Granja de mareas

Un parque maremotriz es un grupo de generadores de corrientes de marea que se utilizan para producir energía eléctrica . El potencial de los parques maremotriz está limitado por la cantidad de sitios adecuados en todo el mundo, ya que existen requisitos específicos para que un parque maremotriz sea rentable y respetuoso con el medio ambiente. ^[1]

Los parques maremotriz son una forma relativamente nueva de energía renovable. Se están realizando muchas inversiones en su desarrollo y también se están estudiando sus impactos a largo plazo y sus casos de uso. ^[1]

En 2016 se instaló un parque de mareas a 26 kilómetros de la costa de Bretaña, Francia. Su objetivo era demostrar el potencial de las turbinas de marea conectadas. Sin embargo, el proyecto fracasó en 2017 debido a la corrosión y ambas turbinas fueron retiradas. ^[2]

En Irán, ha habido interés en el desarrollo de la energía de las corrientes de marea debido a su estabilidad. La Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Tarbiat Modares ha identificado posibles lugares de interés para estas granjas. Entre los lugares se incluyen el Golfo Pérsico, el Mar de Omán, el Estrecho de Khowran, la Isla Hengam y la Isla Gran Tunb. El costo de la energía, la producción de energía, las tarifas y el rendimiento esperado de las inversiones también han sido factores analizados y estudiados por el grupo de investigación de la universidad. ^[3]

En el canal de Bristol se han llevado a cabo investigaciones sobre los posibles impactos ambientales de los parques maremotriz. El estudio concluyó que es necesario realizar una evaluación ambiental adecuada para cada sitio. ^[4]

Se utiliza un enfoque de optimización matemática para diseñar los parques de turbinas. Estos modelos se utilizan para determinar si un sitio potencial tiene una geografía adecuada, un impacto ambiental mínimo y es económicamente viable. A través de la investigación y el desarrollo, se pueden probar y predecir con precisión factores como la cantidad de turbinas, la ubicación de las turbinas y la rentabilidad general del parque. ^[5]

Los parques de mareas utilizan generadores de corrientes de marea que se agrupan para producir electricidad . Estos generadores utilizan las mareas en movimiento para hacer girar turbinas que son muy similares a las turbinas eólicas utilizadas en tierra. El poder del océano y la tecnología avanzada de la turbina garantizan una producción de energía mucho más predecible que las turbinas eólicas normales. Las turbinas suelen estar ubicadas en áreas con alta actividad de mareas para que los generadores sean lo más eficientes posible. Lo que hace que los parques de marea sean únicos es que se instalan en grupos para permitir una producción de energía mucho mayor. Los generadores están conectados a subestaciones en la costa para transformar el voltaje de alto a bajo, o de bajo a alto. Estos generadores pueden ser semisumergibles o fijados al fondo del mar. Las turbinas que se utilizarían se moverían muy lentamente debido a la densidad del agua, esto es muy beneficioso para la vida acuática porque los peces podrían pasar libremente sin correr peligro de morir. Algunas turbinas también se pueden utilizar en canales de riego, ríos y presas, ya sea que el flujo de agua sea rápido o lento. ^[6]

Escocia es uno de los principales líderes en el esfuerzo por utilizar la energía de las mareas como recurso energético alternativo . En 2012, Scottish Power instaló una turbina de 30 pies en las costas de las Islas Orcadas después de realizar pruebas preliminares de la nueva tecnología. ^[7] Hoy, Escocia sigue siendo líder mundial en parques maremotriz. La empresa escocesa Orbital Marine Power cuenta con potentes turbinas maremotriz, incluido un importante proyecto en la costa de las Orcadas. La turbina Orbital O2 puede generar 2 MW de energía y se instaló en 2021. ^[8]

La empresa Ocean Flow ha utilizado la tecnología de Siemens para diseñar una turbina semisumergible. Los modelos creados han demostrado ser capaces de soportar las condiciones del mar de forma excelente. La empresa afirma que su modelo crea menos perturbaciones en el ecosistema que lo rodea y cuesta menos de implementar. Una característica clave de la configuración de este modelo es la plataforma sobre la que se apoya la turbina. Fue desarrollado en la Escuela de Ciencia y Tecnología Marina de la Universidad de Newcastle en 2006. La plataforma es adecuada para soportar duras condiciones en las profundidades del océano. El ingeniero de desarrollo senior de Ocean Flow, Mark Knos, comentó sobre el proyecto y afirmó que habían creado un modelo a escala 1/40 para probar y también un modelo a escala 1/10. Ambos modelos fueron probados y han proporcionado resultados prometedores. ^[9]

