CICLOS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS CENTRALES MAREMOTRICES, PROYECTOS Y REALIZACIONES

Ciclos de funcionamiento de las centrales:

Los ejemplos más claros de viabilidad económica a nivel mundial y que ofrecen los mejores resultados para el diseño y proyecto de una central hidroeléctrica mareomotriz están basados en el almacenamiento de agua en el embalse que se forma al construir un dique, con compuertas y turbinas, en una bahía, ría o estuario. 

Embalse y funcionamiento de la central mareomotriz

A continuación veremos algunos de los ciclos con mejor rendimiento:

1. Ciclo con turbina de simple efecto: Este ciclo consta de dos modos operativos.

• Generación durante el reflujo de la marea (bajamar): El llenado del embalse se efectúa con las puertas abiertas y el vaciado con turbinación.
• Generación durante el flujo (pleamar): El llenado del embalse se efectúa con turbinación y el vaciado con las puertas abiertas. Es menos eficiente que el anterior, porque el embalse trabaja con niveles más bajos y la capacidad de almacenamiento es menor. En consecuencia generan sólo durante la bajamar o solo durante la pleamar llenándose el embalse. 

En los ciclos de simple efecto que funcionasen con vaciado del embalse sólo generaría energía, cada día, durante dos períodos de unas 10 a 12 horas en total, que se irán produciendo en horas diferentes cada día.

    Ciclo de simple efecto; embalse único

 

         

         Durante el llenado (fig. arriba) y vaciado (fig. abajo)

2. Ciclo con turbina de doble efecto: En este ciclo la generación de energía se efectúa con ambas mareas, lo que exige que las turbinas operen eficazmente con un determinado caudal de agua en cualquier dirección, funcionando tanto durante el llenado, como durante el vaciado del embalse. Se puede utilizar turbinas reversibles y no reversibles, con un sistema de canales y compuertas, lo cual es muy complejo y costoso.

La energía utilizada es menor que la de simple efecto pero genera un 18% más de energía debido a que las diferencias de niveles entre el embalse y el mar son menores. Los tiempos de funcionamiento son de 6 a 7 horas por marea, lo que supone entre 12 y 14 horas diarias de generación de energía, con tiempos de espera entre 2 y 3 horas por marea.

          Embalse con turbina de doble efecto

3. Ciclo de acumulación por bombeo: Este ciclo genera energía con ambas mareas y dispone de algún tipo de almacenamiento por bombeo, lo que lo obliga a utilizar turbinas que sean capaces de funcionar también como bombas. El nivel de generación y la flexibilidad operativa se mejoran, lo que proporciona una mayor eficiencia económica, es decir, permiten un aprovechamiento más racional y rentable de la central, pudiendo llegar al aumento en la generación al 10%.

La experiencia confirma que es más económico y aceptable limitar la generación a la fase de reflujo, bajamar, ya que la carrera de marea en el embalse estaría entonces dentro de la mitad superior de la que existía previamente

La central de ría del Rance en Francia es la primera central de potencia en el mundo de este tipo, y en ella se impuso la utilización de una tecnología nueva en el campo de las turbinas.

Funcionamiento con bombeo 

4. Ciclo múltiple: Utilizan varios embalses, con lo que se podría generar energía de una forma más continua a lo largo del día; serían más caros, pues exigirían una obra civil muy costos, lo que les ha hecho prácticamente inviables. 

El proyecto Cacquot en la bahía de Saint Michel, con mareas de 15 m de amplitud, implicaba diques de 55 km con alturas de 30 a 40 m para almacenar en 2 estanques de 1100 km2, caudales que penetrarían por las compuertas a 500.000 m3/seg, generando entre 30 y 40 TWh año, apoyándose en las islas Chausey. Se estimó en 10 años su construcción, pero el proyecto fue abandonado.

Proyectos y realizaciones:

Estudio de viabilidad. Los principales parámetros que hay que considerar en un estudio de viabilidad son: 

• La longitud del dique
• La superficie del embalse
• El nivel mínimo del agua
• La amplitud de la marea, que es el factor mas importante, que justifica la instalación de la central

Tendencias.  Las nuevas tendencias para desarrollar estos aprovechamientos energéticos están influenciadas por algunos aspectos que han ido surgiendo en los últimos años por ejemplo, con el propio entorno de la central, que tiene que permitir combinar la energía mareomotriz con otras tecnologías de generación energética, como la hidroeléctrica, térmica, eólica, etc... 

Hay que tener en cuenta que muchos de los mejores emplazamientos están demasiado lejos de los centros de consumo, lo que obligaría a transportar la energía producida a considerables distancias. En esta situación el transporte en corriente continua en alta tensión ofrecería unas prestaciones notables, pudiéndose llegar hasta 10 000 km con pérdidas del 3% cada 1 000 km, lo que permitiría conectar la energía de las mareas generadas en emplazamientos remotos en las redes eléctricas principales.

Aspectos económicos. Los factores que inciden negativamente en el coste de la central son la propia obra civil de construcción del dique, que supone más de la mitad del coste de la planta, con lo que la elección de un lugar adecuado que permita un ahorro en infraestructura, compatible con una buena amplitud de marea, es fundamental. A ésto hay que añadir la larga duración del proceso constructivo de la central, entre 5 y 15 años en el caso más favorable, y el bajo factor de carga estacional, entre el 22% y el 35%, debido a las variaciones de la amplitud de la marea, (mareas vivas y muertas).

Entre los factores que inciden positivamente hay que citar el bajo coste de operación y mantenimiento, inferior al 0.5% y la alta disponibilidad, superior al 95%, que está relacionada con el elevado número de grupos.

El proyecto Magallanes

El impacto ambiental que supone la instalación de los sistemas mareomotrices es muy elevado, provocando una alteración en el equilibrio del ecosistema que afecta tanto a la fauna como a la flora marina.

Para resolver estos problemas, surge en 2007 el proyecto Magallanes. Es una empresa llamada Magallanes Renovables, especializada en la obtención de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía de las mareas. El sistema que desarrolla el proyecto Magallanes se basa en construir un artefacto flotante que incluye un tubo con una parte sumergida donde se instalan los hidrogeneradores, donde al paso de las mareas se produce el giro de las hélices, que a su vez van a hacer girar un eje conectado a un generador, consiguiendo producir corriente eléctrica. La plataforma está fondeada mediante dos líneas de anclaje a proa y a popa. Además, por ser flotante, no implica construcción alguna sobre el fondo marino y permite si instalación en cualquier área del mundo. 

 

También es el sistema de más bajo coste de mantenimiento, ya que permite acceder en barco a la plataforma para revisiones, reparaciones o cualquier otra operación. entre algunas de sus grandes ventajas tenemos:

• El bajo coste de mantenimiento al presentar sala de máquinas accesible
• Un menor costo de instalación y mayor eficiencia 
• Al ser instalaciones flotantes se adaptan a todas las zonas marinas con un bajo impacto ambiental.