¿Qué produce las olas?

Las olas del océano son producidas por una variedad de fuerzas incluyendo las fenómenos meteorológicos (como el viento y la presión atmosférica), fuerzas astronómicas (efectos gravitacionales de la luna y el sol), y fuerzas geológicas (terremotos subacuáticos que pueden producir tsunamis). Este informe se dedicará a los fenómenos meteorológicos que pueden actuar sobre los océanos del globo.

El viento puede claramente, transferir algo de su energía al agua. El agua puede ganar energía del viento, por la fricción entre el viento y el agua. Esto es muy fácil de comprobar soplando sobre una vaso de agua y observando las “ondas” u olas que se producen. Sobre los océanos y lagos, las olas que se generan como resultado del viento se denominan “olas oceánicas superficiales” (NOAA, 2006).

Inicialmente, los vientos leves generan ondas pequeñas llamadas olas capilares sobre la superficie del agua. Si el viento aumenta, la agitación adicionada creada por las olas capilares aumenta el rango de transferencia de energía y las olas se comienzan a formar en la superficie del océano. En una zona donde el viento sopla a través de la superficie del océano, y donde las olas se generan, la superficie se caracteriza por olas con diferentes largos que se mueven en forma aleatoria en la dirección del viento. