{"id":355219,"date":"2020-10-28T18:25:50","date_gmt":"2020-10-28T21:25:50","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=355219"},"modified":"2024-06-05T16:09:10","modified_gmt":"2024-06-05T19:09:10","slug":"la-fuerza-de-los-vientos-marinos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/la-fuerza-de-los-vientos-marinos\/","title":{"rendered":"La fuerza de los vientos marinos"},"content":{"rendered":"

El litoral mar\u00edtimo de Brasil se extiende a lo largo de 7.367 kil\u00f3metros (km) y tambi\u00e9n comprende un \u00e1rea marina de 3,5 millones de kil\u00f3metros cuadrados (km2<\/sup>). Esa inmensa regi\u00f3n a\u00fan est\u00e1 incluida en el horizonte de los inversores en generaci\u00f3n de energ\u00eda renovable en el pa\u00eds. Otros centros de investigaci\u00f3n brasile\u00f1os est\u00e1n atentos al potencial energ\u00e9tico de las olas, las mareas y el gradiente t\u00e9rmico oce\u00e1nico \u2013la diferencia de temperatura entre el agua de la superficie y la del fondo del oc\u00e9ano\u2013, as\u00ed como en la posibilidad de aprovechar la energ\u00eda proveniente de los vientos que soplan sobre el mar. \u201cEstamos generando conocimiento y dominando las tecnolog\u00edas. Al igual que lo que ocurre en diversos pa\u00edses, en el futuro Brasil tambi\u00e9n va a ir en busca de energ\u00edas en \u00e1reas offshore<\/em> [a lo largo de la costa]\u201d, dice el ingeniero naval Alexandre Nicolaos Simos, del Departamento de Ingenier\u00eda Naval y Oce\u00e1nica de la Escuela Polit\u00e9cnica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (Poli-USP).<\/p>\n

Simos coordina un grupo de investigaci\u00f3n que apunta al desarrollo de turbinas e\u00f3licas flotantes offshore<\/em> y explica que las turbinas de este tipo predominantes en el mundo son fijas. Las mismas tienen como fundaci\u00f3n pilares sujetos al lecho marino y est\u00e1n ubicadas mayormente en aguas poco profundas, junto a la costa. Ese sistema requiere la realizaci\u00f3n de obras de construcci\u00f3n civil en el mar y demanda embarcaciones de gran porte capaces de clavar estacas y levantar las torres, de hasta 100 metros (m) de altura, que constituyen los soportes de las turbinas e\u00f3licas, tambi\u00e9n denominadas aerogeneradores. Los costos de esa operaci\u00f3n dependen del tipo de suelo marino.<\/p>\n

En tanto, la instalaci\u00f3n de turbinas flotantes es m\u00e1s sencilla. Se las monta en astilleros y se las remolca hasta la zona de operaci\u00f3n. Esto tambi\u00e9n permite que se las pueda trasladar de regreso al astillero en caso de que sufran aver\u00edas graves. \u201cLa log\u00edstica es la misma que se emplea en el caso de las plataformas offshore<\/em> de petr\u00f3leo\u201d, compara Simos.<\/p>\n

Sin embargo, las turbinas flotantes requieren plataformas, cascos sobre los cuales ser\u00e1n instaladas. En la mayor\u00eda de los casos se trata de un sistema similar al de las plataformas de petr\u00f3leo semisumergibles, como son las de Petrobras de la cuenca de Campos, en la costa fluminense, o las plataformas spar<\/em>, los cilindros verticales comunes en la industria petrolera del golfo de M\u00e9xico. Los cascos quedan anclados con l\u00edneas de amarre, usualmente cables de acero especial con un anclaje sujeto al fondo del mar.<\/p>\n<\/div>

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\u201cSe trata de estructuras caras que actualmente tienen costos superiores a los de las turbinas offshore<\/em> fijas\u201d, pondera Simos. Por esa raz\u00f3n, constituyen una opci\u00f3n para las aguas que superan los 50 m de profundidad y que se encuentran m\u00e1s alejadas de la costa. Empero, cuanto mayor es la distancia, mayor es la extensi\u00f3n de los cables de transmisi\u00f3n de la energ\u00eda hasta las subestaciones de energ\u00eda en tierra, algo que tambi\u00e9n incide en su costo.<\/p>\n

