Energías como Bienes Comunes

La energía eólica marina promete, a futuro,  abastecer con  abundante electricidad  las demandas energéticas del mundo moderno, pero como ocurre con la energía solar, la fuente primaria de energía puede ser intermitente e impredecible, esto hace que el aporte a la red eléctrica sea también fluctuante  y muchas veces desfasado de los picos de consumo de las ciudades.  Sin embargo,   investigadores del MIT ( Instituto Tecnológico de Massachusetts)  han desarrollado un nuevo enfoque de podría otorgar una solución viable a este problema,
permitiendo que la energía generada por los parques eólicos flotantes pueda ser almacenada y luego devuelta al sistema según la fluctuación de la demanda de la red y también teniendo en cuenta la imprevisibilidad  de la generación de las turbinas.

La clave de este novedoso  concepto es el uso de esferas de concreto de alrededor de 30 metros de diámetro. Tales estructuras serian depositadas en el lecho marino sirviendo de puntos de anclaje para las turbinas eólicas flotantes y simultáneamente  funcionarían como reservorios de energía excedente.

Parque Eólico OffShore (Foto 1)

Las turbinas eólicas generalmente están conectadas al sistema eléctrico y aportan energía a éste siempre y cuando exista una demanda del otro lado de la red. Si el consumo disminuye, el excedente de generación eventualmente accionaría una bomba hidráulica que evacuaría el agua contenida en el interior de la esfera.  Si se tiene en cuenta que la esfera esta sumergida a mas de 400 metros de profundidad se cuenta con una presión de  columna de agua de igual altura o unos 40 Kgm/cm2. En el momento que el viento disminuye en la superficie, la misma turbina hidráulica que extrae el agua del interior de la esfera invierte su giro y genera energía eléctrica a partir del reingreso de agua dentro de la esfera. Este “amortiguador”  puede garantizar la entrega constante de electricidad al a red aun cuando el viento que acciona la turbina no esta presente.

Funcionamiento de las esferas de concreto como acumuladores (Figura 2)

Cada una de estas esferas sumergidas a 400 metros podría almacenar alrededor de 6 megawatts/hora de energía. Según los cálculos de los investigadores del MIT, un reservorio de 1000 de estas esferas podrían almacenar y  suministrar tanta energía como una central nuclear por varias horas, lo suficiente para que sean una fuente confiable de almacenamiento de energía.  Además, las 1.000 turbinas eólicas que las esferas pueden anclar podrían, en promedio, sustituir una usina eléctrica de carbón convencional o una planta nuclear. Una ventaja a considerar es que, a diferencia de las plantas nucleares o de carbón, que tienen un lento proceso de incremento en la entrega de potencia, esta fuente de energía podría hacerse efectiva en cuestión de minutos y con la misma rapidez podría apagarse. Por último, el sistema estaría conectado a la red, por lo tanto,  las esferas también se podrían utilizar para almacenar energía de otras fuentes fluctuantes, incluyendo los paneles solares en la costa, o de las centrales de carga base, que operan más eficientemente a niveles estables. Esto podría reducir la dependencia de las plantas de pico de potencia, que habitualmente funcionan con menos eficiencia.

El peso de la estructura de hormigón con un espesor de 3 metros en sus paredes sería suficiente para mantener las estructuras en el fondo marino, incluso cuando están vacías. Las esferas pueden ser arrojadas en tierra y luego remolcadas rodando sobre el fondo marino hasta su posición final utilizando una barcaza remolcadora especialmente construida.  Esto debe ser necesariamente implementado de esta manera porque hasta le momento no existe ningún navío que pueda manejar una carga de tales dimensiones.

Las estimaciones preliminares indican que cada una de estas esferas se podía construir y desplegar a su posición final a un costo de alrededor de $ 12 millones de dolares (pero los costos podrían bajar gradualmente con la experiencia). Esto podría generar un costo estimado de almacenamiento de alrededor de 6 centavos de dólar por kilovatio-hora,  un costo que se considera viable en el ámbito de la industria de servicios públicos. Señalan los investigadores que cientos de esferas podrían ser desplegadas como parte de un gran parque eólico marino  con aerogeneradores flotantes.

En combinación, las turbinas flotantes y esferas de almacenamiento submarinos podrían proporcionar abastecimiento fiable de energía sobre demanda, excepto durante períodos prolongados de ausencia de viento.  Ademas, un emplazamiento en alta mar proporcionaría el beneficio de acceder a vientos más fuertes que los que habitualmente se encuentran en tierra firme,  El equipo de investigadores calculó que la profundidad óptima para las esferas sería de unos 750 metros, pero rápidamente podrían convertirse en rentables en aguas menos profundas.

El equipo de investigadores del MIT construyó un prototipo de 30 pulgadas de diámetro en el año 2011, que funcionó bien a través de ciclos de carga y descarga, lo que demuestra la viabilidad de la idea.

Respecto al material necesario para la construcción de las esferas, los investigadores estiman que un parque eólico marino podría utilizar una cantidad de hormigón comparable a la utilizada para construir la presa de Hoover ,  proporcionando una cantidad comparable de energía.

Mientras que la producción de cemento es una fuente importante de emisiones de dióxido de carbono, el equipo calculó que el hormigón de estas esferas se podría hacer usando  grandes cantidades de cenizas de centrales de carbón existentes en lugar de cemento. Los investigadores calculan que en una década, las esferas podrían utilizar gran parte de las cenizas producidas por las plantas de carbón de EE.UU, y crear un tercio de las necesidades de electricidad de Estados Unidos.
Fuente: MIT