil del mismo. e) El impacto medioambiental de este tipo de aprovechamientos energéticos es mínimo, tanto desde un punto de vista paisajístico, sonoro, como de polución atmosférica. f) La afección sobre la instalación después de una tormenta marina no es de manera directa. Recreación de una posible instalación de aprovechamiento de corrientes marinas. ( 88

89 INCONVENIENTES a) Se trata de una energía renovable de origen marino poco conocida y estudiada. b) Es una tecnología cara por el momento actual, tanto desde el punto de vista de los costes de instalación como de los de mantenimiento. c) No se puede generalizar su implantación, por lo que su techo de potencia vendría dado por los mejores enclaves para llevar a cabo dicho aprovechamiento energético. d) Su aprovechamiento tiene lugar en zonas que son de elevado tránsito marítimo, como en estrechos y en las desembocaduras de los ríos. 89

90 3.2.4 Energía de los gradientes térmicos Aprovechamiento térmico marino Como se ha comentado anteriormente, el aprovechamiento de la energía térmica del mar se realiza a partir de máquinas térmicas siguiendo un ciclo Rankine, que puede ser de varios tipos y que a continuación se comentan: Sistema de ciclo abierto En este caso el fluido de trabajo es el agua del mar, que al entrar en una cámara de vacío o en un evaporador se convierte en una mezcla de vapor húmedo a baja presión y de agua líquida. A la turbina le llega únicamente el vapor saturado seco, porque previamente es separado de aquélla. Posteriormente el vapor se dirige a un condensador, que puede ser de contacto (mezcla, obteniéndose agua templada para acuicultura) o de superficie (intercambiador de calor, obteniéndose agua dulce potable), donde se obtiene nuevamente agua líquida a una temperatura algo inferior que la temperatura del agua de entrada. El rendimiento de este sistema comentado anteriormente es muy bajo (aproximadamente del 7%), debido a la escasa diferencia de temperaturas entre el foco caliente y el foco frío, además de los consumos energéticos que son necesarios para el bombeo del agua fría a la instalación. En las figuras se muestran los esquemas de dos tipos de centrales maremotérmicas con evaporador en función del tipo de condensador y del destino del agua generada en el mismo. Esquema de instalación termomarina para producción de energía eléctrica y agua para agricultura. Esquema de una instalación termomarina para producción de energía eléctrica y agua dulce 90

91 En la siguiente figura se muestra también el esquema de un ciclo abierto, pero en este caso en lugar de un evaporador se dispone de una cámara de vacío. Ciclo abierto con evaporación controlada por contacto en cámara de vacío. Esquema de instalación maremotérmica de ciclo abierto Sistema de ciclo cerrado Se lleva a cabo un ciclo de vapor tipo Rankine, porque el fluido térmico de bajo punto de ebullición que se utiliza en el circuito secundario, se evapora y se condensa posteriormente, de tal manera que se acciona oportunamente la turbina. Al agua caliente de la superficie del mar se le hace pasar por un intercambiador de calor, donde cede éste al fluido (amoniaco, propano, etc., aunque es preferible el primero de ellos porque las temperaturas en el evaporador y en el condensador son bajas, y el amoniaco a esas temperaturas tiene una presión de vapor elevada), y se evapora a alta presión. El agua fría que es bombeada desde zonas profundas del mar, se la hace pasar también por otro condensador para licuar el vapor, reiniciándose nuevamente el ciclo descrito. 91

92 Esquema de central maremotérmica en ciclo cerrado Un tipo particular de este sistema es el denominado ciclo Kalina, que es un ciclo Rankine ligeramente modificado por la presencia de una mezcla de amoniaco y agua en un porcentaje de 60-40, respectivamente. Debido a la utilización de este sistema, la elevación de temperatura de la mezcla es más alta que la necesaria para condensar el amoniaco, por lo que las necesidades de agua fría se reducen, con la consiguiente reducción de inversión por tuberías que extraigan agua fría de las profundidades del mar. La mezcla de amoniaco y agua entra en el evaporador, donde se calienta por el contacto con el agua superficial del mar. La mezcla vapor-líquido resultante pasa al separador, facilitando la entrada del vapor en la turbina, y la fracción líquida se dirige al recuperador para participar en el calentamiento de la mezcla de entrada. Esquema de una instalación maremotérmica de ciclo cerrado. ( Posteriormente, el vapor que ya ha pasado por la turbina se mezcla con la fracción líquida fría anterior que ya ha pasado por el recuperador. La condensación oportuna del amoniaco se produce gracias a la acción de agua del mar fría que previamente ha sido bombeada de zonas profundas del mar. El resultante líquido se dirige al condensador caliente, desde donde es bombeado al evaporador, completándose así el ciclo. En la figura se presenta un esquema de una central maremotérmica con ciclo Kalina. 92

93 Esquema de central maremotérmica de tipo cerrado con ciclo Kalina. Si lo que se hace es comparar los sistemas abiertos con los cerrados, se pueden realizar una serie consideraciones: Sistemas híbridos Son aquellas instalaciones en las que se combinan tanto los sistemas abiertos como los cerrados, con el fin de obtener un rendimiento lo más elevado posible. El resultado final es la producción tanto de energía eléctrica como de agua dulce. En este caso, se toma el agua de la superficie del mar y se introduce en un evaporador, de tal forma que se evapora. El calor del vapor obtenido se emplea para vaporizar un fluido de trabajo que circula en un ciclo cerrado, y permite el accionamiento de una turbina. Posteriormente se condensa en el interior de un intercambiador, generando agua dulce desalinizada Ventajas e inconvenientes de los distintos ciclos VENTAJAS: a) El emplear agua en lugar de un fluido térmico, permite que los materiales empleados sean baratos. b) La salida es agua dulce que se puede emplear en aquellos lugares en los que haya escasez de este recurso. c) La cantidad de agua necesaria para satisfacer las mismas necesidades que para el caso de un ciclo cerrado, son menores, ya que al no tener calentador del fluido término, se ahorran las pérdidas correspondientes. d) El intercambiador por donde circula el fluido térmico en los ciclos cerrados, debe ser muy grande para permitir una importante cantidad de agua que genere suficiente energía, lo que encarece enormemente la instalación. INCONVENIENTES: a) Los efectos corrosivos del agua del mar son mayores en los ciclos abiertos que en los cerrados. 93

94 b) Es necesario en los ciclos abiertos realizar un tratamiento al agua del mar, así como desgasificarla. c) La turbina que es necesaria en los ciclos abiertos es mayor, ya que se emplea un vapor a menos presión que en el caso de los ciclos cerrados, donde se emplea un vapor a más alta presión y volumen Ventajas e inconvenientes VENTAJAS: a) Las centrales de este tipo utilizan una fuente de energía de manera inagotable y limpia. b) La generación de dióxido de carbono que pueda contribuir de manera directa sobre el cambio climático, se genera en muy pequeñas cantidades. c) Se puede generar con esta energía renovable tanto electricidad como agua potable desalinizada, hidrógeno, e incluso ser aprovechada el agua del fondo del mar rica en nutrientes en acuicultura. Esto es muy importante en aquellos lugares que poseen más recurso, ya que en ellos el agua dulce es un bien escaso, aunque a la vez, imprescindible. INCONVENIENTES: a) Los lugares donde se pueden llevar a cabo el aprovechamiento de este recurso renovable no son muy numerosos, ya que es preciso que se tenga una temperatura superficial del agua del mar elevada, una temperatura a cierta profundidad fría, un mantenimiento de dichas temperaturas durante la mayor parte del año, y además, que exista una profundidad importante a una distancia próxima a la costa. b) El coste de generación de electricidad es elevado si se compara con los costes de generación de otras energías renovables. c) El rendimiento de este tipo de instalaciones es muy bajo. d) Aunque existen ciertos datos de las experiencias pasadas con esta energía renovable, sería preciso la construcción de una instalación de cierta entidad para que a partir de ella se obtuvieran datos precisos extrapolables a otras instalaciones. e) Dependiendo de dónde y cómo se lleve a cabo la construcción de una instalación de este tipo, se pueden producir impactos importantes sobre el medio marino circundante. 94

95 3.2.5 Energía de gradiente salino Hay muchas características atractivas en la decisión del uso de la sal para producir energía.al igual que el resto de las energías renovables, y más en concreto las que estamos estudiando aprovechando el mar u océano, podemos destacar como principal ventaja su carácter renovable. Es evidente que no hay riesgo de quedarnos sin sal. El proceso de creación de energía no consume la sal, sólo la utiliza para forzar al agua a moverse. La energía osmótica producida tiene un impacto ambiental mínimo. El incremento de temperatura que se produce al crear la energía no supera el medio grado, lo cual no es relevante ni dañino para los organismos marinos. Respecto a las desventajas de nuevo el gran obstáculo es el costo. En comparación con otros procesos de producción de energía es muy caro, alrededor de 36 veces más cara que una central eléctrica convencional. También debemos superar problemas de ingeniería, debido a la inexperiencia en el sector. Resulta muy complicado construir una gran planta de base y en el mar a una profundidad de 110 metros, además es costosa la protección de la turbina y otros elementos de los organismos marinos. 95

96 3.3 Proyectos de energías marinas a nivel internacional Una vez que conocemos cada una de las posibilidades de obtener energía a partir del agua del mar, hemos estudiado sus diferentes tecnologías y sistemas de aprovechamiento y hemos valorado las ventajas e inconvenientes, vamos a realizar un recorrido internacional para saber dónde se han llevado a cabo experiencias con las diferentes energías, así como los lugares donde en el presente o en futuro, hay o va a haber algún tipo de instalación marina, respectivamente Instalaciones de tecnologías undimotrices Portugal Con tecnología de columna de agua oscilante (OWC), por ejemplo se tiene la instalación ya funcionando de 400 kw en la isla Pico, de Las Azores (Portugal), la cual se encuentra en la propia roca, próxima al mar. Se construyó en Central undimotriz en Isla Pico, Azores (Informe RTA 2010) El parque undimotriz de Aguçadoura, en Portugal, es el primero del mundo que utiliza flotadores anclados en alta mar para el aprovechamiento de la energía de las olas. La empresa propietaria de la tecnología PELAMIS, firmó en el año 2005 un acuerdo muy importante con un consorcio portugués, que se enmarca dentro del proyecto denominado Aguçadoura, y que consiste en la instalación inicialmente de tres Pelamis de 132 metros de largo y 750 kw cada uno, a una profundidad entre 43 y 47 metros. La idea es continuar con el desarrollo de esta tecnología y la instalación de nuevos Pelamis en las costas portuguesas, para que así se puedan tener 25 Pelamis a una profundidad entre 60 y 70 metros, de tal manera que se produzca tal cantidad de energía eléctrica que pueda abastecer a viviendas, evitando la emisión a la atmósfera de un total aproximado de toneladas de dióxido de carbono. 96