En términos de PIB o población, América del Norte tiene menos centrales maremotriz que cualquier otra área geográfica comparable . Se estima que la energía maremotriz puede representar el quince por ciento del consumo de energía de los Estados Unidos si se aprovecha correctamente. ^[10] La primera instalación maremotriz en América del Norte que se conectó a una red eléctrica fue instalada en 2012, en Cobscook Bay , Maine, por Ocean Renewable Power Company . ^{[11] El dispositivo preliminar genera 180 kilovatios a plena capacidad. Los planes para instalar dos dispositivos más se archivaron a partir de 2013. OpenHydro y} Emera instalaron generadores maremotriz en 2009 en la bahía de Fundy. Estos generadores maremotriz sufrieron daños, perdiendo varias aspas en el proceso, debido a las poderosas mareas en la bahía. En el otoño de 2016, una empresa conjunta de las mismas dos empresas colocó con éxito un generador maremotriz de 2 megavatios en la bahía de Fundy, de la que Cobscook Bay es un área constituyente. ^[12] La exitosa integración de los nuevos generadores de mareas a las centrales eléctricas locales y la red eléctrica conectada abastecen a un estimado de 150 a 200 hogares por día. ^[11]

• Las turbinas semisumergibles son más caras, pero a largo plazo son más económicas y rentables. Las turbinas se conectan a un poste fijo y el generador de la turbina se puede subir y bajar en cualquier momento para realizar tareas de mantenimiento.

• Las turbinas de eje horizontal se parecen mucho a las turbinas eólicas. Las aspas giran alrededor de un eje central que es paralelo a la dirección del flujo.

• Las aspas de una turbina de eje vertical giran alrededor de un eje central perpendicular a la dirección del flujo y que normalmente está suspendido de la superficie del agua. Una ventaja de este modelo es su eficacia independientemente de la dirección del movimiento del agua.

• Los generadores oscilantes tienen un hidroplano unido a un brazo de palanca que sube y baja a medida que el agua se mueve sobre él.

• Las cometas de marea son un tipo de generador que se fija al fondo del océano con un cable y permite un amplio rango de movimiento en el agua.

• Los generadores de tornillo de Arquímedes giran a medida que el agua se mueve a través de la forma del tornillo. Son particularmente eficaces en áreas de mareas con niveles de agua más bajos. ^{[13] [14] [15]}

Una de las pocas incógnitas medioambientales que plantean los parques eólicos maremotriz es la amenaza que pueden suponer para la vida vegetal en las zonas en las que se instalarían las turbinas. ^[16] Pero al hacer que las palas giren a una velocidad más lenta de lo normal, las turbinas eólicas pueden eliminar algunos de los posibles problemas medioambientales. Otro problema que puede surgir es hacer que las turbinas sean impermeables para evitar que el agua del mar corroa las piezas metálicas del interior de la turbina.

Una de las principales desventajas de los parques maremotriz en la actualidad es su costo relativamente alto en comparación con otras formas de energía renovable. La electricidad producida por los parques maremotriz puede costar entre 7 y 14 veces más que la energía eólica. ^[17] Los parques maremotriz también conllevan actualmente un alto costo de inversión. Debido a las características únicas de cada sitio, es necesario realizar una amplia investigación y optimización en el diseño de cada conjunto de turbinas para maximizar la producción de energía potencial. Algunos de los principales factores que pueden variar de un sitio a otro incluyen la profundidad, la pendiente del fondo del océano y la velocidad del flujo del agua. Estos factores naturales tienen un impacto en el tipo de generador utilizado y en cómo se organizan. ^[5]

Otro costo asociado con los parques maremotriz es el mantenimiento. Si bien la mayor parte del mantenimiento es rutinario y se lleva a cabo una o dos veces al año, el mantenimiento de emergencia puede resultar costoso si se necesita utilizar maquinaria grande, como una grúa, para reparar una falla. ^[18]

Las granjas de marea presentan muchos posibles cambios ambientales y ecológicos en el entorno en el que se ubican. Las estructuras de estas granjas producen cambios en los patrones de marea, el flujo de sedimentos y la turbulencia de la columna de agua . ^[19] Los patrones de marea pueden verse afectados de diferentes maneras dependiendo de la estructura de la granja en sí. La estructura se refiere al tamaño y al área de la sección transversal porque el número de aspas o la carga que se coloca en la granja no hace mucha diferencia en la altura general del agua. Se puede ver que estos efectos reducen tanto la marea alta como las mareas bajas, lo que significa que el nivel del agua será más bajo en total. ^[20] Sin embargo, el número de aspas y la carga en el sistema afectan enormemente el rango de marea . El rango de marea se puede reducir hasta en un 42% con observaciones de las granjas más densas que pueden causar destrucción en el 32% de las áreas a su alrededor, pero se puede controlar. El daño se puede reducir al 19% utilizando una turbina espaciada con dos rotores y solo al 5,4% con turbinas espaciadas con cinco rotores. Esto se logra distribuyendo el trabajo del agua sobre una gran superficie en la propia turbina para mitigar la alteración del flujo en la columna de agua. ^[21]

