ENERGÍA MAREMOTÉRMICAOrigen La primera y principal fuente de energía atmosférica procede del Sol. Las radiaciones que inciden sobre la superficie de la Tierra están formadas por ondas de pequeña longitud de onda, que en parte son absorbidas por el ozono en la estratosfera y gran parte por las nubes, que la reflejan nuevamente al espacio en un 34%. El 66% de la energía restante es absorbida por la superficie terrestre. Sin embargo, existe un equilibrio anual entre la energía absorbida por la Tierra y la que ésta emite de nuevo al espacio; si no fuera así, la Tierra sufriría un incremento continuo de temperatura, que se estima en 1,5ºC diarios. En la actualidad, dos terceras partes de la superficie de la Tierra están cubiertas de agua, y un porcentaje muy elevado (97,7%) de esta agua se encuentra en el mar. Por tanto, una gran parte de la radiación solar absorbida por la superficie terrestre se lleva a cabo en el mar. El agua del mar, comparada con las tierras, tiene un calor específico más alto, es decir, la cantidad de calor necesario para elevar un grado su temperatura es más elevado. Por tanto, se calienta y se enfría más lentamente que las tierras. Sin embargo, en la tierra la radiación solar se en el transcurso del día y de las cuatro estaciones del año. En las profundidades de los abismos. menos densas y menos salinas. densas y salinas. de las aguas de las profundidades. Esta franja. denominada termoclina (Figura 24. que algunas veces se caracteriza por un descenso brusco de la temperatura y con mayor frecuencia por un cambio gradual. que puede considerarse comprendida entre los 200m y 400m de profundidad. La temperatura de la capa inferior decrece progresivamente hasta alcanzar 4ºC a 1km. cuando en los océanos se alcanzan profundidades de 1. con una temperatura uniforme. dependiendo de las condiciones locales. por lo que la temperatura disminuye. es decir. de forma muy simple. que en los continentes. alcanzando generalmente una profundidad promedio de cien metros. divide a las aguas superficiales. Una capa superior de agua relativamente caliente. levemente superior al punto de congelación del agua salada. mientras que en el agua del mar la radiación solar penetra. la gran inercia térmica de los océanos permite que la temperatura sea más estable en ellos y menos marcados sus cambios. Debajo de esta franja existe una zona limítrofe. puede decirse. de la cantidad de materia sólida que se encuentra en suspensión.1). esa capa puede extenderse de los 20 a los 200 metros de profundidad. En general.33ºC. independientemente de la temperatura superficial. Conforme se profundiza en el mar la intensidad de la radiación decrece. en cualquier parte del mundo. . a 11 kilómetros de la superficie. más frías. pero que puede propagarse hasta los mil metros. la temperatura es menor de 2ºC.queda casi toda en la superficie. que la distribución vertical de temperaturas en el océano abierto consiste en dos capas separadas por una interfase. que para una salinidad de 25% es de aproximadamente 1. La penetración de estas radiaciones depende principalmente de la turbidez.500 metros o mayores. la temperatura del agua puede ser menor de 4ºC. Todo lo anterior hace que el mar sea el colector solar y el sistema de almacenamiento de energía más grande del mundo. Por tanto. Además. denominada energía maremotérmica.La diferencia de temperaturas entre la capa superior (caliente) y la capa inferior (fría) se encuentra en el intervalo de 10°C a 25°C. operaría de forma idéntica a una central térmica convencional (Figura 24. hallándose valores más elevados en las aguas ecuatoriales. Este gradiente térmico oceánico supone una importante fuente de energía.2). cualitativamente. . la cual puede ser aprovechada para producir electricidad mediante la utilización de una máquina térmica que. Los rendimientos de las instalaciones maremotérmicas son muy bajos. cuantitativamente. hay que señalar que. Sin embargo. el agua caliente de la capa superior oceánica actúa como fuente de calor.3). las diferencias entre ambos tipos de instalaciones son importantes. comparadas con .Esto es. mientras el agua extraída de las profundidades actúa como refrigerante (Figura 24. En estas plantas se transforma la energía térmica en energía eléctrica utilizando un ciclo termodinámico denominado “ciclo de Rankine”. además del gradiente térmico existen otros factores. de plantas maremotérmicas. desde el punto de vista técnico y económico. Por tanto. aunque esta temperatura es relativamente baja. denominado también ciclo de Claude. son necesarios estudios más precisos que permitan valorar las posibilidades de utilización eficaz. etc. meteorológicas. debido a que los gradientes térmicos también lo son. Al disminuir la presión en el evaporador por falta de aire. y el calor absorbido por un cuerpo es directamente proporcional a su masa y al incremento de temperatura al que se le somete. que influyen de manera decisiva en la elección del emplazamiento. Para el aprovechamiento de la energía maremotérmica se requiere que el gradiente térmico sea de al menos 20ºC. también