La energia del
gradiente salino es completamente renovable y sostenible. Es la que posee la
concentración de energía más alta (densidad de energía) de todas las fuentes de
energía renovables marinas, un recurso de energía ultradensa. En la década de
1970, se reconoció que el poder de salinidad o "la energía representada
por el gradiente de concentración de salinidad entre el agua dulce y el agua de
mar" podría ser un recurso atractivo, grande y sin explorar.
En principio,
no hay costo de combustible. El gradiente salino no produce emisiones de CO2 ni otros componentes significativos que puedan interferir con el clima mundial.
La extracción ineficiente sería aceptable siempre que haya un retorno de la
inversión adecuado. (Básicamente, es limpio, verde y las sales no se consumen
en el proceso).
Dependiendo de
la tecnología elegida, los sistemas podrían ser no periódicos, a diferencia de
la energía del viento o de las olas. Los sistemas pueden diseñarse para plantas
de gran o pequeña escala y pueden ser de diseño modular.
El recurso
La diferencia
de presión osmótica entre el agua dulce y el agua de mar es equivalente a 240 m
de altura hidráulica. En teoría, una corriente que fluye a 1 m3/s
podría producir 1 MW de electricidad. El recurso mundial de salinidad de agua
dulce a mar se estima en 2.6 TW (comparable al gradiente térmico oceánico
(estimado en 2.7 TW )).
Los lagos interiores altamente salinos (hipersalinas) tienen un potencial aún mayor. Por
ejemplo, el diferencial de presión osmótica del Mar Muerto corresponde a una
altura de 5.000 m (casi veinte veces mayor que el agua de mar).
TECNOLOGÍAS
Como afirman
Seymour y Lowrey, "se ha dirigido una atención limitada al poder de la
salinidad porque es tan fácil pasar por alto; no hay un cambio drástico en la
temperatura en la desembocadura de un río, y un estuario parece mucho más
tranquilo que una cascada de 240 m ".
Varios
conceptos fueron propuestos hace más de veinte años. Como otros han notado, al
menos en teoría, cualquier estrategia para desalinizar agua de mar podría
revertirse para producir energía.
Osmosis
retardada por presión:
Sidney Loeb fue
el primero en reconocer la Osmosis Retardada a Presión (PRO) como fuente de
energía. En PRO, el agua de mar se bombea a una cámara de presión donde la
presión es menor que la diferencia de presión osmótica entre agua dulce (o agua
de baja salinidad) y agua de mar (o agua de mayor salinidad). El agua dulce
fluye a través de una membrana semipermeable y aumenta el volumen (o presión)
dentro de la cámara; se hace girar una turbina a medida que se compensa la
presión.
En 1975,
después de concluir que el costo por kW era prohibitivo para un sistema de agua
dulce - agua de mar, Loeb consideró cuerpos de agua mucho más salados, como el
Mar Muerto. Los detalles posteriores revelaron problemas con las salmueras del
Mar Muerto que oxidaban las membranas semipermeables convencionales
disponibles.
Se ha realizado
a posteriori un trabajo teórico adicional sobre las mejoras en las eficiencias
mecánicas de los subsistemas y la optimización de la generación de energía PRO.
PRO ha sido
sugerido como un esquema de producción de energía para el Mar Muerto. Con una
caída de 400 m y tasas de evaporación de 3 millones de m3/d, el
suministro de agua de mar podría producir agua potable por RO antes de
descender a través de una planta PRO cerca del Mar Muerto. Los costos de
energía se estiman en 0.058 $/kWh.
Una importante
empresa noruega, Statkraft, abrió el primer laboratorio dedicado a la energía
salina en 2003. Desde 1997, se han centrado en la ósmosis retardada y la
electrodiálisis inversa. Han calculado que en Noruega estarían disponibles
hasta 25 TWh/año. Han comenzado las pruebas de campo de un sistema de membrana
simple. El desarrollo de membranas de alto rendimiento es el enfoque de un
proyecto de investigación cooperativa con la Universidad Noruega de Ciencia y
Tecnología (NTNU). El potencial teórico fue verificado por la Fundación para la
Investigación Científica e Industrial (SINTEF).
