Marine Renewables Promise Océanos de la energía

Marine Renewables Promise Océanos de la energíaTecnologías que aprovechan la energía del agua en movimiento o los diferenciales de temperatura
en los océanos prometen entregar abundante electricidad libre de carbono.

Mucho antes de que los humanos se engancharan a los combustibles fósiles, aprendimos cómo aprovechar el poder del agua para hacer el trabajo. Los ríos funcionaban con molinos que molían harina, troncos aserrados o telares hilados que transformaban las fibras en textiles. Las generaciones posteriores se dieron cuenta de que el agua en movimiento también podría usarse para convertir las turbinas generadoras de electricidad. Pero las represas erigidas con turbinas eléctricas bloquearon las vías fluviales, comprometiendo los ecosistemas ribereños para entregar energía a las ciudades en crecimiento.

Los dispositivos que se están desarrollando actualmente en el Reino Unido, los Estados Unidos y otros lugares generan electricidad al tocar el movimiento de las olas y las mareas o las diferencias de temperatura del agua entre la superficie de un océano y sus profundidades. El sector está maduro con promesas, pero para alcanzar su potencial, los ingenieros, empresarios y legisladores que trabajan para extraer la electricidad libre de carbono del agua en movimiento y los gradientes térmicos deben superar formidables barreras regulatorias y financieras.

La energía del agua tiene un gran potencial

Estimaciones gubernamentales y académicas prevén que la energía renovable marina podría suministrar una parte importante de la electricidad utilizada en las zonas costeras. Los defensores de la hidrocinética marina o conversión de energía térmica oceánica a menudo notan que las tecnologías entregan electricidad confiable y en el lugar correcto. Después de todo, las olas y las mareas se pueden predecir. Y los humanos tienden a agruparse cerca del agua: Casi el 40 por ciento de estadounidenses vivir en condados directamente en una costa, y más de la mitad de la población mundial vive dentro de las millas 125 de una costa.

Las estimaciones gubernamentales y académicas proyectan que la energía renovable marina podría suministrar una parte importante de la electricidad utilizada en las zonas costeras. Las evaluaciones encargadas por el Departamento de Energía de EE. UU. Encontraron que "el máximo de generación eléctrica teórica" ​​que podría producirse a partir de las olas, las corrientes de marea y ribereñas, y los gradientes térmicos oceánicos en aguas de EE. UU. 2,116 teravatios-hora anualmente, poco más de la mitad de la electricidad consumida en el país cada año. Un TWh de electricidad puede alimentar casas 85,000. De acuerdo con la Comisión de Energía de California, el potencial de generación de energía de las olas oceánicas explotables del estado es sobre 7,400 megavatios, equivalente al porcentaje 17 de carga máxima administrada por el operador de la red de California en los últimos años.

La investigación publicada por ingenieros de la Universidad de Oxford y la Universidad de Edimburgo en enero 2014 encontró que las turbinas de marea colocadas en el Pentland Firth, un estrecho tramo de agua que separa la costa norte de la parte continental de Escocia de las Islas Orcadas, podría generar 43 por ciento de la electricidad de Escocia. De acuerdo con RenewableUK, una asociación comercial, el potencial de energía de las olas en aguas del Reino Unido e Irlanda es 840 TWh anualmente, lo que equivale a la mitad del total de recursos de energía de las olas en Europa y casi dos veces y media la actual demanda anual de electricidad del Reino Unido.

Marine Renewables es una industria en rápido desarrollo

En una energía oceánica panel convocado en la Universidad de California, Berkeley, Facultad de Derecho en septiembre 2012, Bill Toman, en ese entonces gerente de proyecto en la división de Sistemas oceánicos y marinos de Science Applications International Corporation, señaló el florecimiento de la innovación en el sector. Toman, ahora director de Pacific Marine Renewables, calculó que algunas tecnologías 80 diferentes de energía marina renovable estaban en desarrollo en todo el mundo, con alrededor de una docena en una etapa madura.

"El avance a una velocidad mayor que la del viento fue hace 30 hace años", dice Paul Jacobson, líder en energía oceánica del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica. Jacobson dice que no cree que la industria de renovables marinos necesitará 30 años para llegar a donde está el sector eólico hoy en día porque la ingeniería de diseño ha avanzado mucho en los últimos años.

En 2012 Verdant Power instaló fuertes turbinas debajo de la superficie del East River de la ciudad de Nueva York para convertir la energía de las mareas en energía eléctrica. Foto cortesía de Verdant Power, Inc.