disminuye la temperatura de . Por tanto. Existen básicamente tres tipos de sistemas para el aprovechamiento de esta fuente de energía: • Sistemas de ciclo abierto. • Sistemas de ciclo cerrado. tecnológicas. Esto da lugar a que el agua almacene una importante cantidad de energía calorífica. ABIERTO En el sistema de ciclo abierto. En este ciclo se emplea calor para evaporar un líquido. Potencial La radiación solar produce un gran calentamiento de las superficies marinas ecuatoriales. puesto que. las cantidades de agua involucradas son enormes. Tecnología El aprovechamiento de los gradientes térmicos de las aguas oceánicas se lleva a cabo en las denominadas plantas maremotérmicas. las cuales llegan a alcanzar temperaturas de aproximadamente 28ºC. se usa el agua caliente de la superficie del océano como fluido de trabajo para accionar la turbina. la cual se acopla a un generador eléctrico para producir energía eléctrica. tales como condiciones marinas. con una bomba de vacío. las zonas térmicamente favorables se encuentran en las regiones ecuatoriales y subtropicales Sin embargo. en honor del ingeniero y físico británico William John Macquorn Rankine (1820-1872). que posteriormente se utiliza en el accionamiento de una turbina.. El agua caliente se evaporiza súbitamente en un evaporador en el que previamente se ha extraído el aire. para seleccionar las zonas aprovechables y poder evaluar la energía extraíble.las centrales térmicas c o n v e n c i o n a l e s . • Sistemas de ciclo híbrido. accionándola. Ello se debe a la baja temperatura del foco caliente y la poca diferencia de temperatura entre el foco frío y caliente.017 bares y 15ºC. El rendimiento de este sistema es muy bajo. en el que se obtiene de nuevo agua líquida saturada a una presión y temperatura aproximadas de 0. En el evaporador se obtiene una mezcla de vapor y agua líquida a la presión de saturación correspondiente a la temperatura del agua (0. los cuales no son condensables. es preciso consumir energía para bombear el agua fría de las profundidades del mar para condensar el vapor y para accionar la bomba de vacío del evaporador. El vapor separado del agua líquida pasa a través de una turbina de expansión. CERRADO . sobre un 7%. por lo que ésta hierve a la temperatura en que se encuentra en la superficie del mar. Además de los dispositivos mencionados. El proceso se repite con continuos suministros de agua caliente y fría. Se estima que entre un 20% a un 30% de la potencia eléctrica generada se consume en las operaciones de bombeo. de los denominados de contacto directo. una instalación de este tipo requiere de equipos para eliminar los gases disueltos en el agua del mar.0356 bares para una temperatura del agua de mar de 27ºC). utiliza el agua fría del mar como fluido refrigerante. El agua líquida procedente del evaporador y del condensador se retorna al mar (Figura 24. Además.ebullición del agua de mar. El condensador. respectivamente.7). y seguidamente se dirige a un condensador. Ello se debe a que la presión y el volumen específico del fluido de trabajo son más elevados. El calor del vapor obtenido se utiliza para vaporizar el fluido de trabajo.9). hay que señalar que las superficies de transferencia de calor en el evaporador y el condensador son más grandes debido al bajo rendimiento del sistema. el calor se transfiere desde el agua caliente procedente de la superficie del mar a un fluido de trabajo de bajo punto de ebullición (tales como el propano. denominado también ciclo de Anderson.En el sistema de ciclo cerrado. Sin embargo. freón o el amoniaco) para evaporarlo a presiones más adecuadas (aproximadamente 10 bares). de . El vapor expandido se dirige a la turbina acoplada al generador que produce electricidad. de forma similar a lo que ocurre en un proceso de evaporación de ciclo abierto. de necesitar turbinas más pequeñas.8) Los sistemas de ciclo cerrado presentan la ventaja. HÍBRIDO Los sistemas híbridos combinan las características de los sistemas de ciclo abierto y de ciclo cerrado como medio de optimizar su funcionamiento. el agua caliente del mar entra en un evaporador donde es súbitamente evaporada. El agua fría del mar pasa a través de un condensador que contiene el fluido de trabajo vaporizado transformándolo en líquido. En un sistema híbrido (Figura 24. que es reciclado a través del sistema (Figura 24. respecto a los sistemas de ciclo abierto. Con estos sistemas híbridos se persigue la producción de electricidad y la desalinización de agua de mar. • Turbina. En el caso de los sistemas de ciclo cerrado. • Sistema de anclaje. UBICACIÓN Con respecto a la ubicación de las centrales maremotérmicas comerciales hay que señalar que éstas deben instalarse en un entorno que sea bastante estable para lograr una eficiente operación del sistema. los intercambiadores de calor . • Tuberías y bombas. o zona cercana a la costa • Plantas montadas en plataformas. Para lograrlo. • Estructura fija o flotante. que circula en un ciclo cerrado. • Cable submarino (si la central es flotante) Los intercambiadores de calor constituyen una parte