Las energías renovables marinas

Hacer frente a los desafíos energéticos y ambientales de nuestra sociedad se está volviendo cada vez más hacia las fuentes de energía renovables. En el campo de la energía renovable marina, ahora hay tecnologías tan diversas como el viento o el aprovechamiento de la energía de las olas y las corrientes, cuyos niveles de madurez son completamente diferentes, que implica diversos retos técnicos o económicos.

En 2008, las energías renovables representaron algo menos del 20% del consumo total de energía en Francia, pero las energías renovables marinas todavía representan una pequeña fracción. La más común de estas energías en el momento en que se capturó en los sitios de energía eólica marina, pero el mar tiene varias fuentes de energía que pueden ser explotadas, como las mareas y las corrientes, oleaje del océano y energía térmica.

La energía de marea es, probablemente, mejor controlado ahora. La fábrica Rance (Bretaña, Francia) también proporciona energía en cantidades muy grandes (240 MW instalados proporcionando aproximadamente 500 GWh / año) a la red desde 1977. Desde entonces, muy pocas instalaciones han surgido, ya que sólo unos pocos sitios de este tipo en Canadá, China, Rusia y Corea del Sur (quien también construyó la mayoría de marea poderoso en 2009). Además, el bajo número de sitios favorables impedir el despegue masivo de energía de las mareas, cuando no está consideraciones económicas están cancelando proyectos, como ocurrió con la propuesta de Severn en el Reino Unido.

También podemos utilizar los gradientes de salinidad del medio marino o el cultivo de algas para producir biocombustibles denominados de tercera generación (ver hoja "Agua y Biocombustibles"), pero estos sectores son ahora más de la infancia.

La energía eólica marinaEuropa a finales de 2009, poco más de 2.000 MW de turbinas eólicas marinas se encuentran en operación, o 828 aerogeneradores en 38 parques, repartidos en 9 países. En los últimos años, el Reino Unido ha tomado la posición de líder de las instalaciones después de la eliminación de los subsidios que habían lanzado al mercado en Dinamarca.

La figura. 1 - El mercado anual eólica marina fija en Europa (2000-2008)

En los próximos años, el Reino Unido sigue liderando el mercado europeo con Dinamarca y Alemania. En el mundo, debería ser de 1000 MW instalados en 2010: 17 granjas están en construcción y 52 sitios nuevos están previstos en el mediano plazo. Más de 100 GW están previstas para los próximos años

La figura. 2 - Las tendencias del mercado para el período 2009-2013 y 2020

Los proyectos van en aumento, impulsada por la instalación objetivos diferentes como 6 GW en 2020 en Francia a partir de la Grenelle de l'environnement, y 50 GW para el conjunto de Europa cubiertos por la Asociación Europea Wind Energy Association (EWEA). A nivel mundial, los Estados Unidos y China no dejar atrás, y China ha elevado su objetivo para la energía eólica marina 2020 a 30 GW y los Estados Unidos a 10 GW al mismo tiempo.En la actualidad, el desarrollo de la energía eólica en el mar, cerca de la costa. Estas turbinas están unidos al fondo del mar por bases que permiten considerar los parques instalaciones, a profundidades de unos 50 m. Además, y para aprovechar los recursos eólicos más importantes para evitar incluso en lo que respecta a las poblaciones costeras, es necesario el uso de las tecnologías de aerogeneradores flotantes, que son luego colocados en un flotador anclado a marSi la instalación de bases es aún una comprendido técnicamente bastante bien por la industria, pero para los cuales los métodos de reducir el coste de la instalación y la base son necesarios, el desarrollo de estructuras flotantes sigue siendo un reto. Sin embargo, el potencial de estas tecnologías es importante y puede ser dominante, como en Francia, donde la batimetría es partidario de alta mar flotante.El ejemplo de los Estados Unidos (Figura 3) es bastante impresionante, así como para superar la barrera de los 50 metros que se triplique el potencial de la energía eólica marina. En comparación, la Agencia

Europea de Medio Ambiente evaluó el potencial técnicamente accesibles en alta mar en Europa alrededor de 1000 GW.

La figura. 3 - El potencial de la energía eólica marina en los Estados Unidos de acuerdo a la profundidad