97 Parque undimotriz de Aguçadoura (Informe RTA 2010) También en dicho país se tiene el proyecto DOURO de la planta con tecnología OWC integrada en el nuevo dique de Oporto (en la desembocadura del río Duero), promovida por EDP (Electricidad de Portugal), el Instituto Superior Técnico de Lisboa y el Instituto Portuario de Transportes Marítimos, donde se instalarán tres turbinas de 250 KW cada una. Una planta piloto empleando la tecnología AWS se construyó en el año 2001 en Viana do Castello (Portugal), de una potencia máxima de 2 MW. El diámetro de la estructura es de 9,5 metros y la profundidad a la cual se instaló es de 43 metros. Otro sistema undimotriz en altamar con una potencia instalada de 2MW se instaló en 2006, como parque experimental, en Póvoa do Varzim. Utiliza la tecnología Archimede Wave Swing. En Figueira da Foz, se encuentran 8 unidads de 0,25 MW cada una de un proyecto experimental instalado en 2007 con la tecnología Aquaboy. En 2007 se concedió la autorización de conexión a la red eléctrica, para el proyecto en Foz do Douro, que intenta integrar la central undimotriz en uno de los muelles del puerto. Utiliza la tecnología de columna de agua oscilante con dos generadores de 500MW Escocia Con la tecnología OSPREY se llevó a cabo la instalación de una planta en Dounreay (Escocia), donde inicialmente se tenía una potencia de 2 MW, a 300 metros de la costa y en una zona de 14 metros de profundidad, pero en el año 1995 fue destruida por los temporales que se tuvieron en la zona donde se encontraba instalada. El proyecto LIMPET (Land Installed Marine Powered Energy Transformer), que se inició con la instalación de una planta piloto de 75 kw la cual estuvo funcionado 10 años, consta de un dispositivo de 20 metros de ancho y de 500 kw de potencia (en dos turbinas de 250 kw cada una), desarrollado por la Queen s University de Belfast y la empresa Wavegen de Reino Unido, instalado en la isla de Islay de Escocia, cuya electricidad generada podría abastecer a un total de 400 viviendas. La instalación al igual que la de Pico (Las Azores, Portugal), se encuentra en la propia roca, próximo al mar y es de tecnología de columna de agua oscilante. 97

98 Instalación asociada al proyecto LIMPET en Escocia ( A la vista de los ensayos realizados en Secia con la tecnología FWPV y de sus resultados, se prevé la instalación en Mu Mess, Islas Shetland, una planta de 1,5 MW de potencia, en una zona de una profundidad entre 50 y 80 metros y a una distancia de la costa de 500 metros Australia En Port Kembla (Australia), el proyecto que lleva el nombre del municipio donde se instaló, tiene una potencia total de 300 kw. La entrada de las olas es parabólica, con 40 metros de ancho, 20 metros de largo y una distancia focal de 5 metros. La central, que está apoyada sobre el fondo del mar, se encuentra unida a un rompeolas y puede producir la electricidad suficiente para satisfacer las necesidades de un total de 50 viviendas de la zona. Este mismo sistema al instalado en Port Kembla, se podría instalar off-shore, y la única diferencia sería que la estructura debería flotar sobre la superficie del mar y el anclaje de ésta debería realizar en el fondo del mar. Tecnología OWC Noruega Recreación de un dispositivo similar al utilizado en Australia. ( Con el convertidor Kvaerner como tecnología de aprovechamiento tenemos un ejemplo instalado en las costas noruegas de Bergen, construido en La potencia de la instalación es de 500 kw, y produce energía eléctrica suficiente como para abastecer a una aldea de cincuenta casas. 98

99 El prototipo empleando la tecnología TAPCHAN se instaló en la ciudad noruega de Toftestallen. Tenía una potencia instalada de 400 kw y un desnivel de 4 metros por encima del nivel medio del mar. La capacidad del embalse eran m3 y la longitud del canal eran 170 metros. Funcionó correctamente durante seis años, teniendo que sufrir posteriormente reparaciones Indonesia En Java (Indonesia), hay un proyecto en marcha de 1,1 MW de potencia. La superficie del embalse son m2 y el salto máximo son 4 metros.la tecnología utilizada para esta instalación corresponde a la variedad TAPCHAN Japón Hay que decir que los dispositivos PENDULOR que se han instalado para aprovechar la energía de las olas, son de pequeña potencia, y sirve como ejemplo el existente en la ciudad japonesa de Hokkaido de 5 kw de potencia, que lleva funcionando desde 1994, aunque reemplazó al que previamente en 1983 también se instaló en el mismo lugar. En la bahía japonesa de Gokasho, en una zona con profundidad de 40 m y a una distancia de la costa de 1,5 km, aproximadamente se encuentra un prototipo de la tecnología MIGHT WALE de dimensiones 50 metros de largo y 30 metros de ancho, con tres turbinas, una de 50 kw y dos de 30 kw. El dispositivo WAVE PLANE fue diseñado en el año 1994 y ensayado en Japón en el año 2002, pero no se tiene constancia de ninguna otra experiencia práctica Inglaterra En el año 2004 en la ciudad inglesa de Orkney, donde se encuentra el Centro Europeo de Energía Marina, se instalaron tres dispositivos PELAMIS de 250 kw de potencia unitaria. Instalación en funcionamiento con tecnología PELAMIS. ( En el año 1974 se instalaron varios prototipos con la tecnología BALSA DE COCKERELL de 2 MW de potencia de dimensiones 50 metros de ancho y 100 metros de largo, al sur de Inglaterra, que posteriormente se retiraron. 99

100 Gales Recientemente, la empresa propietaria de la tecnología WAVE DRAGON, ha firmado un acuerdo para el desarrollo de un proyecto demostrativo de producción de energía eléctrica a partir de este sistema, que consta de la instalación de una planta de 7 MW en el Oeste de Gales, cerca de Milford Haven, y que suministrará energía eléctrica para un total de viviendas. Posteriormente se materializará un proyecto de una instalación de 77 MW, formada por 11 unidades y generando la cantidad de electricidad necesaria para abastecer a hogares, siendo para ello una superficie necesaria de 5,5 km2, equivalente al 75% de la requerida para un parque eólico off-shore de la misma potencia Dinamarca Un prototipo de 20 kw de potencia con la tecnología WAVE DRAGON a escala 1:4,5, de 57 metros de ancho y de 261 toneladas de peso, se instaló en el año 2003 en las costas danesas de Nissum Bredning, en el mar del Norte, a una profundidad aproximada de 20 metros. La potencia del dispositivo a escala 1:1 sería de 3,8 MW. Un ejemplo de la tecnología BOMBA FLOTNTE SUECA se encuentra instalado en las costas danesas de Hanstholm, desde el año Suecia A finales de la década de 1980, se llevó a cabo la construcción de una planta piloto FWPV de 110 kw de potencia, basada en esta tecnología y ubicada en la costa Oeste de Suecia, cerca de Estocolmo Irlanda En el año 1996 se instaló en la costa irlandesa de Kilbaha, un dispositivo de BOMBA FLOTANTE MCCABE que permitía generar m3 de agua dulce, con olas de 2 metros de altura Estados Unidos En el año 2003 en la Bahía de Maca (Estados Unidos) se instaló un dispositivo AQUABOY. La potencia nominal del dispositivo eran 250 kw, el diámetro de la boya 6 metros, la longitud del tubo 30 metros, y la profundidad del lugar donde se encontraba 50 metros. En los inicios de 1997, se llevaron ensayos con esta tecnología OPT en los océanos Atlántico y Pacífico. En los años 2004 y 2005 se construyeron sendas instalaciones empleando esta tecnología en la costa de Oahu de la Isla de Hawai y en New Jersey, respectivamente, ambas en Estados Unidos. 100

101 3.3.2 Instalaciones de tecnologías mareomotrices Francia Central de La Rance Es una instalación que se comenzó a construir en el año 1961, y que lleva en explotación desde 1966, ubicada en la Bretaña francesa, en la ría del Rance. Es la más antigua y potente de las pocas plantas mareomotrices en el mundo. Se trata de una instalación del tipo de doble efecto, y en donde se puede llevar a cabo también almacenamiento por bombeo. La amplitud de la marea en esta zona es de 13,5 metros, aproximadamente, y el volumen de agua de mar que puede penetrar en el estuario alcanza los m3/s. La superficie del estuario limitada por el dique es de 22 km2, y su capacidad de almacenamiento de agua es de 184 millones de metros cúbicos entre pleamar y bajamar. El dique que se construyó al efecto tiene una longitud de 700 metros de largo, con 24 metros de ancho y 27 metros de alto (15 sobre el nivel medio del mar). En él, existen 6 compuertas de 15 metros de longitud cada una y 10 metros de altura. También hay en el dique una esclusa que permite la navegación para pequeños barcos entre el mar y el río. En el propio dique se encuentran todos los elementos necesarios para que la central funcione: generadores eléctricos, talleres de reparación, turbinas, etc. Respecto a estas últimas, se puede decir, que hay un total de 24 de tipo bulbo reversibles de 10MW de potencia y caudal máximo 275 m3/seg en turbinaje cada una. La cantidad de energía eléctrica neta producida al cabo de un año viene a ser de aproximadamente 550 GWh (500 GWh en turbinaje directo y 50 GWh en turbinaje inverso), lo que equivale aproximadamente a un total de barriles de petróleo, cifra nada desdeñable tampoco para el cambio climático. La cantidad de energía eléctrica consumida en el bombeo es de 65 GWh, aproximadamente, un 10% de la generada. Central mareomotriz de La Rance (Informe RTA 2010) 101

