OTEC (Energía térmica oceánica): qué es y cómo funciona
Descubre OTEC: qué es y cómo funciona la energía térmica oceánica, generación renovable, refrigeración y desalinización a partir de la diferencia de temperatura del mar.
La conversión de energía térmica oceánica (OTEC) es una forma de obtener energía útil de los océanos del mundo. El sol calienta la superficie marina y en las zonas tropicales y subtropicales el agua superficial puede alcanzar temperaturas cercanas a 30 °C. En contraste, muchos océanos son muy profundos y el agua a 1.000 metros de profundidad puede estar en torno a 4–6 °C.
Si se lleva agua fría desde las profundidades hasta la superficie a través de una tubería, y se combina con el agua superficial caliente, se crea una diferencia de temperatura que puede aprovecharse para producir energía. Esa diferencia puede ser relativamente pequeña —a veces del orden de 15 °C— pero es suficiente para poner en marcha una máquina llamada motor térmico diseñada para convertir esa diferencia térmica en trabajo eléctrico. A esta tecnología se la conoce como OTEC (por sus siglas en inglés, Ocean Thermal Energy Conversion).
Cómo funciona (principios generales)
El principio básico de la OTEC es similar al de cualquier ciclo térmico: extraer calor de una fuente caliente y expulsarlo a una fuente fría, aprovechando la diferencia para mover un fluido de trabajo que acciona una turbina o bomba de calor. Existen tres configuraciones principales:
- Ciclo cerrado: Un fluido de trabajo con bajo punto de ebullición (por ejemplo, amoníaco) circula en un circuito cerrado. El agua caliente de la superficie transfiere calor al fluido en un intercambiador, éste se vaporiza y mueve una turbina; luego el vapor se condensa usando agua fría profunda.
- Ciclo abierto: Se utiliza directamente agua de mar de la superficie. Al reducir la presión del condensador/vapor en un evaporador, el agua de mar caliente hierve a baja temperatura y el vapor de agua mueve una turbina de baja presión; después se condensa con agua fría profunda, produciendo además agua dulce desalinizada como subproducto.
- Ciclo híbrido: Combina elementos de ambos: por ejemplo, se evapora agua de mar en condiciones de baja presión y ese vapor se utiliza para vaporizar un fluido de trabajo en ciclo cerrado, mejorando la eficiencia y produciendo agua dulce.
Características técnicas y recursos
Debido a que la diferencia de temperatura entre la superficie y las profundidades es pequeña, la eficiencia térmica de las plantas OTEC es baja (típicamente del orden de unos pocos porcentajes). Por ello se requieren caudales grandes de agua caliente y fría para generar potencias útiles; sin embargo, los océanos proporcionan volúmenes enormes de agua.
La infraestructura crítica incluye tuberías de agua fría de gran longitud y diámetro (cold water pipes) que deben soportar cargas mecánicas, corrosión y bioincrustaciones. El coste y la complejidad de estas tuberías son, a menudo, el factor limitante en la viabilidad económica de un proyecto OTEC.
Ventajas
- Generación continua y predecible (capacidad de base), a diferencia de otras renovables intermitentes.
- Subproductos útiles: agua fría para refrigeración y acuicultura, y en ciclos abiertos o híbridos, agua desalada potable.
- Potencial para proporcionar refrigeración, aire acondicionado y apoyo a cultivos en zonas insulares remotas.
- Gran potencial energético: se estima que el recurso global podría ser muy grande —en algunos estudios se afirma que la OTEC podría generar entre 10 y 100 veces la energía disponible por otras fuentes oceánicas como la energía de las olas—, aunque la explotación práctica depende de costes y ubicación.
Inconvenientes y retos
- Eficiencia energética baja comparada con plantas térmicas convencionales; requiere grandes caudales de agua.
- Altos costes iniciales de capital, especialmente por las tuberías de agua fría y estructuras marinas.
- Problemas técnicos: corrosión, biofouling, mantenimiento en ambiente marino, estabilidad de la tubería frente a corrientes y tormentas.
