Océanos de poder

Érase una vez que EE. UU. Sufrió una crisis energética real, el presidente declaró la independencia energética nacional como el equivalente moral de la guerra, los federales comenzaron a gastar dinero real en fuentes de energía poco convencionales y lo más poco convencional fue la conversión de energía térmica oceánica (OTEC).



La idea básica, propuesta un siglo antes, era simple: vastas extensiones de mares tropicales y subtropicales muestran una diferencia de alrededor de 20 ° C entre aguas superficiales cálidas y aguas casi heladas un kilómetro o dos por debajo. Esa diferencia de temperatura podría impulsar turbinas masivas, produciendo energía eléctrica durante todo el día con una degradación ambiental mínima.

Hace veinte años, el Departamento de Energía invirtió más de $ 200 millones en la idea. Los investigadores soñaron con una flota de naves plantas OTEC que pastaban, cada una de las cuales producía constantemente hasta 500 megavatios de potencia. Pero el programa federal expiró con pocos resultados visibles aparte de montones de informes de ingeniería.





Sin embargo, los devotos en los EE. UU. Y en el extranjero siguieron impulsando la idea, centrándose principalmente en variantes pequeñas basadas en islas. El año que viene, si todo va bien, se iniciará la construcción de la primera planta térmica oceánica comercial, una operación de un megavatio en el Laboratorio de Energía Natural de la Autoridad de Hawái en la isla de Hawái.

Energía eléctrica Plus

A diferencia del trabajo anterior, los proyectos térmicos oceánicos de hoy no se limitan a la energía eléctrica, sino que se centran en una combinación de productos apropiados para un sitio determinado, dice Hans Krock, profesor de ingeniería oceánica en la Universidad de Hawaii-Manoa. Estos pueden incluir:



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  • agua dulce (a menudo en alta demanda)
  • uso de aguas profundas ricas en nutrientes para la acuicultura (incluida la cría de peces de agua fría)
  • Refrigeración costera (hacer correr agua fría a través de los intercambiadores de calor para impulsar los acondicionadores de aire puede resultar rentable frente a la electricidad isleña de alto precio)

Un ejemplo de ello es el sitio del Laboratorio de Energía Natural en Keahole Point en Hawai, hogar de trabajos pioneros en aguas termales oceánicas. El laboratorio cerró su último prototipo OTEC hace dos años. Pero continúa bombeando agua de mar profunda para operaciones de acuicultura comercial y enfriamiento costero.

El laboratorio también está agregando otra tubería de aguas profundas, lo suficientemente grande y profunda para manejar el nuevo sistema térmico oceánico que generará de 1 a 1,4 megavatios de energía. La tubería de 140 centímetros de ancho se está fabricando en una sola pieza de casi tres kilómetros de largo, dice Tom Daniel, director científico y técnico de NELHA. El proyecto de tubería de $ 11.2 millones está programado para completarse el próximo verano.

Aún así, remolcar la tubería hasta el sitio y hundirla con cuidado es una operación de muy alto riesgo, comenta Daniel. (Un proyecto del gobierno indio para construir una planta térmica oceánica flotante de un megavatio aparentemente se cayó y perdió su tubería, dice).

Ciclismo por delante



Debido a que las plantas térmicas oceánicas funcionan con una diferencia de temperatura relativamente pequeña en comparación con las plantas convencionales impulsadas por vapor, los ingenieros han elaborado muchos diseños ingeniosos para obtener la mayor eficiencia, especialmente para los intercambiadores de calor cruciales y las turbinas de baja presión.

La planta de Hawaii funcionará en el ciclo Kalina, con su fluido de trabajo una mezcla sellada de amoníaco y agua. El agua de mar tibia vaporiza la mezcla, que impulsa una turbina. La mezcla se separa en corrientes ricas en amoníaco y pobres en amoníaco, se condensa con agua fría profunda y luego se combina para otra ronda.

La tecnología Kalina está muy extendida en las nuevas centrales eléctricas convencionales. Exergy de Hayward, CA, lo ha comercializado en otros tipos de plantas con diferencias de temperatura relativamente pequeñas, incluidas plantas geotérmicas y acerías. Cada pieza de la tecnología está lista para usar y funciona, dice Krock.