102 Rusia Central de Kislaya Puesta en servicio en 1968 como planta piloto para ser posteriormente ubicada en Penzhinsk, se trata de una instalación que se encuentra ubicada en la bahía de Kislaya, en el mar de Barentz, Rusia. Posee una amplitud media de 2,4 metros (entre 1,1 y 4metros), y el embalse es de 1,1 km2. Posee dos turbinas de tipo bulbo de 4 MW, por lo que la cantidad de energía eléctrica generada es de poca importancia cuantitativa Estados Unidos Central de la bahía de Fundy Es una instalación ubicada en el río Anápolis, en la frontera de Estados Unidos y Canadá, donde se alcanzan amplitudes de marea superiores a las comentadas para Rance, cercanas a 15 metros. En ella hay un dique de 46,5 metros de longitud y 30,5 metros de altura. Hay una única turbina instalada de 18 MW de potencia del tipo Straflo, cuyo consumo es de 408 m3/seg, y sólo puede girar en un único sentido China Hay varias instalaciones en funcionamiento en China, construidas en 1961 y 1980, con amplitudes de marea de 7 y 7,1 metros, superficie embalsada de 1,8 y 2 km2, y potencia instalada 1,2 y 3,2 MW, respectivamente Instalaciones en proyecto Proyecto de las Islas Chausey Ubicada la instalación en la bahía de Saint Michel, Francia, donde la amplitud de la marea es de 15 metros, se tendrían diques de 55 km de longitud, con alturas entre 30 y 40 metros, y donde se tendrían dos estanques de km2 cada uno, generando en total entre 30 y 40 TWh/año de energía eléctrica. Se instalarían 300 grupos de 40MW cada uno, lo que permitiría producir 27 millones de MWh/año. Debido a la elevada inversión necesaria, a la duración de la construcción de toda la infraestructura necesaria (10 años aproximadamente), y al elevado impacto ambiental generado, se desechó esta opción por el elevado coste que tendría el kwh generado Proyecto de la bahía Lumbovsky Estaría ubicada en la costa de la Península de Kola, entre el mar Báltico y el mar de Barentz, Rusia, en donde se tiene una amplitud de marea de 7 metros. En este caso, se construirían dos diques de 7 km de longitud total, 22 compuertas y 60 turbinas de tipo bulbo axial de 6 MW cada una. 102

103 Proyecto de la Bahía Mezem En el entorno del proyecto anterior, con una amplitud de marea de 9 metros, un dique de 17 km de longitud, un embalse de km2, una potencia instalada de MW y una producción anual de 32 millones de MWh/año Proyecto de la Bahía de Tugur Situada en el mar de Ochotsk, Rusia, su amplitud de marea es de 8 metros. La potencia a instalar sería de aproximadamente MW, con un embalse de km2 y un dique de 36 km de longitud, lo que implicaría la producción aproximada de 20 TWh/año Proyecto de la Bahía de Penzhinsk También ubicada en la zona comentada para la instalación anterior, en este caso se tienen amplitudes de marea superiores a los 13metros. En este caso, se han propuesto dos opciones: en una de ellas el dique es de 31,5 km, con una potencia instalada de MW y un embalse de km2; en la segunda opción planteada, el dique tendría 72 km de longitud, un embalse de km2 y una potencia total instalada de MW Proyecto de la Bahía de Fundy Como se ha comentado anteriormente, hace de frontera entre Estados Unidos y Canadá. Por lo que respecta a la parte canadiense, en Minas Basin, se ha proyectado en una zona donde la amplitud media de la marea es de 12 metros, la instalación de una central de MW de potencia, con turbinas de tipo Straflo, para un caudal de m3/seg. Por otra parte, en la parte americana, Estados Unidos, ha proyectado llevar a cabo una instalación de 12 MW con dos turbinas de 6 MW de potencia cada una. En Canadá hay otras zonas donde también se pueden llevar a cabo proyectos de aprovechamiento de la energía de las mareas. En Ensenada Walcott, hay una amplitud de marea de 7 metros, una superficie de embalse de 260 km2, y una potencia estimada de MW. En Cobequid, hay una amplitud de marea de 12,4 metros, un embalse de 240 km2 de superficie y una potencia estimada a instalar de MW. En Cumberland, hay una amplitud de marea de 10,9 metros, una superficie de embalse de 90 km2 y una potencia estimada a instalar de MW. En Shepody, existe una amplitud de marea de 10 metros, una superficie de embalse de 115 km2 y una potencia estimada de MW. Respecto a Estados Unidos, en Turnagain Arm hay una amplitud de marea de 7,5 metros, una superficie para el embalse de km2 y una potencia estimada para instalar de MW. 103

104 Proyecto en el estuario del Severn En Reino Unido, cerca de la ciudad de Bristol, existe una amplitud de marea de 16 metros, donde a partir de la construcción de un dique de 16,3 km de longitud que una Brean Down y Lavernok Point, permitiría tener un embalse de 500 km2, de tal manera que se podría tener una potencia total de MW, como consecuencia de la instalación de 216 turbinas de tipo Straflo de 40 MW cada una, produciendo anualmente una cantidad de energía de 14,4 TWh/año. Este proyecto está actualmente algo parado, fundamentalmente por el importante impacto ambiental que ocasionaría esta central. En Reino Unido también se han estudiado otras posibles ubicaciones para tener centrales mareomotrices. Lugares como Loughor con una potencia de 5 MW; Wyre con 64 MW, amplitud de marea de 6 metros y superficie de embalse de 5,8 km2; Conwy con 33 MW, amplitud de marea 5,2 metros y superficie de embalse 5,5 km2; Mersey con 700 MW, amplitud de marea 6,5 metros y superficie del embalse 61 km2; y Duddon con 100 MW, amplitud de marea de 5,6 metros y superficie del embalse 20 km2, son ejemplos de posibles lugares donde se puede producir electricidad procedente de las mareas Proyecto del Golfo de San José En Argentina, en el golfo de San José la amplitud de la marea que se tiene en la zona es de 5,9 metros, el intervalo entre pleamar y bajamar es de 5 horas, la superficie del embalse 778 km2, y la potencia instalada serían MW. Existen también otros proyectos en Argentina en lugares como Golfo Nuevo, donde la amplitud de la marea es de 3,7 metros, la superficie de embalse es de km2, y la potencia a instalar serían MW. En Río Deseado, la amplitud de la marea es de 3,6 metros, la superficie de embalse es de 73 km2, y la potencia estimada de 180 MW. En Santa Cruz, hay una amplitud de marea de 7,5 metros, una superficie de embalse de 222 km2, y una potencia estimada de MW. Finalmente, en Río Gallegos, hay una amplitud media de la marea de 7,5 metros, una superficie del embalse de 177 km2, y una potencia estimada de MW Otros proyectos internacionales En Australia, en la bahía de Securit, hay una amplitud de marea de 7 metros, una superficie para el embalse de 140 km2, y una potencia estimada de MW. En la India, los golfos de Khambat y Kutch son lugares aptos, donde las amplitudes de marea existentes son 6,8 metros y 5 metros, respectivamente, así como una potencia estimada para cada uno de ellos de MW y 170 MW, respectivamente. En Corea, en Garolim hay una amplitud de marea de 4,7 metros, una superficie para el embalse de 100 km2 y una potencia estimada para instalar de 400 MW. 104

105 3.3.3 Instalaciones de tecnologías de corrientes marinas A finales del siglo XX y a comienzos del siglo XXI, se han llevado a cabo la mayoría de los proyectos más importantes de energía a partir de las corrientes marinas. Fue a finales del año 1990, cuando en el estrecho de Messina (Italia) se desarrolló un prototipo de 130 kw de potencia y palas de 6 metros de diámetro, que empleaba una turbina tripala de flujo cruzado tipo Kobold, montada sobre una estructura flotante y sujeta al fondo del mar. La producción de energía eléctrica era independiente al sentido de la corriente. En 1994 se llevó a cabo la instalación en Loch Linnhe (Escocia), de un rotor de tipo axial flotante de 3,5 metros de diámetro, que con una velocidad de 2,25 m/seg, se alcanzó una potencia de 15 kw. Entre 1994 y 1995, en las proximidades de las Islas Orkney y Shetland, presentes en Reino Unido, se valoró la posibilidad de tener una instalación de aprovechamiento de corrientes marinas. Para ello se dimensionaron unas turbinas de aproximadamente 200 kw de potencia, con un diámetro de 15 metros y un factor de carga entre el 45% y el 55%. Asimismo, se determinó también el coste energético de cada unidad generada. En el año 2002 se instaló en la ciudad escocesa de Yell Sound (Islas Shetland), un prototipo de 150 kw de potencia y que genera electricidad con corrientes de 2 m/seg. Se trata de un dispositivo en forma de ala de avión de 20 metros de ancho y 24 metros de alto, que oscila con las corrientes marinas variando su ángulo de inclinación de manera ascendente y descendente, lo que posibilita accionar unos cilindros hidráulicos con aceite a presión, el cual se dirige a un motor conectado a un generador. Como la producción de energía eléctrica es en forma continua, posteriormente y ya en tierra, se transforma a corriente alterna. Recreación de un sistema de generación eléctrica a través de las corrientes marinas por compresión hidráulica. ( Entre 2003 y 2004 se instaló en Lynmouth, en el estuario inglés del Severn, una turbina bipala de 0,3 MW y un diámetro de 11 metros, conocido como proyecto Seaflow. La torre se encontraba anclada al fondo del mar, de tal forma que para el mantenimiento era necesario el ascenso de las palas. La particularidad de esta 105

106 instalación, es que el rotor se puede girar completamente, para que las palas estén siempre de manera frontal a la dirección y sentido de la corriente. Posteriormente, en el año 2006 se comenzó la segunda fase del proyecto, mediante la instalación de un rotor bipala de 16 metros de diámetro, pudiendo producir un total de 1 MW y funcionamiento en los dos sentidos de la corriente marina. La tercera fase del proyecto consistiría en tener un parque de turbinas para aumentar la potencia instalada. De cara a un futuro, existe un proyecto francés denominado Hydrolienne, que prevé la instalación de turbinas en la costa de Bretaña (un parque de MW de potencia en el Raz de Sein, otroparque de MW en Fromveur y un tercero en Raz Blanchard de MW). Si se tiene en cuenta el conjunto de los tres parques marinos, se tendría un total de turbinas de 16 metros de diámetro cada una, que generarían tal cantidad de energía eléctrica que sería equivalente a la producción energética de tres centrales nucleares de Francia. Cada una de las turbinas tendría 6 palas y estarían ubicadas en el fondo del mar a una profundidad entre 20 y 40 metros, en zonas con corrientes de 2 m/seg. Asimismo, existen otra serie de proyectos como el denominado Openhydro en la bahía de Fundy, donde se empleará una turbina tipo Straflo, comentada en el capítulo de energía mareomotriz. Instalación del proyecto SEAFLOW desarrollado en tierras inglesas entre 2003 y ( Se ha diseñado también en los Estados Unidos una turbina específica para aquellas zonas en las que exista la Corriente del Golfo. Se trata de turbinas de 30 metros de diámetro con rotores fabricados en fibra de vidrio y una potencia de 3 MW. 106

107 3.3.4 Instalaciones de tecnologías termomarinas Actualmente, tal y como se comentó en el apartado de Historia de esta energía renovable, hay alguna experiencia en el mundo de aprovechamiento de la energía existente a partir de los gradientes térmicos, aunque hay que decir que de escasa representatividad. El lugar donde mayores desarrollos se ha tenido respecto a esta energía renovable es Estados Unidos, principalmente en las Islas Hawai. En ellas se llevó a cabo la construcción de una planta denominada OTEC, de 1 MW de potencia. Tampoco hay que menospreciar a Japón, donde se construyó una planta de 1 MW en la isla de Nauru. No siendo eso, tampoco es que haya a la vista la construcción de alguna central maremotérmica importante, no implicando que no se puedan realizar nuevos desarrollos como los iniciados en Japón. 107