- Impactos ambientales locales: el aporte de aguas frías ricas en nutrientes a la superficie o el vertido de mezclas de agua pueden alterar la biología local, provocar floraciones algales o afectar a especies sensibles. Es necesaria una evaluación ambiental en cada emplazamiento.
Usos adicionales
Además de producir electricidad, la OTEC puede generar servicios complementarios muy valiosos para islas y zonas costeras:
- Desalación de agua: especialmente en ciclos abiertos e híbridos, donde se puede obtener agua potable.
- Refrigeración y climatización: el agua fría profunda puede utilizarse para sistemas de aire acondicionado y refrigeración industrial.
- Acuicultura y agricultura: el agua fría, rica en nutrientes, puede favorecer ciertos cultivos marinos y terrestres controlados.
- Producción de hidrógeno o integración con procesos industriales que requieran frío o calor a baja temperatura.
Breve historia y estado actual
La primera máquina OTEC se construyó en Cuba en 1930 y produjo 22 kW de electricidad. Desde entonces se han realizado varios prototipos y demostradores. La mayor máquina construida hasta ahora generó 250 kW en 1999 y fue desarrollada en Estados Unidos. Hay planes y propuestas para plantas comerciales de mayor tamaño, del orden de 1–10 MW y superiores, pero su despliegue a gran escala aún depende de mejoras tecnológicas y reducción de costes.
Dónde es más viable
Las ubicaciones más adecuadas son zonas tropicales y subtropicales donde la superficie es cálida y el lecho marino desciende rápidamente a grandes profundidades cerca de la costa (por ejemplo, márgenes insulares). Esto reduce la longitud y el coste de la tubería de agua fría y facilita la operación.
Conclusión
La OTEC es una tecnología renovable con potencial interesante para proporcionar energía de base en regiones tropicales, especialmente en islas remotas donde la energía y el agua dulce son caros. Sus ventajas incluyen generación continua y servicios auxiliares (desalación, refrigeración, acuicultura), pero enfrenta retos técnicos, económicos y ambientales significativos. La investigación y las demostraciones continuas buscan mejorar la eficiencia, reducir costes y mitigar impactos, de modo que la OTEC pueda convertirse en una opción competitiva en ciertos emplazamientos.
La conversión de energía térmica oceánica utiliza el agua fría de las profundidades del océano para producir electricidad y cultivar alimentos.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la conversión de la energía térmica oceánica (OTEC)?
R: Es una forma de obtener energía útil de los océanos del mundo utilizando la diferencia de temperatura entre el agua caliente de la superficie y el agua fría de las profundidades para generar energía.
P: ¿Qué causa la diferencia de temperatura en el océano?
R: El sol brilla sobre los océanos del mundo y calienta el agua cercana a la superficie, mientras que el agua a unos 1.000 metros de profundidad puede estar mucho más fría.
P: ¿Cómo se aprovecha la diferencia de temperatura para generar energía?
R: El agua caliente se lleva a la superficie junto con el agua fría mediante una tubería, y el motor térmico utiliza la diferencia de temperatura para generar energía.
P: ¿Es significativa la diferencia de temperatura entre el agua caliente de la superficie y el agua fría de las profundidades?
R: La diferencia de temperatura puede ser sólo de unos 15 °C, pero aún así puede utilizarse para generar energía a través de una máquina OTEC.
P: ¿Cuál es el potencial de la OTEC en comparación con otras fuentes de energía oceánica?
R: Se calcula que la OTEC proporciona cantidades de energía entre 10 y 100 veces superiores a la energía undimotriz, otra fuente de energía oceánica.
P: ¿Cuáles son otros beneficios de la OTEC además de la generación de energía?
R: La OTEC puede producir cantidades de agua fría que pueden utilizarse para refrigeración y para ayudar al crecimiento de cultivos y peces. También puede producir grandes cantidades de agua sin sal que puede utilizarse como agua potable en islas situadas en medio del océano.
P: ¿Cuándo se construyó la primera máquina OTEC y cuánta electricidad generó?
R: La primera máquina OTEC se construyó en Cuba en 1930 y produjo 22 kW de electricidad.
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