Convertidores undimotrices y protección costera

Los efectos del cambio climático combinado con el aumento del nivel del mar y la mayor frecuencia de tormentas severas causarán un mayor nivel de erosión costera en áreas con una línea de costa expuesta, tal como se puede encontrar en numerosos lugares a nível mundial. Las marejadas extremas y las mareas de tormenta aumentan el riesgo de inundaciones costeras con los efectos destructivos subsiguientes en las dunas y playas, como lo demuestra la tormenta que afectó la parte noroeste de Escocia en 2005.

Además, la erosión costera no es solo un problema durante las tormentas, sino que es un proceso continuo que genera un desgaste continuado en el ecosistema costero.

Para comprender el impacto duradero de la erosión costera causada por tormentas extremas o como consecuencia de los patrones climáticos estacionales regulares, se requiere de un amplio conocimiento de la estructura geológica y de la zona litoral.

Son varios los tipos de factores que bien en forma simple como combinada generan alteraciones en la geografía litoral. Por ejemplo, las olas que se acercan a una orilla con un ángulo de impacto distinto al perpendicular crean una corriente de costa que, dependiendo de la velocidad de esta corriente, elimina sedimentos y, por lo tanto, reduce potencialmente los sedimentos disponibles para formar una playa en la región afectada. Lo mismo es válido para las olas perpendiculares en combinación con una corriente de litoral existente causada por movimientos de marea o procesos oceanográficos más grandes, como la deriva oceánica. En las áreas que están en equilibrio, donde el sedimento eliminado por los procesos costeros equivale a la cantidad depositada de las áreas río arriba, no se puede apreciar de forma facil ningún cambio a largo plazo. Sin embargo, la variabilidad estacional puede ser considerable cuando el sedimento removido de una playa por tormentas de invierno regulares se deposita principalmente en la región cercana a la costa desde donde es empujado hacia la playa por oleajes de una longitud de ola más larga durante el período de verano. Cuando en áreas con un rico suministro de sedimentos, una pérdida neta de arena localizada puede ser solo temporal, debido a los recursos suficientes disponibles para la reposición, otras áreas sin dicho suministro no podrán recuperarse y enfrentarán un impacto a largo plazo. Las actividades que obligan a realizar cambios en los sistemas costeros en equilibrio, que dan como resultado la pérdida o ganancia localizada de sedimentos, incluyen obras de ingeniería civil, como la construcción de diques o estructuras en alta mar, o cambios en el medio ambiente, es decir, cambio climático o tormentas severas. La extracción a gran escala de la energía de las olas o las mareas es otro mecanismo que puede cambiar la dinámica costera, ya que la energía extraída del sistema para apoyar la generación de electricidad ya no estará disponible para la disipación en la zona litoral.

Las matrices de convertidores de energía de las olas (WEC) tienen el potencial de influir en el clima de las olas locales y, en consecuencia, afectar la dinámica de los sedimentos. En los últimos años se ha planteado la hipótesis de que la reducción de la altura de las olas por medio de los WEC, particularmente cerca de la costa, podría beneficiar la protección costera al promover la deposición de sedimentos. La morfología de una línea costera está estrechamente relacionada con el clima de las olas, y se han identificado patrones de comportamiento derivados de los efectos de las instalaciones WEC. Un cambio en los procesos de transporte litoral costero puede tener implicaciones a lo largo de la costa, así como en las proximidades de un WEC.

Producir predicciones teóricas de los perfiles de playa de equilibrio a partir de los primeros principios presenta un desafío considerable. Aún está por surgir un conjunto de ecuaciones validadas y totalmente predictivas para vincular el perfil de playa con el clima de olas. Hasta que las mediciones estén disponibles en futuras granjas de energía de las olas a escala comercial, los investigadores que esperan calcular los posibles efectos de los WEC en el clima de las olas y la dinámica de los sedimentos deben recurrir al modelado de escalas y la simulación numérica.

Son varios los trabajos que mezclan desde índices de transmisión de ondas para una clase de WEC tipo atenuador y utilizan la fórmula CERC para evaluar las posibles consecuencias para el transporte de sedimentos en la costa, hasta estudios de modelado por computadora con SWAN y trabajo experimental para predecir cómo una fila de absorbentes de puntos dependientes de la frecuencia alteraría el espectro de ondas local y los procesos de ruptura de olas, hasta el uso del modelo REFDIF para calcular el cambio en la altura de ola de las olas monocromáticas debido a varias disposiciones de los dispositivos undimotrices del tipo Pelamis.

Muchos de estos estudios están motivados, al menos en parte, por consideraciones de sedimentos y procesos costeros, pero pocos incluyen el tratamiento explícito de estos efectos.

Se preveé que en los próximos años se generen modelos numéricos cuantitativos validados y detallados para la dinámica de sedimentos mediante el uso de estudios de campo. Ademas se llevará a cabo un programa extendido de experimentación con tanques de olas, y estos enfoques complementarios deberían proporcionar una mejor comprensión de los impactos potenciales de diferentes configuraciones de granjas undimotrices.

No obstante, a partir de los datos y modelos actuales sabemos que las olas son predecibles en su efecto sobre el transporte de sedimentos, la erosión y la deposición. Además, una ola erosionada que actúa sobre el sedimento puede cambiar a una ola de depósito con la adición de un WEC en esa zona. Por tanto los WEC pueden influir sobre la dinámica de las olas y el medio ambiente.