108 3.3.5 Evaluación del uso y potencial de las distintas energías Situación en Europa de la energía undimotriz En dicha región, un documento importante que hay que considerar y estudiar con detenimiento es el titulado Energía para el futuro: fuentes de energía renovables. Libro Blanco para una Estrategia y un Plan de Acción Comunitarios, publicado en el año El objetivo global que se consideró en el momento de la publicación del documento anterior, era duplicar la cuota de las fuentes de energías renovables y llegar al 12% en el año La energía de las olas, pertenecía a un grupo que no tenían importancia en esos años, más aun cuando se decía, que a pesar de existir otros tipos de energía renovables como la energía generada por el oleaje, entre otras, no tenían mercado en la Unión Europea. Pero en esos momentos ya se pensaba que podían tener interés esas energías minoritarias, y prueba bien evidente de esto es que se dijo que algunas de esas tecnologías indudablemente ofrecerán un potencial significativo en el futuro. Partiendo de los estudios realizados en Europa sobre el potencial teórico disponible de la energía del oleaje, en la tabla 2.1 se muestran los valores más importantes para los países europeos que más destacan en la materia, diferenciando de los proyectos que se llevan a cabo en la costa (on-shore) o cerca de ella (near-shore), de los que se realizan a mar abierto u off-shore. A la vista de los resultados expuestos, se puede ver cómo Reino Unido es el país que más potencial por metro lineal posee, de ahí que sea un país pionero y a la cabeza en las investigaciones llevadas a cabo con esta tecnología. Alemania, es de todos los países mostrados, el que menor potencial tiene tanto para proyectos en costa o cerca de ella, como para los que se encuentren en mar abierto. Por lo que respecta a España, hay que decir que se encuentra en una situación intermedia de entre todas las mostradas. PAÍS ON SHORE-NEAR SHORE OFF SHORE ALEMANIA DINAMARCA ESPAÑA FRANCIA GRECIA IRLANDA ITALIA PORTUGAL REINO UNIDO Potencial energético lineal procedente del oleaje en diferentes países europeos en función de la ubicación de los dispositivos en kw/m. En cualquier caso, sea el país que sea, el potencial de energía es máximo en mar abierto, perdiendo energía las olas al acercarse a la costa, demostrándose también sobre la base de los datos expuestos en la tabla. 108

109 PROFUNDIDAD (m) POTENCIA DISPONIBLE (GW) ENERGÍA DISPONIBLE (TWh/año) POTENCIA RECUPERABLE (GW) ENERGÍA RECUPERABLE (TWh/año) LÍNEA DE < 30 < 262 0,2 1,75 COSTA TOTAL ,2 236,75 Potencia y energía en las costas de Europa según la profundidad En la siguiente figura se muestra el último estudio realizado por eurobserv-er en el año 2009 en la que se detallan las unidades instaladas de cada tecnología en los distintos países de la Unión Europea. Unidades instaladas de energía marina en la UE (EurObserv ER09) Como se puede comprobar en la figura, Francia, Reino Unido, Dinamarca y Portugal son los principales países en energía marina en Europa. 109

110 Situación en Europa de la energía mareomotriz En Europa no se tiene establecido un potencial de este tipo de energía, así como tampoco en España, ya que en la primera tiene más importancia las olas, y en la segunda debido al escaso recurso existente Situación en Europa de la energía de las corrientes marinas Respecto a Europa, se puede decir que fue en los años cuando se realizó el Proyecto UE-Joule Cenex, cuyo objetivo básico era la evaluación del recurso energético de las corrientes en Europa y la determinación del coste de la energía eléctrica producida sobre la base de factores como el tamaño, el período de vida, el tipo de interés, los costes de operación y mantenimiento, así como sobre el factor de capacidad. Recreación del sistema denominado STINGRAY para corrientes marinas. ( Situación mundial de la energía maremotérmica Sólo en unos determinados lugares del mundo, se puede llevar a cabo el aprovechamiento de este recurso renovable. Como ya hemos comentado, la extracción de agua fría suele realizarse desde profundidades aproximadas de metros. Los países de África, América Latina y Caribe, los del Océano Pacífico e Índico y las Islas del Pacífico serán los más favorables para esta tecnología con diferencias de temperatura variantes entre la superficie y 1000 metros de profundidad (20 25)ºC. La distancia entre el recurso y la costa estaría entre 1km y 10km como máximo. 110

111 Capítulo 4 Análisis del estado de las tecnologías de aprovechamiento de la energía del mar en España 4.1 Planes estratégicos Planes nacionales Como ya hemos visto en el segundo apartado del proyecto, las tecnologías renovables con aprovechamiento de la energía del mar han sido incluidas por primera vez dentro del Plan de Acción Nacional de Energías Renovables pasando a formar parte del mix energético. En este sentido, España trabaja para convertirse en un referente y líder mundial en esta energía del futuro como ya lo es en otras renovables. La Directiva Europea de energías renovables aprobada en Diciembre de 2008, contemplaba objetivos obligatorios de consumo de renovables en el año 2020 para la Unión Europea y para cada uno de los Estados Miembros y la elaboración por parte de éstos de planes de acción nacionales antes del 30 de Junio de Con este horizonte, el IDAE comenzó en 2008 los estudios para un nuevo Plan de Energías Renovables (PER) de aplicación en el periodo Entre las líneas generales que se presentarán en el futuro PER destaca que el nuevo plan deberá profundizar en el desarrollo de áreas maduras más consolidadas e incorporará otras nuevas o apenas desarrolladas como la geotermia y la energía de las olas. Se remarcarán aspectos como por ejemplo: la coordinación con la futura Ley de Eficiencia Energética y Energías 111

112 Renovables, el impulso a la I+D+i y la necesidad de realizar un amplio abanico de estudios previos (recursos, barreras tecnológicas, costes y beneficios, ocupación del territorio, integración de la electricidad renovable en la red eléctrica, etc.) En el caso de la energía de las olas se contempla la realización de un estudio sobre su potencial energético en las costas españolas. Aunque es cierto que las regiones marítimas europeas tienen un potencial muy importante para la instalación de energías renovables marinas, la asociación europea de energías oceánicas (EOEA) afirma que los objetivos de la UE para 2020 no podrán ser cumplidos con los niveles actuales de crecimiento y de inversión. Esta situación se hace más compleja para proyectos I+D+i que además debe contar con solvencia y garantizar rentabilidad. A inicios del año 2005 se puso en marcha el PSE-MAR (Proyecto Singular y Estratégico-Energías Marinas), denominado OCEANTEC, liderado por la Corporación Tecnológica privada del País Vasco TECNALIA, donde los agentes tecnológicos son la propia TECNALIA, la UPC (Universidad Politécnica de Cataluña) y el CETMAR (Centro Tecnológico del Mar); los propietarios de tecnología y patentes son también TECNALIA, HIDROFLOT que tiene desarrolladas varias patentes, y PIPO SYSTEMS que tiene la patente del primer sistema de múltiple captación y transformación complementada. En los momentos actuales Iberdrola Ingeniería y Construcción junto con otras diecinueve empresas y veinticinco centros de investigación españoles, lidera un consorcio, que desarrollará el mayor proyecto mundial de I+D+i sobre energías renovables oceánicas CENIT-E OCEAN LIDER El proyecto CENIT-E Ocean Lider, es una ambiciosa iniciativa tecnológica promovida por un consorcio de empresas con una alta capacidad en investigación, que afronta el desafío de generar y crear el conocimiento y las tecnologías necesarias para el aprovechamiento eficiente e integral de las energías oceánicas renovables. Conocimiento y tecnologías que permitirán, durante los próximos tres años, el desarrollo de nuevas instalaciones; dispositivos; estructuras; vehículos; buques y sistemas de caracterización de emplazamientos; y generación, distribución y transporte de la energía eléctrica captada de los océanos, que permitan su aprovechamiento sostenible y la implantación de novedosos modelos inteligentes de gestión y explotación de dichas fuentes energéticas preservando el medio ambiente marino y la seguridad de la vida humana en el mar. El consorcio del proyecto CENIT-E OCEAN LÍDER, está formado por 20 empresas y está liderado por IBERDROLA INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN, contando con la colaboración de 25 Organismos de Investigación, entre los que se incluyen la Universidad Carlos III de Madrid. Ocean Líder cuenta con un presupuesto alrededor de los 30 millones de euros y ha recibido una subvención cercana a los 15 millones de euros por parte del Centro para el 112

113 Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) y del Fondo Estatal de Inversión Local y ha sido apoyado por el Ministerio de Ciencia e Innovación. Asimismo, y dado su carácter estratégico, esta iniciativa ha sido seleccionada junto con otras diecisiete, de entre cuarenta y nueve presentadas, para su financiación dentro del subprograma CENIT-E del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica. De cumplirse las expectativas, los resultados del Ocean Líder tendrán un gran impacto económico, social y medioambiental y permitirán a España mantener el liderazgo mundial en el ámbito de energías renovables, favoreciendo la generación de empleo cualificado y potenciando la lucha contra el cambio climático. Además se pretende obtener un efecto catalizador en el desarrollo de las nuevas energías oceánicas mediante su integración con una forma de energía mucho más madura en la actualidad, como es la energía eólica marina Planes de las principales regiones en la energía marina País Vasco La política energética vasca comienza en los años 80, creando la agencia Ente Vasco de la Energía en 1982, orientada al fomento del ahorro y de la eficiencia energética, a la diversificación, sobre todo mediante la potenciación de infraestructuras gasistas, y al impulso de las energías renovables. Constituye una región muy dependiente energéticamente del exterior, de fuerte demanda por la alta densidad de población y potente implantación industrial, pero de escasos recursos energéticos naturales. A partir de 1995 se incorporan recursos como el biogás de vertedero, la energía solar, y la energía eólica. La estrategia energética actualmente vigente, , toca este año a su fin y ha estado basada en el uso racional y eficiente de la energía y en el pleno desarrollo del potencial de energías renovables. Con un presupuesto de 1083 millones de euros, uno de sus objetivos ha sido el de incrementar en 10 años la participación de las energías renovables del 4% al 12%, habiéndose elevado la tasa únicamente hasta el entorno del 5%, lo que ilustra la dificultad de la empresa. La cuota del petróleo ha descendido del 50% en 2000 al 39% en 2008, y el gas natural ha subido del 21% al 44% en el mismo periodo. Para las energías marinas la estrategia actual se fijó un objetivo que, partiendo de cero pudiera alcanzar 5 MW en 2010, con una inversión de 15 millones. Actualmente se trabaja en la nueva estrategia , que defina los nuevos objetivos energéticos y líneas de actuación, y donde se dotará a las energías marinas de una visibilidad y una planificación de objetivos e inversiones. En cuanto al fomento del ahorro y de la eficiencia energética, la Estrategia Energética Vasca vigente se ha trazado como objetivo la profundización en las actuaciones en eficiencia energética en todos los sectores, con la finalidad de reducir el consumo energético en términos globales y la intensidad energética, de conformidad con los 113

