La innovadora central eléctrica para tener energía ilimitada de forma barata y para siempre

La Tierra tiene 1.386 millones de kilómetros cúbicos de agua, lo que equivale al 70% de su superficie. Y diversos prototipos, algunos de ellos ya activos en España, han demostrado ya la capacidad de la energía undimotriz, es decir, la generada por las olas del mar, para suministrar electricidad de forma ilimitada. En colaboración con los aerogeneradores y las placas solares, estos sistemas pueden afianzar el dominio de las renovables, pero necesitan seguir mejorando para ofrecer una verdadera alternativa en el futuro.

En ese sentido, el último avance viene de Alemania, donde recientemente han empezado las pruebas de un prototipo a escala de una gran planta undimotriz. Se trata de Aurelia WINO, proyecto piloto desarrollado durante tres años por investigadores de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Kiel, en cuya construcción han participado aprendices de German Naval Yards y de ThyssenKrupp Marine Systems.

El prototipo aprovecha el potencial de energía de las olas, que hacen que un cuerpo flotante realice un movimiento vertical en relación con una boya. El funcionamiento, "en términos simplificados, se puede comparar con el principio de una dinamo de bicicleta", explica Christian Keindorf, profesor de ingniería y director del proyecto, en un comunicado de prensa de la Universidad de Kiel. 

Cómo funciona

El proyecto, financiado por el Gobierno alemán y la UE con 533.000 euros, ha tenido como primer resultado un generador de 12 metros de altura y alrededor de 8 toneladas de peso. Cuando se demuestre su fiabilidad y eficiencia, los investigadores y técnicos tendrán mucho trabajo por deltante: la planta definitiva será ocho veces más grande que el prototipo, con el objetivo de que genere varios megavatios, algo que todavía no ha conseguido ninguna planta de este tipo. 

El ingeniero Andreas Glaß se unió al proyecto como asistente de investigación en enero de 2020 y fue el encargado de supervisar todo el proceso, desde los primeros pasos hasta la botadura de Aurelia WINO el pasado 9 de mayo en los astilleros navales alemanes, en la ciudad de Kiel. "Tuvimos que hacer cálculos numéricos en hidrodinámica y dinámica estructural, hicimos experimentos en el laboratorio de flujo y oleaje en el Instituto de Construcción Naval y Tecnología Marítima, desarrollamos el prototipo y al final me permitieron supervisar la producción. Dominar todas estas tareas técnicamente exigentes fue una oportunidad única para mí", explica Glaß.

El prototipo de planta undimotriz en los astilleros de Kiel Universidad de Kiel Omicrono

El funcionamiento de la planta de energía undimotriz de Kiel es relativamente sencillo. Las olas hacen que la planta se mueva verticalmente en relación con una boya de varilla, similar a la que se usa en depósitos y aljibes de viviendas, bloques y cisternas industriales. Este movimiento relativo impulsa una barra de elevación en la que se montan dos generadores lineales, que pasan a través de un campo magnético y, según el principio de inducción, generan energía eléctrica.

Los primeros usos que se plantean para este tipo de plantas undimotrices es el suministro eléctrico de islas naturales y artificiales, granjas acuáticas en alta mar o estaciones de medición. Sin embargo, Keindorf apuesta por un objetivo más ambicioso: parques híbridos en los que las plantas de energía de las olas se instalen entre aerogeneradores marinos. Así, las zonas que de todos modos estén reservadas para la producción de energía eólica podrían usarse de manera mucho más eficiente.

La planta de energía undimotriz instalada en los astilleros de Kiel Universidad de Kiel Omicrono

Aunque una planta de energía a partir de las olas del mar no puede competir de momento con la eficiencia de la eólica y la fotovoltaica, según los investigadores es un elemento mínimamente invasivo desde el punto de vista ambiental. "Por ejemplo, utilizamos bloques de hormigón con cadenas de anclaje, que se pueden recuperar por completo después de la fase de pruebas", señala Keindorf.

El siguiente paso es obtener cifras más precisas sobre el potencial energético de este tipo de soluciones y mayor financiación por parte de instituciones públicas y privadas. Si esa búsqueda de inversión resulta exitosa, el prototipo realizará otra fase de prueba de seis meses en la plataforma de investigación en alta mar FINO3 (también operada por la Universidad de Ciencias Aplicadas de Kiel), a unos 80 kilómetros al oeste de Sylt, una isla al norte de Alemania. 

La versión japonesa

En los últimos años se han sucedido los proyectos de energía undimotriz, pero pocos son tan singulares como Kairyu, desarrollado durante más de 10 años por la empresa japonesa IHI Corporation y la Organización para el Desarrollo de Nuevas Energías y Tecnología Industrial (NEDO). En este caso, en lugar de aprovechar la fuerza del oleaje, esta singular turbina genera electricidad gracias a las corrientes marinas.

Con más de 330 toneladas de peso, Kairyu (que puede traducirse como 'corriente oceánica') tiene un fuselaje de 20 metros de largo y está flanqueado por dos cilindros de tamaño similar. Cada uno de ellos alberga un sistema de generación de energía, conectado a unas palas de turbina de 11 metros de largo. Su potencial es de 100 kilovatios, y ya ha demostrado su eficacia tras superar una prueba para la que ha estado sumergido tres años y medio. Si todo va bien, su puesta de largo será a partir de 2030, cuando los técnicos de IHI esperan tener todo listo para su definitiva entrada en funcionamiento. 

Kairyu, la planta japonesa que aprovecha las corrientes oceánicas IHI Corporation Omicrono

La estructura es similar a la de un avión, con un fuselaje principal como parte de un conjunto de tres flotadores cilíndricos. Los flotadores laterales cuentan con un álabe de turbina y cada uno de ellos gira en sentido opuesto al otro, con el objetivo de anular los pares rotatorios —la medida de la fuerza que puede hacer que un objeto gire sobre un eje— y mantener así la posición del generador bajo el agua de manera estable.

El sistema Kairyu ha sido diseñado para aprovechar la corriente de Kuroshio, una de las más fuertes del mundo, que atraviesa la costa oriental de Japón. Para ello, estará anclado al fondo marino y flotará a casi 50 metros bajo de la superficie del océano. Así, "aprovecha el equilibrio entre su flotabilidad y el arrastre causado por la corriente oceánica, generando energía eléctrica mientras flota a cualquier profundidad deseada", según recoge un documento de la empresa.

[El ingenioso sistema que copia al corazón humano para lograr electricidad de las olas del mar]

Para aprovechar al máximo las corrientes y garantizar un posicionamiento óptimo, la máquina cuenta con un mecanismo que cambia el ángulo de inclinación de las palas de los rotores de la turbina en función de la velocidad de la corriente oceánica, para poder generar energía eléctrica de la forma más eficiente posible. Las propias líneas que anclan la turbina al fondo oceánico también pueden servir para albergar cables de transmisión de energía. Así, mediante la conexión a un cable sumergido, se puede llevar la energía de vuelta a la red eléctrica en tierra.

Son los primeros pasos de una tecnología que puede ser realmente transformadora. Teniendo en cuenta que Japón es es el sexto país del mundo con mayor extensión de aguas territoriales, la NEDO confía en que sólo la corriente de Kuroshio sea capaz de generar hasta 200 gigavatios mediante este tipo de turbinas sumergidas, aproximadamente el 60% de la capacidad de generación total de energía que tiene Japón.

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