Un puñado de desarrolladores en el Reino Unido, EE. UU. Y China han obtenido la aprobación o firmado acuerdos para construir proyectos a escala comercial. En septiembre 2013 el gobierno escocés dio el visto bueno para la construcción de la primera fase del 398 MW MeyGen proyecto de energía mareomotriz. Las primeras seis turbinas están programadas para instalarse en el Pentland Firth de Escocia en 2015.

En enero 2012, Verdant Power recibió la primera licencia comercial para un proyecto de energía mareomotriz en los EE. UU. La Comisión Reguladora de Energía federal autorizó a Verdant a instalar turbinas 30 con una capacidad combinada de poco más de 1 MW en el East River de Nueva York para capturar el energía del agua moviéndose con las mareas. Durante su fase de demostración, el proyecto entregó 70 megavatios-hora de electricidad a dos clientes en la ciudad de Nueva York.

Dean Corren, director de tecnología de corriente marina con Verdant, dice que la compañía planea instalar su turbina comercial de próxima generación, Gen5, en el sitio. El apoyo financiero del DOE, dice, permitirá probar los componentes clave (acero, caja de engranajes y palas) durante el próximo año para determinar la confiabilidad de las nuevas turbinas bajo el agua. Las primeras turbinas Gen5 deberían estar en East River en 2015.

En octubre 2013, Lockheed Martin firmó un contrato para construir la planta de energía eléctrica térmica oceánica más grande del mundo, una instalación 10 MW que probablemente se construirá en el sur de China. Lockheed planea construir un sistema de circuito cerrado que use el calor de las aguas superficiales cálidas para convertir el amoníaco, que tiene un punto de ebullición bajo, en un gas utilizado para alimentar una turbina de vapor. A continuación, se utiliza agua fría en la profundidad debajo de la superficie para convertir el vapor de nuevo en líquido.

Dan Heller, vicepresidente de nuevas empresas para Lockheed Mission Systems and Training, Reuters en ese momento, Lockheed planeaba comenzar a trabajar en un diseño de 100 MW durante el curso del proyecto y esperaba poder comenzar a comercializar las versiones de 100 MW y 10 MW globalmente en unos cinco años.

Desafíos Regulatorios y Limitaciones Técnicas

Incluso a medida que avanza la tecnología, expertos industriales y gubernamentales coinciden en que se deben superar importantes obstáculos si la electricidad generada por las tecnologías de energía renovable marina compite en el precio próximamente con energía proveniente de combustibles fósiles o fuentes más maduras de energía renovable como solar, eólica y geotérmico. Según Max Carcas, enlace externo para el Centro Europeo de Energía Marina, la energía marina cuesta $ 0.42 a $ 0.50 por kilovatio-hora Hoy en día, más de dos veces el precio promedio de la electricidad de parques eólicos marinos.

Los desafíos regulatorios y las limitaciones técnicas han dificultado la construcción de proyectos de olas, mareas y térmicas oceánicas a escala de servicios públicos. En agosto, 2012, Ocean Power Technologies recibió la primera licencia de la Comisión Reguladora de la Energía Federal para una planta de energía undimotriz en los EE. UU., Para que una serie de dispositivos 1.5 MW se ubicara frente a la costa de Reedsport, Oregón. Un año después, The Oregonian reportaron que los obstáculos regulatorios y técnicos habían estancado el proyecto y que "OPT ahora hace promesas vagas para probar su primera boya en aguas de Oregon a más tardar en 2016".

Los desarrolladores de proyectos, muchos de ellos de nueva creación, tienen dificultades para mantenerse a flote financieramente mientras trabajan para obtener los permisos requeridos.

Los retrasos no se han limitado a los EE. UU. Wave Hub, una plataforma de prueba de energía marina renovable ubicada en el fondo del mar 10 millas fuera de la costa de Cornwall, Reino Unido, y conectada a la red en tierra a través de un cable submarino, se completó en 2010, pero todavía no se ha utilizado. OceanEnergy, una empresa de energía de las olas irlandesa, había planeado desplegar su OE Boya en el sitio para el final de 2012. En diciembre 2013, Wave Hub anunció la compañía de energía de las olas Seatricity planea desarrollar una matriz 10 MW en el sitio durante los próximos dos años.