114 objetivos establecidos en la Unión Europea. El objetivo fijado es la consecución de un nivel de ahorro energético del 15%, incorporando medidas que permitan alcanzar un ahorro energético anual de tep Cantabria Cantabria ha adoptado un Plan de Gobernanza que incluye un enfoque estratégico para combatir el cambio climático y para desarrollar las energías renovables. Este documento constituye la base de la política de promoción de las energías limpias en general. No obstante, este plan no incluye de manera explícita las energías marinas, sin que ello suponga un freno a su desarrollo Galicia El Parlamento de Galicia creó en 1999 el Instituto Energético de Galicia (INEGA), con la vocación de preparar las iniciativas y programas para desarrollar y consolidar los enfoques energéticos de la región. En la actualidad, el Plan Energético de Galicia se encuentra en fase de borrador, siendo uno de sus principales objetivos la mejora continua del sector energético gallego en coordinación con las restantes estrategias y planes institucionales sectoriales, según criterios de desarrollo sostenible. La potencia eléctrica instalada en Galicia ha alcanzado, en julio de 2009, los MW. Aproximadamente el 39,5 % de esta potencia corresponde a instalaciones inscritas en régimen especial; cabe destacar la importancia del recurso eólico con un parque de generación instalado de 3.173,72 MW. Esta región ha concentrado sus esfuerzos en la creación de un entorno de investigación destinado a facilitar la implantación de las energías renovables. Algunas iniciativas destacables, directamente relacionadas con el ámbito marino, son el Centro Tecnológico del Mar (CETMAR), que contribuye al desarrollo sostenible de la pesca y se interesa por todos los usos del mar desde una perspectiva de explotación de la energía, así como el Atlas de olas de Galicia realizado por METEOGALICIA. A este dispositivo, hay que añadir un entorno privado activo; entre otros, Norvento Enerxía tiene previsto realizar importantes inversiones en el desarrollo de las ERM. 114

115 4.2 Emplazamientos disponibles Con el precio del petróleo por encima de los 100 dólares el barril y con el impacto medioambiental por la emisión de CO2 al límite de lo razonable, las energías renovables se abren paso. Tras la eólica, coinciden los expertos, le tocará el turno a las renovables marinas, que pasan por la instalación de molinos y bases flotantes en el mar. Y ahí, el potencial de la costa gallega la sitúa al frente del litoral español y europeo, solo superado por el de Inglaterra y Escocia. Claro que su futuro desarrollo requiere, además de grandes inversiones, solventar el presumible choque de intereses con otros sectores como el pesquero, que observa con recelo el impacto de los parques eólicos en los recursos marinos. El atlas, realizado por el Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria por encargo del IDAE, incluye la caracterización espacial del flujo medio de energía (magnitud y dirección) desde profundidades indefinidas hasta la costa, con una alta resolución y teniendo en cuenta su variabilidad temporal a distintas escalas: mensual, estacional, anual e interanual. Si estudiamos el recurso de la energía del oleaje valorando la potencia media anual, comprobamos que las zonas más propicias, con mayores potencias en KW/m, corresponden con la costa gallega del Noroeste de España (Coruña), bañadas por el Océano Atlántico, alcanzando valores entre KW/m. En la zona Norte, el Mar Cantábrico proporciona unas potencias medias anuales entre KW/m en las Comunidades Autónomas de Asturias, Cantabria y País Vasco y en la provincia gallega de Lugo. El Mar Mediterráneo, a lo largo de las costas Sur y Sureste españolas, y también la costa balear, no alcanza valores tan importantes como los conseguidos en el Mar Cantábrico y Océano Atlántico. Se puede observar que en un gran porcentaje de los kilómetros de dichas costas tendremos una media entre 2-4 KW/m, pudiendo alcanzar en algún punto concreto intervalos de 6 8 KW/m. Tampoco el Atlántico en Huelva ni Cádiz obtiene energías destacadas comparándolas con otras zonas. 115

116 Atlas del potencial anual medio eólico (Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria) El Océano Atlántico convierte a las Islas Canarias en uno de los puntos de mayor posibilidad de aprovechamiento energético. Es una de las zonas más destacadas en España con valores, en las caras Norte de las islas, de KW/m de potencia media anual. Atlas del potencial anual medio eólico en las Islas Canarias (Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria) Si analizamos las características del oleaje según la época del año tendremos valores extremos en las estaciones de verano e invierno: alcanzando los mejores resultados en los meses de invierno y otoño, y los menos favorables en verano y primavera. 116

117 En la siguiente imagen se muestran los resultados obtenidos en los meses de invierno. De nuevo los valores más altos son los de la costa gallega con intervalos entre KW/m y los de la costa cantábrica entre KW/m. Atlas del potencial eólico en invierno (Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria) En las Islas Canarias se mantienen unos valores muy aproximados a la media anual. Se da la característica que, en esta zona, tenemos datos con una alta regularidad, muy parecidos en todos los meses del año, a excepción de la estación de verano, como ya veremos más adelante. Atlas del potencial eólico en invierno en las Islas Canarias (Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria) 117

118 En oposición a la estación estudiada anteriormente tendremos los meses correspondientes al verano. Alcanzando los mínimos de potencia aprovechable. En el Noroeste podemos llegar hasta 13 Kw/m y en el Norte a los 10KW/m. En las Islas Baleares no se superan los 4 KW/m. Atlas del potencial eólico en verano (Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria) Como ya habíamos comentado antes, en verano en las Islas Canarias sí que se muestra un descenso considerable pudiendo obtener un máximo de 10 KW/m en las zonas más propicias. Atlas del potencial eólico en verano en las Islas Canarias (Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria.) Apoyándonos en el estudio realizado por Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria, podríamos concluir que los emplazamientos más propicios para instalar nuestras centrales de generación de energía con tecnología de aprovechamiento undimotriz o de olas, sería en primer lugar la costa de las provincias 118

119 gallegas de Lugo y Coruña, seguidas de Asturias, Cantabria, País vasco, las Islas canarias y, la también provincia gallega, Pontevedra. Parece evidente conseguir mayores rendimientos y potencias en zonas más alejadas a la costa y en los meses invernales. En lo concreto al resto de las tecnologías marinas que ya hemos estudiado, no merece un estudio exhaustivo su idoneidad en cuanto a emplazamientos posibles en España debido a las características de la geografía española y las necesidades de estas tecnologías. Con referencia a la energía mareomotriz, el Cantábrico ofrece ciertas posibilidades, si bien la amplitud de las mareas no resulta suficiente (tiene un máximo de cuatro metros). En Galicia, la ría de Vigo tiene mejores perspectivas. Con relación a la maremotérmica, la zona de Canarias constituye el emplazamiento más adecuado. 119

120 4.3 Barreras medioambientales, técnicas y económicas Como en muchas otras energías renovables, las plantas de aprovechamiento de la energía marina no producen emisiones durante el proceso de generación de electricidad, pero sí podrían existir emisiones en el proceso previo asociadas a la construcción de la planta. A pesar de los esperanzadores proyectos, la energía proveniente del mar está aún lejos de ser una realidad útil. La red WaveNet, creada por la Comisión Europea en EL año 2000 y compuesta por académicos, industrias y centros de investigación de países europeos, publicaba un estudio en el que explicaba que el desconocimiento de los ciudadanos es una de las trabas que impide su desarrollo y actúa como obstáculo para su expansión. El informe detallaba también algunas consecuencias negativas que podrían originarse en esta producción energética, como el ruido, el riesgo de colisión con barcos, el impacto visual y posibles cambios en la estructura de los sedimentos del agua. Por ello, destacaba la necesidad de continuar las investigaciones para lograr que estas tecnologías resulten más competitivas Barreras medioambientales Por lo tanto es importante considerar que el impacto medioambiental que la planta puede ocasionar en el entorno marino en que se instala nos provocará dificultades y trabas para la implantación de alguna de las tecnologías productoras de energía. Veamos algunos de estos posibles impactos: - En el entorno hidrodinámico: las plantas de aprovechamiento de la energía del mar podrían actuar como protección de la costa y cambiar los patrones de los sedimentos, lo que requiere seleccionar el lugar cuidadosamente para encontrar un emplazamiento lo menos perjudicial posible. - Pesca: la pesca es una actividad económica de la que ningún Estado quiere prescindir. La implantación de aerogeneradores, hidrogeneradores o dispositivos undimotrices presenta riesgos de perturbación tanto de las zonas en las que tradicionalmente faenan los pescadores, como de las zonas de desove y de cría. De hecho, los marineros y pescadores se mantienen muy alerta, tanto más cuanto que su actividad está amenazada por la disminución del recurso. Pero la dificultad procede en gran medida de la incertidumbre sobre las interacciones entre pesca y explotación de las energías marinas y sólo la observación sostenida durante un cierto tiempo podrá aportar respuestas. - Las plantas como hábitats artificiales: las plantas podrían atraer y promover poblaciones de distintas criaturas marinas, por lo tanto, se requerirá de un estudio para determinar el grado de afectación que dichas especies podrían provocar. Pudiéndose desestimar el visto bueno a la construcción de la planta en caso que dicha fauna fuese dañina para el entorno. - Ruido: este vendría principalmente de las turbinas que forman parte del mecanismo de muchas de las tecnologías; Será considerado un hándicap en tecnologías que 120