En Europa, los proyectos de demostración, el viento flotando multiplican proponer conceptos tecnológicamente seguras y económicamente viables. Por lo tanto, para fines ilustrativos, el proyecto Diwet usado por Blue H (Países Bajos) es un concepto de una plataforma flotante anclada por las líneas rígidas tensos. Ambos proyectos también son usados por los actores noruegos: WindSea ofrece una plataforma con tres semi-sumergibles turbinas, mientras que la empresa promueve Sway concepto de turbina eólica conectada a un Spar flotante anclada al fondo marino mediante un tirante de anclaje , lo que permite que la turbina para ser orientado según la dirección del viento.Otros tres proyectos involucran a los actores franceses en varios niveles. Hywind proyecto, dirigido por Statoil, ayudó a instalar una turbina eólica flotante equipado con un flotador sumergido Spar diseñado e instalado por Technip. WINFLO proyecto, apoyado por la empresa francesa Nass & Wind ofrece una plataforma eólica flotante mientras semi-sumergible proyecto VertiWind, lirio de la sociedad francesa, en colaboración con Technip ofrece un concepto innovador que consiste en un viento flotando eje vertical. En Francia, los proyectos Diwet, WINFLO VertiWind y han sido aprobados por los polos y Mer PACA Mer Bretagne, las agrupaciones que reúnen a empresas, laboratorios de investigación y los actores académicos ubicados en estos territorios

La figura. 4 - Algunos proyectos de aerogeneradores flotantes

Encontrar una solución económicamente viable es crucial cuando se sabe que la turbina eólica marina flotante es una inversión alrededor de dos veces más grande que un viento fijo y el flotante lleva gran parte de este costo adicional. Los actores son muy seguros, pero los retos siguen siendo bastante numerosos.

Sin embargo obstaculizada por las barreras tecnológicas, el sector eólico marino (y, a fortiori, para la energía eólica flotante) es todavía muy dependientes de los subsidios y tarifas de electricidad que se pueden implementar para ejecutar el sector. Francia y Alemania han optado por tasas bastante similares, mientras que el Reino Unido se aprovechó de la imposición de un sistema de certificación empujando la incorporación de energías renovables en el mix energético. En última instancia, todas estas disposiciones eólica marina MWh valor entre 130 y 140 €.

La energía actual

Las corrientes provocadas por las mareas son particularmente fuertes en algunos lugares cercanos a la costa como estrechos, cabos y estuarios. Esta energía puede ser convertida en electricidad mediante turbinas eólicas, turbinas tipo de submarino, si el flujo axial (geometría sustancialmente cerca de las turbinas de viento como la conocemos) en un tercio de los proyectos, o flujo transversal, c 'es decir, equipado con un eje vertical de rotación. Otros conceptos existir como

Venturi turbinas o sistemas oscilantes inspirado en las ballenas de aleta física, pero siguen siendo bastante marginal (Figura 5).

La figura. 5 - El funcionamiento de los actuales proyectos en marcha por la familia de tecnologías

A nivel mundial, la energía actual potencialmente recuperable es en realidad muy modesto con 800 TWh / año.

La energía de las olas

Las olas en la superficie del mar son creadas por el viento. La cantidad de energía generada es muy difusa, pero también variable dependiendo de la estación y la ubicación geográfica, por ejemplo entre la latitud 40 ° y 60, energía de las olas es máximo

La figura. 6 - Distribución de dispositivos de energía de las olas por la familia de tecnologías

A nivel mundial, la energía potencial recuperable y explotable económicamente sido evaluadas por el Consejo Mundial de Energía entre 1000 y 2000 TWh / año equivalente a entre 2 y 4 veces el consumo de energía eléctrica un país como Francia. En Francia, este potencial es importante (la segunda de Europa por detrás del Reino Unido) con 40 TWh / año, principalmente en la costa atlántica, y fuera metrópoli, Reunión y de la Polinesia francesa.

Numerosos dispositivos han sido diseñados y probados y se puede dividir en tres amplias categorías versión disminuido generalmente fijo (en las costillas del lecho marino-o-cercanas a la costa) o versión flotante (Figura 6).

Históricamente, estos son los dispositivos de oscilación columna de agua que surgió primero. Dispositivos de recogida también se utilizan en algunos casos: la recuperación del agua desplazada por las ondas en tanques elevados, que pueden girar una turbina con flujo bidireccional produce. En la actualidad, sin embargo, son dispositivos con cuerpos oscilantes, por lo general boyas, que tienen el mayor interés. En el mar, deben ser capaces de recuperar la máxima cantidad de energía mientras perduren las tormentas y olas de árboles, lo que lleva a muchos desafíos en su estructura y anclajes.

La figura. 7 - Distribución geográfica de la capacidad instalada entre 2004 y 2009

La energía térmica oceánica

Technologies (ETM energía termal del océano) aprovechar las diferencias de temperatura entre la superficie y profundidades. Una diferencia de temperatura de al menos 20 ° C entre el agua superficial y agua profunda se necesita, se trata principalmente de los trópicos que están cubiertos por estas tecnologías. Lepotentiel estimado es enorme, alrededor de 10 000 TWh / año, acercándose al nivel global de consumo eléctrico del año 2000, pero es difusa y explotable económicamente término potencial es aún muy incierto. Otros actores también imaginar el uso de la agua fría del océano es enfriar edificios, o para licuar gas natural.