El objetivo de la Poli es el desarrollo de proyectos de plataformas y sistemas de anclaje m\u00e1s econ\u00f3micos, mediante la optimizaci\u00f3n de la geometr\u00eda de los cascos y el uso de materiales m\u00e1s livianos para el anclaje. Otra de las metas es la generaci\u00f3n de nuevos conceptos de plataformas y amarre, que le permitan al casco desplazarse de acuerdo con las condiciones clim\u00e1ticas y las olas sin que ello repercuta significativamente en el rendimiento de las turbinas. \u201cEsta es la frontera\u00a0 mundial del desarrollo tecnol\u00f3gico en generaci\u00f3n e\u00f3lica offshore<\/em>. Es importante que Brasil adquiera know-how<\/em> en este tipo de tecnolog\u00eda\u201d, dice Simos.<\/p>\n

Los parques comerciales de turbinas e\u00f3licas flotantes a\u00fan son pocos. El primer parque piloto de mayor capacidad, denominado Hywind Scotland, lo inaugur\u00f3 en 2017 en Escocia la compa\u00f1\u00eda Statoil (actualmente Equinor), y cuenta con una capacidad de 30 megavatios (MW). En 2020, EDP Renov\u00e1veis, Engie y Repsol instalaron el WindFloat Atlantic, en Portugal, cuya capacidad inicial es de 25 MW. Simos apuesta a una evoluci\u00f3n significativa en la generaci\u00f3n e\u00f3lica flotante en las pr\u00f3ximas d\u00e9cadas. Una de las motivaciones es la fuerza y la constancia de los vientos offshore<\/em>; otra es el reflejo de una cuesti\u00f3n social. \u201cLos grandes parques e\u00f3licos pueden impactar en el paisaje, en la pesca o generar ruido, ocasionando perjuicios a las comunidades vecinas\u201d, destaca el profesor de la Poli.<\/p>\n

Otro de los incentivos provendr\u00e1 de las compa\u00f1\u00edas de explotaci\u00f3n de petr\u00f3leo offshore<\/em>. Las turbinas e\u00f3licas flotantes podr\u00edan erigirse como una alternativa para reducir las emisiones de contaminantes y aumentar el abastecimiento de electricidad para las plataformas situadas en alta mar. Ya existen proyectos de investigaci\u00f3n en desarrollo en el exterior con miras a evaluar la viabilidad t\u00e9cnica y econ\u00f3mica de ese tipo de aplicaci\u00f3n.<\/p>\n\n \n \n \n <\/picture>\n

El informe de 2018 del Global Wind Energy Council estima que la potencia e\u00f3lica offshore<\/em> instalada es de 23,1 gigavatios (GW), y el 90% est\u00e1 en el Reino Unido, Alemania y China. La Agencia Internacional de Energ\u00edas Renovables (Irena, por sus siglas en ingl\u00e9s) informa que tan solo en 2018 comenzaron a operarse 4,5GW y remarca que los proyectos est\u00e1n cada vez m\u00e1s alejados de la costa, llegando hasta una distancia de 90 km.<\/p>\n

La tendencia marca un aumento en la capacidad de las turbinas offshore<\/em>. Hasta el a\u00f1o 2000, ellas ten\u00edan 1,6 MW de potencia, en promedio. Los dispositivos instalados en 2018 entregaron una potencia de 5,5 MW, y los que se encargaron en ese a\u00f1o llegaban a 8,8 MW. Algunos de los principales fabricantes de turbinas, empresas tales como la espa\u00f1ola Siemens Gamesa, la danesa Vestas y la estadounidense GE, est\u00e1n trabajando en el desarrollo de turbinas con capacidades de 10 y 12 MW que estar\u00e1n disponibles en 2022.<\/p>\n