121 evidentemente necesiten de su función, y/o estén próximas a la costa. Las instalaciones cuyo emplazamiento sea a distancias considerables dentro del mar deben asegurar que la contaminación acústica producida no afecte ni a la fauna marina, ni a las labores de pesca, entre otras. Hay que considerar también, además del ruido de las turbinas, el efecto sonoro de la captación y choque de las olas o mareas contra los elementos físicos que constituyen el conjunto de la instalación, así como el ruido producido por la fricción del movimiento de dichos dispositivos. En cuanto a las turbinas, tenemos la capacidad de conseguir la casi total insonorización de las mismas. - Riesgos para la navegación mercante: el despliegue de nuevas instalaciones reducirá las zonas de navegación para la marina mercante. También sería imprudente para los Estados no preocuparse de la seguridad, tanto marítima como aérea, que podría verse amenazada por una nueva fuente de accidentes, especialmente en los dispositivos instalados a distancias considerables de la costa. Resulta comprensible el grado de riesgo que entrañan para las embarcaciones marítimas, y sus dispositivos, que transiten por la zona. Debemos recordar que muchas de las tecnologías que ya hemos analizado, constan de muy poco porcentaje ( o incluso nulo) de su totalidad en posiciones externas al mar, flotantes o salientes, por lo tanto el gran grueso de su cuerpo se encuentra en el fondo del mar o sumergido en éste, complicando de manera considerable su visibilidad. En la mayoría de los dispositivos se pueden instalar señales visuales y de radar que eliminarían el riesgo o al menos lo minimizarían a niveles aceptables. - Turismo y navegación de recreo (Efectos visuales): se mantiene una preocupación por los posibles perjuicios al paisaje, lo cual puede tener un efecto disuasorio en los proyectos de aerogeneradores en el mar. Los comerciantes costeros se muestran atentos respecto a esta cuestión, salvo que se pueda invertir la opinión mediante la incorporación de una dimensión atractiva a estos parques de aerogeneradores. El propio hecho de recurrir a términos amables para referirse a los mismos: «parques, granjas, jardines» dice mucho sobre este intento de metamorfosis terrestre. - Conversión y transmisión de la energía: puede que hayan impactos visuales y medioambientales asociados con las líneas y estructuras requeridas para la transmisión de la electricidad desde las plantas generadoras y captadoras de energía hasta la red en que se gestione. - Aguas tranquilas: las plantas pueden formar espacios de aguas tranquilas. Habrá que demostrar que no suponen ningún problema medioambiental al entorno, incluso se podrían adaptar convenientemente a espacios de ocio como la realización de deportes acuáticos (canoa, esquí acuático, etc.) Barreras técnicas A pesar que ya hemos analizado que la ENERGÍA UNDIMOTRIZ se adapta mejor que el resto de energías marinas a las posibilidades y características de España, también nos encontramos con algún impedimento técnico a parte de los medioambientales, ya mencionados, y los económicos que veremos a continuación. Debido a su poco recorrido se encuentra en una fase inicial de desarrollo, por lo que es necesario más tiempo en programas ambiciosos de I+D+i. La falta de un amplio 121

122 conocimiento en estas implantaciones en tamaño y actuación real, y las características adversas de los océanos y mares en que se sitúan, los convierte en equipos muy frágiles, con alto grado de falta de funcionamiento y con costes de mantenimiento muy altos. La energía eléctrica que producen es considerada no gestionable y de momento no se permite producir más energía en los momentos en que la demanda se más elevada, no siendo interesante para el operador del sistema. La evacuación de la energía sigue generando problemas por la falta de capacidad de las redes situadas cerca de la costa donde se ubicarían. La ENERGÍA MAREOMOTRIZ padece las barreras técnicas que la undimotriz y además suma otras debidas a la geografía característica de que disponemos en España y las necesidades propias que necesita. La operación de la planta es intermitente, provocando que el factor de capacidad o de carga de la misma sea muy bajo, con valores inferiores en la mayoría de los casos al 35%. La vida útil de los equipos es muy cota teniendo en cuenta la vida de la obra civil necesaria y de la fuerte inversión inicial. Se precisa de longitudes de dique, superficie de embalse, y nivel mínimo del agua que no serían difíciles de conseguir de manera artificial; Sin embargo en cuanto a la amplitud de la marea, con una diferencia entre pleamar y bajamar de 4 metros como máximo en España, resultan insuficientes ante los 10 metros recomendados para hacer eficientes y rentables este tipo de tecnología. Si nos centramos en la ENERGÍA MAREMOTÉRMICA, ya hemos visto que los lugares donde se pueden llevar a cabo el aprovechamiento de este recurso renovable no son muy numerosos, ya que es preciso que se tenga una temperatura superficial del agua del mar elevada, una temperatura a cierta profundidad fría, un mantenimiento de dichas temperaturas durante la mayor parte del año, y además, que exista una profundidad importante a una distancia próxima a la costa. Algunos estudios a nivel mundial, señalan la zona circundante a las Islas Canarias como un posible emplazamiento de una central de aprovechamiento del gradiente térmico oceánico. Sin embargo, estudios realizados en las propias islas con datos facilitados por el Instituto Oceanográfico de Canarias, muestran que la isoterma de menor temperatura que se encuentra en las cercanías del archipiélago a m de profundidad es la de 7,5 ºC, que discurre cerca de la costa oriental de la isla de Fuerteventura y es prácticamente constante a lo largo de todo el año. Por otro lado, a nivel superficial, el valor de la isoterma en esa zona oscila entre los 22 ºC en verano y los 18 ºC en invierno, lo que daría un gradiente térmico máximo en verano de 14,5 ºC. Si se considera como mínimo aprovechable un gradiente de 18 ºC, cabría descartar esta fuente de energía en esta zona, salvo que estudios posteriores revelen lugares con diferencias térmicas más favorables. De manera específica en lo referente a la ENERGÍA DE CORRIENTES MARINAS podemos añadir a las barreras ya vistas, que con el fin de sacar el máximo 122

123 rendimiento a dicha tecnología necesitamos aprovechar la zona más superficial donde se encuentran las mayores corrientes, pero con la dificultad técnica de anclar su estructura de sujeción en el fondo marino (en la mayoría de los casos, aunque también sabemos que puede quedarse flotando) y esto coincidirá con las zonas de máximo tránsito marítimo, como estrechos y desembocaduras de los ríos. Las aguas serán poco profundas en torno a los metros Barreras económicas Éste se puede considerar como el principal problema que presenta este tipo de energía en el momento actual, al igual que la mayoría del resto de tecnologías con una corta vida de funcionamiento, en estado de desarrollo, debido a que necesitan una alta inversión inicial para los procesos de investigación, desarrollo e innovación, y para la construcción de los diferentes prototipos. A esto se añade que los periodos de amortización, que de momento se necesitan, son excesivamente largos. Debemos ser conscientes que se trata de tecnologías muy jóvenes, con multitud de proyectos en marcha y muy diversos, debido al amplio abanico de modos de obtener energía del mar lo que provoca una clara descentralización y poca especialización que decelera el avance concreto en alguna de ellas. Por otro lado, debido a las características de las investigaciones llevadas en este sector hay una alta probabilidad de encontrar proyectos viables en un futuro casi presente e inmediato. Su viabilidad económica está de momento muy interrelacionada con la tarifa prima eléctrica, y la ausencia e inestabilidad en la regulación de nuestro país en estas fuentes renovables de energía (al igual que nos encontramos en la política normativa y regulatoria de la mayoría de las energías renovables) provocan una gran indecisión para las instituciones, empresarios e inversores tecnológicos para introducirse de completo en el estudio y comercialización de las energías de aprovechamiento del mar. El coste de producir kilovatios es mayor que el precio que luego se podría obtener en el mercado, algo que hace que esta energía todavía no sea rentable; y el elevadísimo desembolso inicial de inversión que necesitan no la convierte en una tecnología de fácil acceso, creando gran reticencia en los inversores potenciales. 123

124 4.4 Tecnologías y patentes españolas Además de la anteriormente mencionada, diseñada en el marco del proyecto OCEANTEC, en España existen otras tecnologías y patentes que aprovechan la energía de las olas para la generación de energía eléctrica. Seguidamente, se comentarán brevemente cada una de ellas. Todas las tecnologías pertenecen al grupo de generación undimotriz debido al estado de casi exclusividad tecnológica en esta variedad de aprovechamiento de energía del mar Pipo Systems Sistema trivolumétrico patentado en el año 2004 y se trata de un sistema mecánico de captación de energía de las olas, como consecuencia del aprovechamiento de las siguientes fuerzas: boyantes (flotación), naturales del cambio de columna de agua (diferencial de presión), y de las fuerzas provocadas por la energía cinética. La profundidad requerida para este dispositivo oscila entre40 y 100 metros, y se obtiene energía a partir de alturas de olas de 20 cm. Plano del prototipo de PipoSystems ( Boya ARLA INVEST Es consecuencia del proyecto MÉDOL, desarrollado por la UPC. Consiste en el aprovechamiento de la fuerza y el desplazamiento que genera el cable de sujeción de las boyas como consecuencia del movimiento de las olas, y que es transmitido a un generador eléctrico situado en la costa. Tiene la particularidad que todo el sistema de generación eléctrica se encuentra en tierra, a refugio de los temporales marítimos, por lo que el desgaste propio de los mismos se reduce a la mínima expresión posible. 124

125 4.4.3 Hidroflot Idea desarrollada también por una empresa española, y consiste en una estructura semisumergida formada por boyas, que siguen el movimiento de la superficie del mar. Se recoge el empuje de todos los flotadores en una salida común, de tal manera que se tiene la máxima potencia eléctrica de salida. Recreación de la tecnología Hidroflot ( CEFLOT Consiste en crear un horizonte artificial alrededor de un sistema móvil, de tal manera que los elementos de la periferia se muevan según el movimiento de las olas. Prototipo de la tecnología Ceflot (Proyecto CEFLOT) 125

126 4.5 Proyectos De momento no se puede decir que en España haya alguna instalación en pleno funcionamiento, podemos hablar de instalaciones experimentales o provisionales de energía undimotriz. La planta más adelantada que podría comenzar a generar energía en los próximos meses, o incluso semanas, es la situada en Mutriku. Otras como la de Santoña están aún en su primera fase de investigación Proyecto Mutriku (País Vasco) Aprovechando la construcción de un nuevo dique de abrigo en el puerto marítimo de Mutriku el Gobierno Vasco suscribió un Protocolo de colaboración con el Ente Vasco de la Energía, en el marco de una estrategia global del Gobierno Vasco de apuesta por el desarrollo de las energías renovables, para aprovechar la construcción de esta infraestructura para la instalación de una planta de generación de energía del mar Selección de la tecnología Partiendo de la obra definida como solución al problema de acceso del Puerto de Mutriku se acometió el estudio de las posibilidades de aprovechar la oportunidad que suponía la construcción de un nuevo dique para incorporar en él una infraestructura de aprovechamiento de la energía de las olas para producir electricidad. Se hizo un análisis del estado del arte de las tecnologías de aprovechamiento de la energía de las olas, buscando una solución que fuera apta para su incorporación en un dique con las mínimas modificaciones, resultando que solamente la tecnología OWC (Oscillating Water Column Columna de Agua Oscilante) ofrecía posibilidades de incorporación al diseño del dique respetando en lo posible tanto la línea definida del dique como la funcionalidad del mismo. Como ya hemos visto, para el aprovechamiento de la energía de las olas en tierra existen básicamente tres familias de dispositivos: dispositivos rebosantes, dispositivos basculantes y dispositivos de columna de agua oscilante. En los primeros, se dispone una rampa para recibir las olas. Mediante esta rampa el agua asciende y alcanza un depósito desde el cual se turbina como en una central hidroeléctrica. Son instalaciones que a priori ocupan bastante espacio y en las que el rebase sólo se puede evitar con diques de gran altura. En los dispositivos oscilantes se incorpora a la cara activa del dique una superficie basculante en el plano vertical, que al recibir el impacto de las olas cede a su impulso y comprime mediante un pistón un fluido, que posteriormente mueve una turbina y produce electricidad. En este caso por tener que estar necesariamente expuesta al batir de las olas gran parte de la maquinaria, no resultaba ser una opción que se integrara en el diseño del dique ni ofrecía garantías de durabilidad. Por último, los dispositivos OWC funcionan de manera sencilla e inocua. Se basa en el movimiento oscilante de las olas, aunque cabe destacar que no es el agua del mar la 126