"Los últimos cinco años han sido bastante brutales para los desarrolladores al tratar de ubicar proyectos de oleaje oceánico, mareomotriz e híbrido", dijo Toman, de Pacific Marine Renewables, en la reunión de 2012 Berkeley. Los desarrolladores de proyectos, muchos de ellos de nueva creación, tienen dificultades para mantenerse a flote financieramente mientras trabajan para obtener los permisos requeridos.

"Muchos de los ingenieros que querían poner algo en el agua, una vez que vislumbraron el marco regulatorio, sus ojos se volvieron grandes y decidieron: 'OK, voy a necesitar mucho más dinero, y Voy a necesitar hablar con algunos consultores más que saben algo de esto ", dijo Laura Engeman, directora de proyectos del Consejo de Protección Oceánica de California, al mismo panel.

El desafío para los reguladores, agregó Engeman, es "equilibrar las oportunidades de prueba con la provisión de las precauciones ambientales necesarias". Los desarrolladores de la industria son financieramente limitados. A menudo es un gran obstáculo para ellos desarrollar el tipo de información de referencia que requieren la mayoría de las agencias de permisos ".

"Debido a que estas son nuevas tecnologías que se están colocando en entornos donde este tipo de cosas no se han hecho antes, hay mucha incertidumbre ambiental", dice Jacobson de EPRI. "La industria se mantiene a un nivel muy alto". Un informe preparado para el Consejo de Protección Oceánica de California y la Comisión de Energía de California, publicado en noviembre 2008, encontró que "pocos impactos importantes de las instalaciones de conversión de energía de las olas en aves marinas y mamíferos se anticipan , "Pero los datos de referencia recopilados antes de colocar los dispositivos en el agua" serán fundamentales para evaluar los efectos posteriores a la instalación ". Los autores concluyeron que" aunque persisten importantes problemas tecnológicos y económicos, los problemas ecológicos, en esta etapa, parecen manejables ".

Un problema domina por completo esta escena y limita la tasa de crecimiento, y esa es la disponibilidad de capital. "- Dean Corren, Verdant

Aún así, las cosas se ven mejor en el horizonte. Para ayudar a los desarrolladores a navegar el proceso regulatorio, el Consejo de Protección Oceánica de California publicó una guía de permisos para proyectos de energía renovable oceánica en diciembre de 2011. Y en agosto de 2013, los senadores estadounidenses Ron Wyden, D-Ore., Y Lisa Murkowski, R-Alaska Introducido la Ley de Energía Renovable Marina e Hidrocinética de 2013, que promoverá el desarrollo y la racionalización de los permisos para las tecnologías marinas renovables. En enero 20, 2014, la Comisión Europea lanzó un paso de dos pasos Plan de acción de energía azul bajo el cual la UE convocará primero a las partes interesadas para identificar y proponer soluciones a los desafíos que enfrenta la industria de energías renovables marinas y luego desarrollar un mapa de ruta estratégico por 2016 para guiar al sector hacia la comercialización.

Muéstranos el dinero

Marine Renewables Promise Océanos de la energíaLuego hay financiamiento. "Debe entenderse que un problema domina por completo esta escena y limita la tasa de crecimiento, y esa es la disponibilidad de capital", dice Corren de Verdant Power. "Para las energías emergentes, el capital de riesgo ya no existe".

"Muchas de las cosas de la ola son solo una etapa demasiado temprana para el capital de riesgo", dijo Toman a su audiencia de Berkeley. "Se ha estimado que cuesta alrededor de $ 100 millones pasar de un sorteo de servilletas de cóctel a un dispositivo de onda comercial. Esa es una enorme cantidad de capital para pedirle a tu inventor de garaje ".

PowerBuoy de Ocean Power Technologies produce electricidad a medida que oscila en los mares agitados de la costa de Escocia. Foto cortesía de Ocean Power Technologies, Inc.

Donde la energía marina está echando raíces, a menudo es gracias a la intervención del gobierno.

"Es por eso que Europa está comiendo nuestro almuerzo", dice Corren. "Nuestro gobierno ahora tiene la filosofía, al menos la mitad de ella tiene la filosofía, de que el gobierno no debería estar haciendo nada".

Los proponentes reconocen la importancia de la asistencia gubernamental prestada a la industria; simplemente desean que haya más. "Desde la elección del presidente Obama, el Departamento de Energía ha reconstituido su programa hidroeléctrico y también se ha comprometido con la energía renovable marina, tanto mareomotriz como undimotriz", dice Corren, "pero aún está mucho más allá de lo que realmente debería ser si queremos ser un jugador importante en la industria mundial ".