importante del funcionamiento y del coste de los sistemas de ciclo cerrado. agrícola etc. COMPONENTES Independientemente del tipo de ciclo utilizado en las centrales maremotérmicas. que puede ser utilizada para consumo humano. los componentes fundamentales de todas ellas son los siguientes: • Evaporadores y condensadores. El fluido vaporizado acciona una turbina que produce electricidad. las plantas se construyen en: • Tierra firme.bajo punto de ebullición. El vapor obtenido del agua de mar se condensa dentro de intercambiador de calor proporcionando agua desalinizada. • Instalaciones flotantes o amarradas en profundas aguas oceánicas. deben de disponer de una gran superficie para transferir suficiente calor en las plantas maremotérmicas que operan con pequeño gradiente térmico. Existen diversos diseños . Hay suficiente energía solar almacenada en las capas calientes superficiales del agua de los mares tropicales para cubrir la mayor parte de las actuales necesidades energéticas de la humanidad. Los sistemas maremotérmicos pueden producir agua potable y electricidad. 5. algas marinas y otras plantas marinas que encuentran en estas aguas profundas muchos nutrientes Desventajas: 1. que son abundantes. Los escenarios bajo los cuales las plantas maremotérmicas podrían competir económicamente con las tecnologías convencionales pueden ser identificadas comparando los costos de producción de electricidad y de agua desalinizada Impacto ambiental Ventajas: 1. crustáceos. Esto constituye una ventaja significativa en islas donde el agua potable escasea. Plantas maremotérmicas adecuadamente diseñadas producen poco o nada de dióxido de carbono u otras sustancias químicas contaminantes que contribuyen a la lluvia ácida o al calentamiento global (el “efecto invernadero”) 3.Costes Las plantas maretotérmicas requieren de grandes inversiones de capital. Las plantas maremotórmicas usan fuentes naturales de energía. Los costos de la electricidad podrían reducirse significativamente si la planta operase sin importantes revisiones en 30 años o más. 4. Las plantas maremotérmicas deben instalarse donde existan diferencias de temperatura a lo largo del año de 20ºC. y de los combustibles fósiles en general. 2. alimentación de peces. el desarrollo de plantas maremotérmicas probablemente sea promovido fundamentalmente por las agencias gubernamentales y en menor medida por la industria privada. 6. pero no se disponen de datos sobre los ciclos de vida de estas plantas. incluyendo acondicionamiento de aire de edificios. 2. Las . El agua caliente de las superficies y el agua fría de las profundidades de los océanos reemplazan a los combustibles fósiles para generar electricidad. El agua fría del mar procedente de los procesos maremotérmicos puede tener diversos usos adicionales. Dado el relativamente bajo precio del petróleo. El empleo de plantas maremotérmicas como fuente de electricidad ayudará a reducir la dependencia de los combustibles fósiles importados. Las plantas maremotérmicas producen electricidad actualmente a un costo superior al que se obtiene mediante el empleo de combustibles fósiles. limpias y renovables. entonces las instalaciones se multiplicarán en aquellas partes del mundo que cumplan con los requisitos básicos para su funcionamiento. construcción de turbinas de menor presión y condensadores más apropiados para los sistemas de ciclo abierto. 4.) Situación actual Actualmente es factible aprovechar. Las posibilidades de esta técnica se han ido potenciando a lo largo de los años debido a la transferencia de tecnología asociada a las explotaciones petrolíferas fuera de costa. Actualmente existen diversos programas de investigación y desarrollo de plantas maremotérmicas en muchos lugares del mundo. que las tuberías para extracción del agua de las profundidades marinas sean menos costosas. Probablemente. El desarrollo tecnológico alcanzado en la instalación de plataformas profundas. La construcción de plantas maremotérmicas y la colocación de de tuberías en las aguas costeras pueden causar un daño localizado a los arrecifes y ecosistemas marinos cercanos. el gradiente térmico de los océanos. a pequeña escala. . Aunque se han realizado numerosos ensayos de plantas maremotérmicas de pequeña escala. Será necesaria una mayor investigación en la construcción de las turbinas utilizadas en el proceso para que las centrales de mayor tamaño (mayores de 20MW) puedan desarrollarse. cuando los precios y la escasez de combustibles fósiles hagan viable económicamente a las centrales maremotérmicas. se precisa de la construcción de de una planta piloto o de demostración de tamaño comercial para obtener una mayor información de su viabilidad. etc. Son necesarios algunos desarrollos adicionales de componentes claves para que las futuras plantas maremotermicas tengan éxito (Por ejemplo. 5. la utilización de materiales compuestos y las nuevas técnicas de unión harán posible la implantación de plantas maremotérmicas más fiables.profundidades del océano deben estar disponibles muy cerca de la costa para economizar las operaciones 3.