Compresión
de vapor:
Primero
propuesto por Olsson, la técnica explota las diferencias en la presión de vapor
del agua y el agua de mar para obtener energía del gradiente de salinidad. El
agua dulce se evapora bajo vacío y se condensa en agua de mar. El flujo de
vapor resultante impulsa una turbina. Las condiciones de la turbina son
análogas al ciclo abierto OTEC. La tecnología se ha visto obstaculizada por
cuestiones estratégicas y operativas relacionadas con el consumo de agua dulce,
un recurso sumamente valioso en algunas partes del mundo.
Varios
desarrollos prometedores en la destilación por compresión de vapor para su uso
en la desalinización son adecuados para la transferencia de tecnología para
abordar los desafíos en el enfoque de compresión de vapor para la conversión de
energía del gradiente de salinidad. El atractivo de utilizar diferencias de
presión de vapor es que elimina la necesidad de membranas y todos los problemas
asociados con las mismas incluyendo degradación de la membrana, suciedad, etc.
Electrodiálisis inversa (diálisis inversa):
Weinstein y
Leitz propusieron la creación de una batería de sal de la siguiente manera: Una
serie de membranas alternas de intercambio de aniones y cationes se puede
utilizar para generar energía eléctrica a partir de la energía libre del agua
del río y del mar.
Una instalación
ha operado en Vladivostok durante al menos tres años produciendo hasta 4 V
(0.15 kWh/m3 de agua dulce). Teóricamente, el sistema podria
acercarse a 0.7 kWh/m3.
Generador
hidrocrático:
Una tecnología
patentada, conocida como Hydrocratic Generator captura la energía libre de la
mezcla entre dos cuerpos de agua con diferentes concentraciones de salinidad.
La tecnología no requiere el uso de ningún tipo de membrana y puede utilizarse
para recuperar energía de una amplia variedad de entornos.
Se introduce
agua dulce en el fondo del tubo vertical. El agua fresca o baja en salinidad se
conduce a través de un tubo desde un depósito en la costa. El agua de baja
salinidad que está en contacto directo con el agua de alta salinidad ingresa a
un segundo tubo encerrado para formar una mezcla. El segundo tubo, conocido
como el "tubo vertical", es un cilindro en el que el fluido está en
comunicación con la fuente de agua de salinidad relativamente alta a través de
una o más aberturas. Al entrar en contacto con el agua de mayor salinidad se produce
el arrastre y el afloramiento de la mezcla dentro del tubo vertical.
El sistema
genera energía usando un proceso que explota eficientemente el potencial de
energía osmótica entre dos cuerpos de agua con diferentes salinidades. El
proceso supera limitaciones pasadas, como costosas membranas permeables o
bioelastómeros especialmente formulados.
Un conjunto de
pruebas en sistemas a pequeña escala en piscinas de 50.000 litros y en
condiciones naturales de agua de mar en un puerto han validado el concepto.
DESARROLLO Y
FUTURO
Las tecnologías
de membrana han avanzado, pero hasta la fecha, siguen siendo la barrera técnica
para la producción de energía económica- Deficiencias adicionales en este
momento incluyen lo siguiente:
• Altos costos
de capital para la instalación de la planta,
• Equipo aún no
desarrollado al nivel de eficiencia deseable,
• Los costos de
energía para la mayoría de las tecnologías son bastante sensible a la membrana
de eficiencia y membrana costos, y
• En los
sistemas de membrana, las membranas son vulnerables a las incrustaciones.
Se están
realizando esfuerzos para abordar esos problemas y, alternativamente,
desarrollar diseños que eliminen la membrana. Otras barreras comerciales
incluyen la competencia arraigada de las empresas hidroeléctricas, la
distorsión de las políticas gubernamentales que favorecen las tecnologías de
combustible fósil a través de incentivos fiscales o políticas de gasto, y
precios de mercado que no reflejan el beneficio público de la energía renovable
(es decir, reducción de la contaminación del aire).
la energia del viento no es periodica,saludos
ResponderEliminarLa energía del viento es periódica porque en la mayoría del mundo no siempre hay viento lo suficientemente fuerte.
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