El flujo de sedimentos se ve afectado por la introducción de granjas de marea en una zona. No sólo crea turbulencia que mueve el sedimento, sino que cambia el ecosistema que lo rodea. Al mover más sedimentos a zonas que antes no ganaban mucho, lugares como los pastizales podrían desaparecer al quedar cubiertos de sedimentos. La geografía del fondo del océano se vería modificada por los nuevos patrones de flujo de sedimentos debido a la nueva turbulencia. Se podrían formar cosas nuevas, como bancos de arena, alrededor de las granjas, lo que causaría un impacto aún mayor en el medio ambiente circundante al influir en más cambios de los esperados originalmente. ^[19]

La columna de agua también se enfrenta a múltiples riesgos, ya que la fuerza que transfiere a través de la turbulencia está siendo absorbida por los parques mareomotrices. Las olas se verían directamente afectadas por la energía reducida detrás del agua, lo que las haría más débiles, lo que también podría destruir múltiples ecosistemas. También habría un efecto en las zonas intermareales, al haber menos turbulencias que muchas especies, como peces y cangrejos, utilizan para su sustento y supervivencia. Otros factores, como el ruido y los campos electromagnéticos, también plantean problemas para el medio ambiente, pero no a la escala de los efectos anteriores sobre la geografía y la vida en un ecosistema. ^[19]

La ubicación principal de los parques de marea se produce en presas de marea, pantanos , lagunas y otros cuerpos de agua intermareales que generalmente albergan aves migratorias de humedales. La ubicación de los parques de marea aumenta los niveles de agua hasta un punto en el que las áreas de alimentación de las aves quedan sumergidas. Con la pérdida de áreas de alimentación, aumentan las tasas de mortalidad. ^{[22] Además, la facultad de} la Universidad de Exeter realizó estudios para aves de humedales en Solway Firth, Reino Unido. Estos estudios concluyeron que el efecto de ciertos tipos de parques de marea es insignificante. Se encontró que los impactos de los parques de marea en los hábitats de suciedad de agua en Solway Firth eran relativamente bajos, incluso para el caso más grande. ^[22] El estudio destacó que las instalaciones actuales con capacidades similares a las de las simulaciones tenían una menor pérdida de área intermareal que la de su contraparte generada por computadora ^[22] . Una conclusión a la que se llegó fue que los estudios futuros deberían centrarse en la vulnerabilidad de una especie individual, en comparación con el efecto sobre las aves marítimas en su conjunto.

La construcción de presas de marea dentro de una bahía , ensenada o estuario es uno de los pocos casos en los que las relaciones entre especies se vieron afectadas de manera universal. La retención de agua de marea altera el calendario de las especies que dominan los hábitats costeros superiores e intermedios. Al mismo tiempo, la costa inferior permanece sumergida durante períodos de tiempo más largos. El ecosistema forzado resultante es perjudicial para la mayoría de las especies presentes, con la excepción de los peces que se alimentan mediante mareas. Los períodos prolongados de marea alta permiten una mayor oportunidad de alimentación, por lo que se puede observar un crecimiento de la población en estos casos. ^[19]

Las estructuras de las presas de marea más grandes alteran la erosión y la deposición en sus respectivos hábitats. La erosión y la deposición se refieren al movimiento e intercambio de sedimentos a lo largo del fondo de un cuerpo de agua. El Centro de Investigación y Desarrollo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. en Vicksburg, Mississippi, afirmó que la interrupción de los depósitos naturales de sedimentos condujo directamente a un aumento de la tasa de mortalidad de las hierbas del fondo marino, ya que los brotes no pudieron crecer adecuadamente en el fondo marino alterado. Esto sería aún más devastador para la vida bentónica que reside bajo el fondo del océano, ya que se ven fácilmente afectadas por los cambios en el flujo sobre el fondo del océano. También sería difícil prevenir esto, ya que estos organismos no se reubican fácilmente debido a que son muy sensibles a los cambios en su atmósfera. ^[19]

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