Las islas aprovechan las capas térmicas de los océanos para obtener energía

La construcción de una instalación en una remota isla situada a casi 400 kilómetros al oeste de la India continental podría demostrar, por primera vez, la viabilidad comercial de un enorme recurso renovable aún sin explotar: las capas térmicas del océano. Aquí, en el archipiélago de Lakshadweep, las aguas superficiales están más de 20 °C más calientes que las aguas profundas y, con el equipo adecuado, esa diferencia de temperatura puede aprovecharse para generar electricidad.

Conocida como conversión de energía térmica oceánica (OTEC, por sus siglas en inglés), esta tecnología puede proporcionar energía renovable las 24 horas del día. La magnitud de la oportunidad es enorme, gracias a las extensas regiones de los océanos del mundo donde existe una diferencia de temperatura suficientemente grande entre las aguas superficiales y las profundas. Solo en las aguas que rodean Estados Unidos, por ejemplo, la OTEC podría satisfacer toda la demanda eléctrica del país, según un informe de 2021 del National Laboratory of the Rockies, dependiente del Departamento de Energía de EEUU (DoE).

El proyecto de la India utilizará agua de mar extraída desde 1.000 metros de profundidad para generar 65 kilovatios de electricidad y producir 100.000 litros de agua potable al día. Desarrollado por el Instituto Nacional de Tecnología Oceánica de la India (NIOT), es un proyecto pequeño, pero supone un gran paso hacia un avance comercial de la OTEC. “Lo que estamos haciendo puede ampliarse en número para abastecer a islas y comunidades remotas. Esta puede ser una estrategia de mercado”, afirma Purnima Jalihal, quien dirigió el proyecto antes de jubilarse el año pasado como responsable de la división de energía y agua dulce del NIOT.

El proyecto forma parte de una nueva ola de entusiasmo en torno a la OTEC. Recientemente se han completado proyectos de escala de kilovatios en China y las islas Canarias, y hay otros previstos en Hawái, Taiwán y Japón. Aunque los intentos anteriores de comercializar la OTEC fracasaron debido a problemas de ingeniería, deficiencias de eficiencia y limitaciones de financiación, los esfuerzos actuales se benefician de los avances en dispositivos clave y de una mayor capacidad de ingeniería.

Aun así, serán necesarios proyectos mucho más grandes antes de que la inversión en OTEC despegue, afirma Robert Varley, quien dirigió el programa de OTEC del contratista de defensa Lockheed Martin entre 2006 y 2017. La mayoría de los defensores de la OTEC coinciden en que el sector necesita una demostración de al menos unos pocos megavatios, un orden de magnitud superior al de los proyectos de mayor duración realizados hasta ahora. “Una vez que eso ocurra, creo que el mundo cambiará para la OTEC”, afirma Varley.

Cómo funciona la conversión de energía térmica oceánica

Los océanos de la Tierra absorben gran parte de la radiación solar diaria y del exceso de calor atrapado en la atmósfera terrestre. Sin embargo, la mayor parte de esta energía térmica permanece dentro de los 100 metros superiores del océano. Las profundidades marinas siguen siendo gélidas, dominadas por el agua procedente del deshielo de las regiones polares.

Desde la década de 1970, varias decenas de proyectos han intentado aprovechar esta heterogeneidad térmica. Es complicado porque la diferencia de temperatura que pretende aprovechar esta tecnología es relativamente pequeña. Incluso en las zonas tropicales, la mayoría de las plantas OTEC tendrán que conformarse con una diferencia de unos 25 °C entre las aguas superficiales y las aguas frías situadas a 1.000 metros de profundidad. (En comparación, los generadores térmicos convencionales funcionan con una diferencia de temperatura de unos 400 °C).

Para aprovechar esta pequeña diferencia de temperatura, la mayoría de los grupos generan electricidad calentando y enfriando un fluido de trabajo que hierve de forma natural a baja temperatura, como el amoníaco. El agua superficial se bombea hasta la planta y su calor se transfiere al amoníaco, haciendo que se evapore. Ese vapor impulsa después una turbina para generar electricidad. Finalmente, para repetir el ciclo, el calor del amoníaco se transfiere al agua fría bombeada desde las profundidades, lo que provoca que el amoníaco se condense.

Extraer energía de una diferencia de temperatura tan pequeña requiere mover enormes cantidades de agua superficial y profunda. Una planta OTEC de 6,4 MW, propuesta en la costa este de Taiwán por el conglomerado industrial TCC Group Holdings, con sede en Taipéi, absorbería hasta 9.500 litros de agua de mar fría por segundo desde 600 metros de profundidad. Un diseño de 10 MW que Lockheed proyectó para instalar en China en 2013 habría procesado 40.000 litros de agua de mar por segundo, pero nunca llegó a construirse.

El bombeo a esa escala favorece la instalación de las plantas sobre plataformas marinas, ya que esto reduce la longitud de las tuberías necesarias al permitir que se extiendan directamente hacia abajo para alcanzar las profundidades inferiores. Sin embargo, las plataformas marinas incrementan los costes, y trabajar en las duras condiciones del océano abierto aumenta los riesgos. Cuando está llena de agua, la tubería de agua fría suspendida de una plataforma OTEC marina puede pesar decenas de miles de toneladas métricas, y cualquier movimiento provocado por el oleaje fuerte someterá a su conexión con la plataforma a enormes tensiones.

Proyecto en Canarias

Para afrontar uno de los riesgos de operar en alta mar, la empresa emergente londinense Global OTEC desplegó en las islas Canarias la primera plataforma del mundo diseñada específicamente para OTEC y preparada para resistir huracanes. La plataforma, puesta a flote en abril y financiada mediante subvenciones públicas, es un modelo a escala 1:7, no operativo, de una planta de demostración de 2,5 MW.

Será necesaria una planta en funcionamiento para convencer a los inversores de la fiabilidad de la tecnología. Sea Solar Power, con sede en Jacobus (Pensilvania) y fundada en 1972 para desarrollar la OTEC, está diseñando una planta de 25 MW que, según la empresa, convencería a los inversores al ser capaz de amortizarse si su electricidad abasteciera a una red insular que actualmente depende de un costoso suministro de diésel. El presidente de Sea Solar, James H. Anderson Jr., afirma que la empresa ha sobrevivido hasta ahora gracias a los ingresos procedentes de sus negocios derivados de fabricación, pero señala que actualmente busca una inversión de 5 a 10 millones de dólares estadounidenses para completar el diseño de ingeniería de prefactibilidad de la planta. La construcción de la instalación costaría al menos 120 millones de dólares adicionales.