127 que realmente mueve las turbinas, ya que nunca entra en contacto con ellas. Consiste en una estructura hueca, abierta al mar por debajo de la lámina de agua y con un orificio en la parte superior de la cámara. Cuando la ola llega, el agua entra en la cámara y comprime el aire del interior, que sale a presión por el orificio superior. A su paso mueve la turbina y, a su vez, hace girar el alternador que produce de esta forma energía eléctrica. Cuando la ola se retira succiona aire a través del mismo orificio y vuelve a impulsar la turbina que sigue generando energía eléctrica. El hecho de turbinar aire y no agua de mar supone en principio una clara ventaja en cuanto a la longevidad de los equipos. Una vez escogida la tecnología se contactó con Wavegen, la única empresa en Europa con experiencia en prototipos a escala real con tecnología OWC, habiendo participado tanto en el prototipo de LIMPET, instalación de su propiedad en la Isla de Islay, al suroeste de Escocia; como en el prototipo de la Isla de Pico, en las Azores. Actualmente Wavegen pertenece al Grupo Voith Siemens Prediseño y diseño de la planta Para el prediseño de la planta fue necesario un estudio detallado del clima marítimo en el emplazamiento del dique. A efectos del recurso energético, cabe distinguir entre invierno (noviembre, diciembre, enero, febrero y marzo), verano (mayo, junio, julio agosto y septiembre) y meses de transición (abril y octubre). A profundidades indefinidas el valor medio del recurso está en 26 kw/m y el flujo medio de energía tiene una dirección promedio de N59W (301º). Este valor se distribuye anualmente de la siguiente manera: - Flujo medio de energía en invierno 44 kw/m - Flujo medio de energía en verano 9 kw/m - Flujo medio de energía en meses de transición 19 kw/m Al aproximarse a la costa, el flujo de energía disminuye de forma variable según la orientación de la costa. Por ejemplo, en la zona frente al cabo Machichaco la energía no varía prácticamente hasta llegar a la costa, y, sin embargo, el abrigo generado por el propio cabo Machichaco genera una zona de sombra en toda la costa desde Bermeo hasta Deba. En concreto, frente a la zona de Mutriku (al abrigo del cabo Machichaco), los valores obtenidos en un punto a treinta metros de profundidad son: - Flujo medio de energía en invierno 18 kw/m - Flujo medio de energía en verano 4 8 kw/m - Flujo medio de energía en meses de transición 8 8 kw/m 127

128 En este caso, la ubicación de la planta OWC no se puede elegir, dado que al estar integrada en un dique de abrigo, su ubicación viene dada por el mismo dique. Para la definición geométrica de la planta, se realizó un estudio de propagación de las olas hasta la ubicación exacta del dique de Mutriku a cuatro puntos a lo largo del dique (cuatro posibles ubicaciones de la planta, tres en el tronco y una en el morro) y se valoró no sólo la mejor captación de las olas, sino su incidencia en las reflexiones de olas ocasionadas y los efectos del oleaje reflejado en la navegación en su entrada y salida al puerto. De este estudio se dedujo que, si bien en cuanto a la agitación de las aguas interiores, la ubicación de la planta no tenía incidencia, sí la tenía en cuanto a la navegabilidad exterior. Las cuatro opciones planteadas, quedaron reducidas a dos, ambas en el tronco del dique: una ubicación en la zona de aguas más profundas, tramo recto que tenía una orientación peor frente a las direcciones predominantes de las olas; y otra en una zona de menor profundidad (de 4 a 7 metros de profundidad), en el tramo curvo del dique con una mejor orientación frente a las olas. Fotografía de ensayos con prototipos (Colegio de Ingenieros de caminos, Canales y puertos del País Vasco) Una vez obtenido el recurso en cada punto, se determinó la geometría de las cámaras: las dimensiones de la apertura de la cámara al mar, la sección recta de la cámara, la separación entre aperturas, el ratio entre las superficies de apertura al mar y superior, la altura interior de las cámaras, el grosor del muro frontal... Con todos estos datos se ensayaron en modelo tridimensional las dos opciones predeterminadas a efecto de corroborar todos los estudios realizados y seleccionar la mejor opción. La ubicación final elegida (en el tramo curvo del dique, zona de poco calado) produce una zona de perturbaciones más dispersa, siendo la magnitud de las mismas menor y más alejadas de la bocana del puerto que si la planta OWC estuviera ubicada cercana al morro del dique (tramo recto y de mayor calado), con perturbaciones más concentradas en la zona de paso de los barcos. Desde un punto de vista energético, no hay gran diferencia entre ambas ubicaciones, siendo la menor perturbación en la derrota de entrada el factor determinante en este caso (como no podía ser de otra forma, en una obra de mejora de acceso a puerto). 128

129 La planta undimotriz de Mutriku consta de 16 cámaras, y en cada una de ellas, en el orificio superior, se acopla un grupo turbogenerador de 18 5 kw de potencia nominal, alcanzando una potencia total de 296 kw. Las turbinas elegidas son de tipo Wells de paso fijo, lo que les confiere gran robustez y simplicidad, y el diseño simétrico de los álabes consigue que independientemente del sentido del paso del aire a través de la turbina, ésta gire siempre en la misma dirección, sin necesidad de ningún dispositivo rectificador del flujo de aire. Disponen de dos rotores de cinco álabes que giran solidariamente separados por el generador. Éste está refrigerado por aire. Además lleva incorporado un volante de inercia con el fin de que la curva de potencia de salida sea lo más plana posible. El grupo turbogenerador, que en Mutriku está colocado verticalmente, a diferencia de los dos prototipos anteriormente citados, dispone en su parte inferior de una válvula de mariposa para aislar la cámara en caso de necesidad, accionada eléctricamente y con cierre por gravedad, de manera que en caso de fallar la conexión con la red la válvula cierra automáticamente.asimismo, en la parte superior cada turbogenerador lleva incorporado un atenuador de sonido. Hay que señalar que cada grupo turbogenerador tiene unos inyectores de agua dulce para la limpieza periódica de los álabes, buscando eliminar las pequeñas incrustaciones salinas en los mismos. Las dimensiones de la turbina, 2 83 metros de alto y 1 25 metros de anchura máxima, y su peso de aproximadamente kg. hace que las operaciones de montaje y desmontaje no sean complicadas, incluso manejándola en una sola pieza. En la configuración eléctrica de la planta, las dieciséis turbinas están separadas para su control en dos grupos de ocho turbinas. Con ello se busca una vez más la rectificación de la curva de potencia de salida. Para el control de cada turbina se tiene en cuenta la medida de la presión en cada momento dentro de la cámara para fijar la velocidad de giro de cada turbina optimizando la potencia extraída. La tensión del generador es 400 V. Dado que la velocidad de giro de la turbina, y por tanto del generador, no es fija sino que puede variar en amplio rango de revoluciones por minuto, la señal de salida del generador es rectificada y posteriormente se vuelve a pasar a corriente alterna, ahora sí, a 50 Hz y en fase con la red eléctrica. Solamente queda elevarla a 13 2 kv para inyectarla a la red de distribución eléctrica de la zona. Recreación virtual y fotografía real de las turbinas (Ente Vasco de la Energía) 129

130 El coste de los dieciséis turbogeneradores, los elementos de control y acondicionamiento de potencia, el centro de transformación y la línea de evacuación, junto con los estudios y ensayos para el diseño de la planta, y la modificación del proyecto del dique y su posterior ensayo, asciende a 1 7 millones de euros. La instalación de aprovechamiento de la energía de las olas de Mutriku se espera que genere anualmente kwh, evitando la emisión anual de 600 toneladas de CO2, lo que equivale al efecto depurativo de 80 hectáreas de bosque. Esta instalación recibe financiación parcial del VII Programa Marco de la Comisión Europea, bajo el nombre de Proyecto NEREIDA MOWC Proyecto de la infraestructura de la central Las obras correspondientes al Proyecto del dique de abrigo de Mutriku se adjudicaron el verano de 2005 y la finalización de todos los estudios de diseño correspondientes a la integración de la central undimotriz en el mismo, concluyeron para la primavera del año Por lo que, una vez iniciada la obra del dique, hubo que redactar un Proyecto Modificado para poder integrar las 16 turbinas de la central OWC en la sección del mismo. Tal y como se ha explicado en el apartado anterior, la modificación planteada no afecta al trazado del dique que sigue siendo el mismo, ni a la funcionalidad de la obra de abrigo. Lo que se cambia en líneas generales, es la sección tipo del dique en 100 metros de su longitud (algo menos de la cuarta parte) que pasa a ser una tipología de dique vertical en lugar de en talud, con la finalidad de ubicar la central OWC. Simulación del dique y central OWC (Ente Vasco de la Energía) Descripción del proyecto constructivo de la central El tramo del dique vertical que aloja la central OWC se inserta en 100 metros de la planta del dique en talud, en un tramo curvo de 220 m. de radio en su lado exterior, a una profundidad de 5 m. respecto a la BMVE con respecto al 0 del puerto de Mutriku. Ello supone eliminar el manto principal de bloques de piedra caliza de 25 Tn. diseñado en el proyecto del dique de abrigo, por un parapeto vertical que albergará las columnas de aire. 130