No hay diferencia tecnol\u00f3gica entre los aerogeneradores offshore<\/em> y onshore<\/em> (en tierra), a no ser la potencia. Tan solo recientemente aparecieron las primeras turbinas onshore<\/em> en un rango de 5 MW (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 275<\/em><\/a>). En el mar, las turbinas pueden ser m\u00e1s potentes porque no causan impacto sonoro o en el paisaje, tal como ocurre con los equipos instalados en tierra. Adem\u00e1s, los vientos son m\u00e1s regulares, porque se desplazan libremente sin obst\u00e1culos, tales como cerros, monta\u00f1as o infraestructuras construidas por el hombre.<\/p>\n

En el mes de enero, la Empresa de Investigaci\u00f3n Energ\u00e9tica (EPE), ligada al Ministerio de Minas y Energ\u00eda de Brasil, divulg\u00f3 el documento intitulado \u201cRoadmap e\u00f3lica offshore Brasil<\/em>\u201d, con una estimaci\u00f3n de 700 GW de potencial t\u00e9cnico para la explotaci\u00f3n e\u00f3lica mar\u00edtima en el pa\u00eds, teniendo en cuenta \u00e1reas con buena calidad de vientos y profundidades de hasta 50 m. El volumen potencial supera por mucho la capacidad instalada en cualquier parque generador brasile\u00f1o, que es de 170,5 GW, seg\u00fan datos brindados por la Agencia Nacional de Energ\u00eda El\u00e9ctrica (Aneel). Pero no todo el potencial t\u00e9cnico puede utilizarse, dado que existe un conflicto de intereses con otras actividades, como son las rutas mar\u00edtimas, los oleoductos, las \u00e1reas de pesca o de navegaci\u00f3n deportiva y las reservas ambientales protegidas.<\/p>\n

La ingeniera ambiental Amanda Jorge Vinhoza de Carvalho Silva, cient\u00edfica del Centro de Econom\u00eda Energ\u00e9tica y Ambiental (Cenergia) del Instituto Alberto Luiz Coimbra de Posgrado e Investigaci\u00f3n en Ingenier\u00eda de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (Coppe-UFRJ), tuvo en cuenta esos factores en un estudio, sumados a la cercan\u00eda de los puertos, de donde zarpan los buques para la instalaci\u00f3n y mantenimiento de las estructuras marinas, as\u00ed como la log\u00edstica de conexi\u00f3n con las subestaciones de energ\u00eda en tierra. En su tesina de maestr\u00eda intitulada \u201cEl potencial e\u00f3lico offshore<\/em> en Brasil. Localizaci\u00f3n de \u00e1reas nobles por medio de un an\u00e1lisis multicriterio\u201d, que defendi\u00f3 el a\u00f1o pasado, Vinhoza detect\u00f3 las 10 \u00e1reas m\u00e1s adecuadas para la instalaci\u00f3n de parques generadores offshore<\/em> en el pa\u00eds (vea la infograf\u00eda<\/a><\/em>). En conjunto, esas regiones suman casi 42 mil km2<\/sup>, que se concentran en el estado Par\u00e1 y otros estados del nordeste y del sur brasile\u00f1o, y ofrecen un potencial de generaci\u00f3n de alrededor de 126 GW. \u201cEso equivale a nueve centrales de Itaip\u00fa, que cuenta con una capacidad de 14 GW\u201d, compara.<\/p>\n