Cómo se desplaza el fluido de trabajo por un sistema de conversión de energía térmica oceánica de ciclo cerrado (simplificado).

Un enfoque alternativo proviene de Sea Solar Power, una controvertida empresa térmica oceánica con sede en Baltimore, MD. El diseño de su intercambiador de calor utiliza propileno como fluido de trabajo y un proceso de flujo turbulento inspirado en técnicas de refrigeración, dice el presidente Robert Nicholson.

Sea Solar se encuentra aproximadamente a la mitad de un proyecto de dos años de $ 20 millones para optimizar el intercambiador de calor y otros componentes, con fondos de la Fundación Abell de Baltimore, dice Nicholson. Sin embargo, los forasteros ven a la compañía con una mezcla de respeto por la destreza en ingeniería de sus fundadores, exasperación por su negativa a detallar su tecnología y cautela, ya que ninguno de sus proyectos comerciales se ha concretado todavía.

Agua en todas partes y algo para beber

Una tercera opción, los diseños de ciclo abierto que utilizan agua de mar como fluido de trabajo, se ha estudiado principalmente por su capacidad para producir agua dulce. Krock dice que se han superado dos problemas principales: los gases de condensación liberados por el proceso de vaporización y la necesidad de turbinas especializadas.

Él y sus estudiantes han propuesto una planta para Oahu, donde los recursos de agua dulce están a punto de agotarse, dice. A un costo de alrededor de $ 80 millones, la planta produciría cinco millones de galones de agua dulce al día, de 8 a 10 megavatios de energía y 20 megavatios de enfriamiento costero.

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Islas en el arroyo (Coldwater)

Sea Solar Power ha firmado un memorando de entendimiento con Guam para crear una planta térmica oceánica y está negociando con otros compradores potenciales, dice Nicholson. Afirma que hay fondos disponibles para construir una primera planta de 10 megavatios, que calcula entre $ 45 y $ 50 millones.

El grupo de Krock también ha elaborado propuestas para otros sistemas térmicos oceánicos basados ​​en islas. Uno para la base naval de Diego García en el Océano Índico, por ejemplo, podría ahorrar un 30 por ciento del costo de generar energía y agua dulce, estima.

El Golfo de México es un lugar perfecto para hacer OTEC, agrega Krock, dadas las nuevas plataformas petroleras de aguas profundas. Irónicamente, los operadores petroleros son inevitablemente los herederos de esta tecnología.

¿Sueños de pipa de agua salada?

Sin embargo, los sueños de las naves vegetales que pastan todavía persisten, aunque muchos ingenieros oceánicos veteranos los ven con escepticismo.

Nicholson de Sea Solar Power dice que podría ensamblar múltiples unidades de energía OTEC en un barco de 100 megavatios que es un octavo del tamaño y costo de los gigantes previstos por la investigación federal. Estamos listos para construir plantas de 100 megavatios ahora, declara.

Otros expertos no compran tales afirmaciones. Eso es ridículo, dice Daniel de NELHA. Primero tienes que escalar.

Más lejos en el horizonte, Krock sugiere que las naves centrales OTEC podrían producir hidrógeno a medida que la economía mundial comience a cambiar hacia ese combustible. El uso del agua fría como disipador de calor podría ayudar al proceso de licuar el hidrógeno, señala.

Robert Cohen, consultor de Boulder, CO, que fue director del programa de energía oceánica del Departamento de Energía, conserva su entusiasmo por la energía térmica oceánica. OTEC podría eventualmente proporcionar una fracción significativa de las necesidades energéticas globales, dice Cohen, tanto al generar electricidad como al crear combustibles intensivos en energía como el hidrógeno.

Cohen señala, sin embargo, que la tecnología ha sufrido una historia de grandes objetivos y afirmaciones. OTEC parece sacar opiniones extremadamente subjetivas de dos grupos, a los que llamo escépticos y fanáticos, dice Cohen, mientras que la verdad tiende a acechar en algún lugar entre los extremos.

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