131 La disposición de la sección vertical en planta de la central, coincide aproximadamente con el pie del talud del dique de escollera, por lo que la implantación de la central no supone una mayor ocupación de superficie del dominio marítimo. Sin embargo, se genera una gran explana en su trasdós de unos metros cuadrados. El diseño del dique vertical donde se instalan las 16 columnas de aire, se proyecta con piezas prefabricadas concebidas para facilitar el proceso constructivo. La central se construye mediante la colocación de estas piezas prefabricadas, que se irán colocando unas sobre otras generando el frente vertical del dique y las columnas de aire oscilante. La apertura que trasmite la oscilación de las olas a la columna de aire tiene unas dimensiones de 3,20 de alto y 4,00 metros de achura, siendo la -3,40 m. la cota inferior, de forma que el orificio esté siempre por debajo del nivel del mar. Estas piezas presentan una forma exterior trapecial de 12,25 m. de longitud por 6,10 m. y 5,80 m. de lados mayor y menor, respectivamente, y un canto de 0,80 m. La diferencia entre las bases mayor y menor aporta al conjunto el radio de curvatura necesario para acoplarse perfectamente a la traza del dique. Todas las piezas consisten en un armazón de hormigón armado HA-35 con paredes de 0,40 o 0,50 m. de espesor dotado de 2 ó 3 celdas de aligeramiento, más la celda correspondiente a la formación de la columna de aire. En función de la localización de las piezas en la vertical del dique, no todas son iguales. Las 4 primeras piezas de cada columna, que van desde la -3,40 hasta la -0,20m., son abiertas por el lado del mar, para poder permitir la transmisión de la oscilación de las olas a la columna interior de aire. El resto de las piezas superiores tienen contornos cerrados. Para asegurar el comportamiento monolítico de la estructura se proyecta rellenar algunas de las celdas con hormigón y otras con pedraplén, a excepción de las 16 cámaras que formarán las columnas de aire donde se producirá la oscilación de la lámina de agua. La junta vertical existente entre las diferentes columnas formadas por las piezas prefabricadas, se proyecta mediante el hormigonado de los huecos disponiendo columnas de tubos de PVC 400 en los extremos para evitar la fuga del hormigón. Sobre las piezas prefabricadas se continúa la formación de la columna de aire y del frente del dique mediante una superestructura de hormigón armado in situ, que finaliza con un forjado de 80 cm. de espesor, sobre el cual se instala la galería de las turbinas. Esta galería tiene una altura libre de 5,40 metros y una anchura de 6,10 metros, con contrafuertes cada 25 metros, alcanzando la cota de 16,50 metros, la misma que la coronación del resto del espaldón del dique.la explanada que se genera entre el trasdós del dique-central y el núcleo del dique en talud, se cierra por sus laterales mediante la colocación de bloques prefabricados de hormigón. Estos bloques, de forma paralelepipédica de 3,00 m. de anchura, 6,00 m. de longitud y 1,60 m. de altura, están dotados de 2 celdas que aligeran el peso del bloque y permiten un comportamiento monolítico del conjunto tras rellenarlas con hormigón. Para conectar el espaldón del 131

132 dique en talud con la galería de la central y proteger totalmente la explanada de rebases, se cierra el conjunto con una sección tipo similar a la del espaldón. Tanto los muros vistos que forman la central, excepto el frente de cara al mar, como el espaldón del resto del dique, se revisten mediante una mampostería de piedra caliza de 50 cm. de espesor, para mejorar la estética e integrar la central en el dique y en el paisaje. Además de la obra de fábrica, se han proyectado canalizaciones de agua, electricidad y telecomunicaciones que comunican la central con los puntos de conexión correspondientes, tras llevar todas las canalizaciones a lo largo del camino de acceso al dique. Por otra parte, para integrar la central en los recorridos peatonales del dique, se han diseñado escaleras, barandillas y rampas en el espaldón que unen la superestructura de la galería de las turbinas con el resto del dique. Finalmente la pavimentación de la nueva explanada creada en el trasdós de la central se realizará con aglomerado asfáltico de 5 cm. de mezcla bituminosa de D-12 con 15 cm. de base de zahorra artificial y 30 cm. subbase granular, que es la misma sección que la empleada en el camino de servicio del dique de abrigo. El Presupuesto de Ejecución por Contrata del Proyecto Modificado asciende a la cantidad de 24,5 Millones de euros, de los cuales 4,4 Millones de euros corresponden a la obra civil de la central y los restantes 20,1 Millones de euros, al del dique de abrigo.la realización de la central en el cuerpo del dique ha incrementado el plazo en 7 meses, siendo el plazo de ejecución total de 32 meses. Fotografía del Puerto de Mutriku y su central undimotriz ( 132

133 4.5.2 Proyecto de Santoña (Cantabria) En abril de 2004 fue presentado el proyecto SWEP, Santoña Wave Energy Project, para el aprovechamiento de las olas para la producción de energía eléctrica. Los socios para el proyecto eran Iberdrola Energías Renovables con un 70% de la participación, Sociedad para el Desarrollo Regional de Cantabria (Sodercan), Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía (IDAE) Y Ocean Power Technologies Inc con un 10% cada uno. En la etapa inicial los objetivos serían estudiar la viabilidad determinando la curva de generación, adaptación del sistema a la diferencia de altura de las mareas en el emplazamiento, interconexión de las unidades y evacuación a red, importe de los equipos y sistemas, actuaciones de conservación y costes de operación; Para después pasar a ejecutar y explotar la planta. El emplazamiento seleccionado es el municipio cántabro de Santoña, en las cercanías del Faro del Pescador, a cuatro kilómetros de la costa sin ningún impacto visual considerable, ni riesgo para las faenas y embarcaciones pesqueras. : Emplazamiento de la planta undimotriz de Santoña. ( El 9 de Octubre de 2008 se llevó a cabo la instalación experimental de la primera fase que cuenta con un presupuesto de 3 millones de euros. En esta primera fase se ha puesto en marcha una boya, suministrada por OPT, formada por un flotador de unos siete metros de diámetro, un fuste (compartimento cilíndrico estanco) donde se aloja el sistema de transformación de la energía (20 metros de longitud) y un estabilizador de aproximadamente 10 metros. Dispone, además, de un sistema de amarre que consta de tres boyas semisumergidas ancladas al fondo marino a una profundidad de unos 50 metros. 133

134 Boya instalada en Santoña (Cantabria) por la empresa IBERDROLA RENOVABLES ( El sistema de transformación de la energía, denominado Power Take Off (PTO), está compuesto por una serie de módulos internos, a través de los cuales se capta y transforma la energía de las olas para almacenarla y, posteriormente, evacuarla en condiciones óptimas. Dado que se trata de un proyecto innovador, IBERDROLA RENOVABLES ha realizado antes de la puesta en marcha numerosas inspecciones y pruebas de funcionamiento mediante simulaciones de las condiciones de operación a las que la boya tendrá que hacer frente en el mar, con oleajes de diferente intensidad. IBERDROLA RENOVABLES prevé que la planta, que se ubica a cuatro kilómetros de la costa de Santoña, esté compuesta por 10 boyas. Las nueve restantes, que se botarán en una fase posterior, contarán con una potencia de 150 KW. Cuando las 10 boyas estén en funcionamiento, la producción eléctrica anual de esta instalación equivaldrá aproximadamente al consumo de unos 2500 hogares. La instalación, que no tiene impacto visual, evitará la emisión a la atmósfera de toneladas de CO2 anuales. Simulación fotográfica futura de la planta de Santoña. ( El proyecto ha sido beneficiario del Programa de Fomento de la Investigación Técnica (PROFIT) del MITYC, destinado a estimular a las empresas y a otras entidades a llevar a cabo actividades de investigación y desarrollo tecnológico, según los objetivos establecidos en el Plan Nacional de (I+D+I, en la parte dedicada al Fomento de la Investigación Técnica. 134

135 4.5.3 Proyecto BIMEP (País Vasco) Proyecto Bizcaia Marine Energy Platform, dentro de la estrategia en energía marina del Ente Vasco de la Energía, junto con el Poyecto Mutriku y otros internacionales. Se trata de una infraestructura para la investigación, demostración y explotación de sistemas de captación de la energía de las olas en mar abierto, cuyo principal objetivo estratégico es posicionar al País Vasco y generar un sector tecnológico, industrial y social en torno a esta energía. Actualmente se encuentra en fase de creación y su inauguración está prevista para El objetivo es que esta infraestructura abierta permita a los fabricantes de sistemas de captación de energía de las olas (WECs) instalar sus equipos en ella, bien para explotación-demostración (generación de energía eléctrica) o bien para pruebas y ensayos. Recreación del esquema de funcionamiento de la instalación (Ente Vasco de la Energía) La infraestructura en mar se encuentra ubicada entre las localidades de Armintza y Lemoiz en Bizcaia, una de las zonas de mayor potencial energético de la costa vasca (21 kw/m). Es una posición muy próxima al puerto de Bilbao, a ua distancia aproximada de 15 km. No existe ninguna afección a áreas con algún tipo de protección ambiental, ni a la morfodinámica de playas cercanas. Existe un área de mar cercana que permitiría una futura ampliación. La ubicación en costa se sitúa entre ambas localidades y la entrada del cable submarino a tierra se realizará por Armintza sin apenas contacto con el medio ambiente. La conexión a red, mediante subestación de evacuación de energía a 132kV. 135

136 Los elementos de mar necesarios son los citados a continuación: - Boyas de balizamiento de la zona de pruebas. - Boya oceanográfica, para monitorizar las condiciones atmosféricas y del olejae y así caracterizar la zona. Fotografía de la boya oceanográfica (Ente Vasco de la Energía) - Cable submarino, cuatro cables conectan los cuatro amarres o puntos de conexión a la subestación en tierra. - Conectores submarinos. Trazado preliminar de los cables submarinos (Ente Vasco de la Energía) Fotografía conector submarino (Ente Vasco de la Energía) - Amarres o sistemas de conexión eléctrica: cuatro amarres de 13 kv/5 MW. A cada amarre podrán conectarse varios WECs. Para conectar un WEC sólo es necesario reflotar el cable dinámico y unirlo a su umbilical. Los elementos del 136

137 sistema son la boya balizamiento, caja de conexiones, conectores, cable umbilical y cable dinámico. - Punto de entrada a tierra del cable. Recreación del sistema de conexión eléctrica (Ente Vasco de la Energía) - Subestación. Cuyas características principales son: Cuatro líneas de entrada de 135 kv y 5 MW; Conexión a red a una línea de 132 kv; Transformador 13/132 kv de 20 MW; Sistemas de medida eléctricos para cada línea de entrada. - Tendido eléctrico: Desde l ntrada a tierra hasta la subestación ( 4x 13kV/5MW) y desde ahí hasta l red eléctrica (1x132kV/20MW). - Centro de investigación y recogida de datos: Oficinas habilitadas para albergar a los fabricantes de WECs con equipos en pruebas y para el personal investigador del centro; Sistema de monitorización de datos; Zona didáctica sobre la energía de las olas, destinada al gran público. Se espera que este proyecto pueda estar en operación a lo largo del presente año y cuenta con un presupuesto cercano a los 20 millones de euros. 137

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