Jacobson de EPRI señala que el DOE ha patrocinado evaluaciones ambientales y de recursos de energía marina renovable (EPRI ha liderado las evaluaciones de recursos fluviales y de oleaje), el desarrollo tecnológico de componentes y el desarrollo de proyectos.

"El soporte de contrato del DOE ha sido increíblemente útil", dice Corren. "El estado de Nueva York ha sido increíblemente útil desde los '80'. El DOE reconoció que necesitaba aumentar el costo compartido de sus subvenciones para que coincida con lo que ofrecen otros países, dice. Antes, los contratos llegaban con el costo compartido de 50 / 50; ahora, los contratos pueden tener un costo compartido de hasta 80 / 20. En agosto 2013, DOE otorgado $ 16 millones para avanzar en los proyectos 17 que capturan la energía de las olas, las mareas y las corrientes.

Las energías renovables marinas tienen un futuro brillante

Los partidarios de la industria coinciden en que las energías renovables marinas tienen un futuro brillante, incluso si, en el corto plazo, pueden avanzar más rápidamente fuera de los EE. UU. Corren dice que esto probablemente significará que la mayoría de las empresas con sede en EE. UU. Se trasladarán al extranjero. "O Europa, particularmente el Reino Unido y Escocia, o Corea del Sur", dice, y agrega que Verdant ya tiene una empresa en Inglaterra. "Hemos estado en conversaciones con China. Estos son países con importantes recursos y compromisos importantes para invertir en la tecnología para que esto suceda ", dice.

En la charla de Berkeley, Toman estuvo de acuerdo, y dijo: "Wave y marea se está volviendo un éxito en Europa, especialmente en el Reino Unido y Escocia. Veo que emigrar aquí a EE. UU. Ven el mercado de California como una especie de Santo Grial. Podemos estar en un período lento en este momento, pero veo que los esfuerzos europeos se extienden para colonizarnos ".

Los expertos están convencidos de que las energías renovables marinas serán más competitivas a medida que la tecnología madure. Prototipos de casi una docena de dispositivos de energía marina están operando en los sitios administrados por Centro Europeo de Energía Marina, un centro de pruebas conectado a la red en las Islas Orcadas de Escocia establecido en 2003. Se han probado más dispositivos de energía mareomotriz y undimotriz en la instalación de $ 59-millón, estacada con fondos de los gobiernos de Escocia y el Reino Unido y la UE, pero autosuficiente desde 2011, que cualquier otro sitio en el mundo. De acuerdo con la Comisión Europea, algunos 2 GW de proyectos de energía marina renovable están en camino en Europa.

Los expertos están convencidos de que las energías renovables marinas se volverán más competitivas con el tiempo a medida que la tecnología madure. "Hay una gran cantidad de carnicería entre los primeros proyectos", dijo Toman. "Sin embargo, se ha ganado una gran cantidad de experiencia. Los proyectos posteriores se beneficiarán del gran trabajo duro realizado por estos proyectos anteriores ".

"Esta no es la forma más económica de generar electricidad en este momento", dice Jacobson. "Si no hay alguna forma de demanda de energía renovable, entonces es mucho más difícil hacer que la financiación funcione para desarrollar aún más la tecnología hasta el punto de que puede ser competitiva en costos en el futuro". Políticas como la tarifa de alimentación recientemente aprobada en Nueva Escocia para los proyectos de energía de las mareas son necesarios, dice, para ampliar la industria.

Escribiendo en el blog del European Marine Energy Center, Carcas predice, "No es inconcebible que una vez que se instale el primer 1,000 [MW] de renovables marinas (equivalente a una central eléctrica convencional), los costos podrían ser similar a la del viento en alta mar ".

"Esta industria tiene un futuro. Va a ser una pieza pequeña pero importante del rompecabezas para armar todas las fuentes que necesitamos que están en el extremo más sostenible de las cosas ", dice Corren. "Tiene un futuro brillante".

Este artículo apareció originalmente en ensia


Sobre el Autor

Gerdes justinJustin Gerdes es un periodista independiente que vive en el Área de la Bahía de San Francisco y se especializa en energía y cambio climático. Su obra ha aparecido en el Guardian, Yale Environment 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Chinadialogue, al cristiano Science Monitor y GreenBiz.com, entre otros.


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