Para Roberto Schaeffer, docente del Programa de Planificaci\u00f3n Energ\u00e9tica del Coppe, director del m\u00e1ster de Vinhoza, el mapeo que realiz\u00f3 su alumna es importante para orientar inversiones, pero \u00e9l no vislumbra viabilidad a corto plazo para los proyectos en el pa\u00eds. \u201cEn la perspectiva trazada para la matriz el\u00e9ctrica 2050 del Coppe no detectamos oportunidad econ\u00f3mica para la generaci\u00f3n e\u00f3lica offshore<\/em> en Brasil\u201d, dice.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Schaeffer hace hincapi\u00e9 en que el pa\u00eds posee una matriz el\u00e9ctrica con m\u00e1s de un 80% de fuentes renovables. Por lo tanto, no est\u00e1 presionado para sustituir fuentes f\u00f3siles, tal como ocurre actualmente en Europa y en China. Brasil tambi\u00e9n cuenta con un gran potencial e\u00f3lico onshore<\/em>, en un rango de 500 GW, de los cuales tan solo 15 GW se est\u00e1n explotando actualmente. \u201cLas inversiones offshore<\/em> solo aparecen cuando se agotan las posibilidades en tierra o si existe un gran rechazo social en relaci\u00f3n con la instalaci\u00f3n de turbinas en las proximidades de las comunidades. Ninguna de esas situaciones est\u00e1 presente hoy en d\u00eda en el pa\u00eds\u201d, subraya.<\/p>\n

Un an\u00e1lisis puramente econ\u00f3mico demuestra la baja competitividad de la generaci\u00f3n e\u00f3lica offshore<\/em> actual. Un estudio de Amanda Vinhoza con base en datos de 2018 provistos por la Irena, indica que el costo nivelado de la energ\u00eda, en un c\u00e1lculo que tiene en cuenta el ciclo de vida de la usina generadora, es de 130 d\u00f3lares por MWh (megavatio-hora) en promedio en el mundo para la generaci\u00f3n e\u00f3lica offshore<\/em>, mientras que el costo promedio de la generaci\u00f3n en tierra es de 60 d\u00f3lares por MWh.<\/p>\n

En Brasil, otro escollo reside en la falta de regulaci\u00f3n de los complejos offshore<\/em>. En 2018, el Senado Federal aprob\u00f3 el Proyecto de Ley n\u00ba 484\/ 2017, que prev\u00e9 un sistema de concesiones de \u00e1reas mar\u00edtimas para la generaci\u00f3n de energ\u00eda a partir de fuentes e\u00f3licas y solares. El proyecto se encuentra actualmente en tr\u00e1mite en la C\u00e1mara de Diputados. El Instituto Brasile\u00f1o de Medio Ambiente y Recursos Naturales Renovables (Ibama) tampoco cuenta con un t\u00e9rmino modelo de referencia para una licencia ambiental de las centrales offshore<\/em>. La elaboraci\u00f3n del documento, que funcionar\u00e1 como marco para los estudios de impacto ambiental, comenz\u00f3 en enero de este a\u00f1o.<\/p>\n

Usinas de olas y mareas<\/strong>
\nLa estructura para generar energ\u00eda a partir de las olas del mar ser\u00e1 puesta a prueba en el litoral del estado de R\u00edo de Janeiro<\/em><\/p>\n

El desarrollo de un sistema de conversi\u00f3n de las olas del mar en electricidad constituye una prioridad para el Grupo de Energ\u00edas Renovables del Oc\u00e9ano del Laboratorio de Tecnolog\u00eda Submarina del Coppe-UFRJ. En 2010, un equipo de investigadores coordinado por Segen Estefen instal\u00f3 en Porto do Pec\u00e9m (en el estado Cear\u00e1) la primera usina de olas en Am\u00e9rica. En el proyecto, patentado por el Coppe, se utilizaba una estructura apoyada en tierra que se prolongaba sobre la escollera y una c\u00e1mara hiperb\u00e1rica para generar presi\u00f3n e impulsar la turbina generadora (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 113<\/em><\/a>).<\/p>\n

La central piloto se mantuvo activa durante cuatro a\u00f1os. \u201cComprobamos su factibilidad t\u00e9cnica, pero no la econ\u00f3mica\u201d, comenta Estefen. Ahora se est\u00e1 preparando una nueva tecnolog\u00eda, m\u00e1s econ\u00f3mica, para testearla en las inmediaciones de Ilha Rasa, unos 10 kil\u00f3metros mar adentro desde la playa de Copacabana, en R\u00edo de Janeiro.<\/p>\n