En la actualidad, un estudio de viabilidad el proyecto se firmó por un ETM planta de energía en la Polinesia Francesa. En la reunión, otro proyecto consiste en la construcción de un manifestante por DCNS. Estados Unidos, el grupo se especializa en la industria aeroespacial y de defensa, Lockheed Martin, también se coloca sobre el tema.

El desarrollo de las industrias que utilicen las olas, las corrientes y la energía térmica oceánica

Evidentemente, estamos sólo al comienzo de los sectores energéticos marinos. En el mundo, menos de 3 MW / año se han instalado en promedio durante el período

2004-2009 para ambos las olas y las corrientes, el equivalente anual de un viento nuevo! Al mismo tiempo, hay sólo una unidad de funcionamiento ETM Hawaii, y no se pretende próximos pocos años. Pero el movimiento se inicia, incluyendo el Reino Unido, Estados Unidos y Portugal, y las previsiones para los próximos años, si los proyectos sobrevivan a la crisis económica actual, son alrededor de 25 MW de potencia instalada cada año, principalmente prototipos o unidades de liberación pre-(Fig. 7).

En cuanto a la distribución, la energía de las olas ha gozado históricamente de un inicio más rápido, pero en los últimos años las instalaciones de recuperación de las corrientes de energía han comenzado de forma gradual hacia arriba (Figura 8) y ahora están dos corrientes comparable desarrollar en paralelo.

La figura. 8 - La capacidad instalada entre 2004 y 2009, por tipo de energía

Por tanto, es importante para los jugadores a seguir trabajando para madurar estas tecnologías sobre los aspectos técnicos y económicos con el fin de hacer realidad los sectores industriales y sostenibles en el largo plazo. Proponer conceptos eficientes y medios económicamente viables para afrontar los retos de la solidez de las estructuras, el mantenimiento de estas instalaciones en alta mar y las conexiones eléctricas a la red.

Para sacar provecho de esta industria emergente, y los subsidios del gobierno son necesarias y tarifas regionales son esenciales, por lo menos en el inicio de los cursos, sino también para escribir-ins en el tiempo. Ya están en marcha en algunos países a diversos niveles. Muy motivador de Portugal e Irlanda (Figura 9), cubren solamente los costos de producción ligeramente actuales de energía de las olas o corrientes, que ahora están entre 0,2 y 0,3 € por kWh .

La figura. 9 - Las tarifas de alimentación en Europa para los proyectos de las olas y las corrientes

La figura. 10 - las marinas de energía en todo el mundo: la madurez potencial, y la tasa de desarrollo

Los temas de investigación

Más allá de la ayuda y la tarifa dada la inmadurez de estas ayudas tecnologías marinas a la investigación es también muy importante. En los Estados Unidos, el apoyo a la I + D de $ 50 millones / año en 2008-2012 fue liberado tras la firma de Investigación de Energía Renovable Marina y hidrocinética and Development Act 2007. En Europa, el Reino Unido es el área más avanzada en términos de la investigación en esta área y dos sitios de prueba que ya existen para probar prototipos. En Francia, el Grenelle del Medio Ambiente Mesa Redonda seguido el mar condujo al problema de la energía marina en el centro de los debates. El Ipanema (iniciativa nacional de cooperación solidaria para el desarrollo de la energía marina) fue creado en 2008 y la obra del ancla (Alianza Nacional de Coordinación de Investigación

energía) también prestó especial atención a la energía marina. Un instituto de excelencia en la energía libre de carbono (IEED) "France energía marina" se decidió en 2009 y tiene su sede en Brest en 2011 para acelerar el progreso técnico en francés. La energía marina se estructuran en territorio francés y en particular alrededor de Bretaña (ver mapa). El siguiente paso es proporcionar a los países en sitios de prueba para que los desarrolladores puedan venir a probar sus prototipos. Los proyectos de energía de las olas dedicadas a la petición SEM-REV, debe salir entonces Croisic un sitio para probar los sistemas de explotación de las corrientes de marea deben ser establecidos a Paimpol-Bréhat y un sitio que se encuentra en el estuario región de Burdeos. Para SEM, un sitio de prueba en la isla de La Reunión debe decidirse pronto. En conclusión, las energías marinas se encuentran en un momento crucial de su desarrollo. Porque si el vientoen alta mar está en marcha, a pesar de los desafíos técnicos y económicos venideros, especialmente para la energía eólica flotante, otras energías (ETM, olas y corrientes) están todavía en su infancia.

Los esfuerzos de investigación y desarrollo están prestando considerable antes de describir estos canales como técnicamente maduro. Aún poblado con muchos prototipos o modelos a escala, el mercado de los sistemas de EMR son confidenciales. Pero estas energías representan un importante potencial energético que explica la atención que están sujetas la mayoría de las principales naciones que tratan de diversificar sus fuentes de energía.

Mapa - Ubicación de las partes interesadas de energía marina en la región de Bretaña