El nuevo conversor de olas estar\u00e1 integrado por una boya oscilante con formato cil\u00edndrico y una extremidad c\u00f3nica de 4,5 metros (m) de di\u00e1metro de desplazamiento vertical acoplada a un sistema de control de atascos. El vaiv\u00e9n de la boya alimenta el generador el\u00e9ctrico. La estructura se apoya en cuatro columnas dispuestas sobre una base de hormig\u00f3n, a una profundidad de 20 m. El prototipo constar\u00e1 de una potencia instalada de 80 kilovatios (kW).<\/p>\n

Hay otras dos tecnolog\u00edas que asoman en el horizonte del Coppe. Una de ellas prev\u00e9 el aprovechamiento de las mareas. El sistema requiere de la construcci\u00f3n de una represa con compuertas y turbinas hidr\u00e1ulicas. El embalse se llena cuando sube la marea y se vac\u00eda cuando ella baja. El paso del agua mueve las turbinas. El estuario del r\u00edo Bacanga, en el estado brasile\u00f1o de Maranh\u00e3o, donde ya existe una represa, constituye un sitio adecuado para la instalaci\u00f3n de una usina mareomotriz piloto. Otra regi\u00f3n prometedora, seg\u00fan el gobierno mara\u00f1ense, es la bah\u00eda de Turia\u00e7u, con potencial para una usina de 3,4 gigavatios (GW).<\/p>\n

La otra l\u00ednea de investigaci\u00f3n es la utilizaci\u00f3n de la diferencia de temperatura de las aguas del oc\u00e9ano, en este caso, cuando la variaci\u00f3n entre la temperatura superficial y la del fondo del mar supera los 20 \u00baC. Tal como lo explica Estefen, existen diversas t\u00e9cnicas en estudio en todo el mundo para el aprovechamiento del gradiente t\u00e9rmico. El sistema de conversi\u00f3n de la energ\u00eda t\u00e9rmica oce\u00e1nica (al cual se lo conoce como Otec) contempla el bombeo de agua desde el fondo del mar hacia un intercambiador de calor en la superficie con el prop\u00f3sito de generar el vapor que se usar\u00e1 para impulsar las turbinas. \u201cLa energ\u00eda el\u00e9ctrica oce\u00e1nica se encuentra en fase experimental en todo el mundo, pero se cree que ser\u00e1 significativa para la matriz energ\u00e9tica de las pr\u00f3ximas d\u00e9cadas\u201d, dice Estefen.<\/div>\n

Proyectos<\/strong>
\n1.<\/strong> Modelado y simulaci\u00f3n num\u00e9rica aplicados a la energ\u00eda e\u00f3lica\u2009\u2013\u2009Parte de la propuesta HPCWE remitida al llamado a concurso H2020-FETHPC-2018-2020 (n\u00ba 19\/01507-8<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda a la Investigaci\u00f3n\u2009\u2013\u2009Regular; Convenio<\/strong> Uni\u00f3n Europea (Horizonte 2020); Investigador responsable<\/strong> Bruno Souza Carmo; Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 146.870
\n2.<\/strong> An\u00e1lisis transitorio de fallas internas y protecci\u00f3n de los generadores e\u00f3licos (n\u00ba 17\/09554-0<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda a la Investigaci\u00f3n\u2009\u2013\u2009Regular; Investigador responsable<\/strong> Renato Machado Monaro; Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 136.266,21
\n3.<\/strong> Modelo estructural para el estudio de la din\u00e1mica de las aspas de las turbinas e\u00f3licas (n\u00ba 15\/11655-3<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda a la Investigaci\u00f3n\u2009\u2013 Regular; Investigador responsable<\/strong> Alfredo Gay Neto; Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 42.764,65<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Cient\u00edficos estudian c\u00f3mo explotar el potencial e\u00f3lico existente a lo largo de la costa brasile\u00f1a","protected":false},"author":538,"featured_media":357776,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[276,296,297,331],"coauthors":[1346],"class_list":["post-355219","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tecnologia-es","tag-bioenergia-es","tag-energia-es","tag-ingenieria","tag-sostenibilidad"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/355219","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/538"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=355219"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/355219\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":358337,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/355219\/revisions\/358337"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/357776"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=355219"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=355219"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=355219"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=355219"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}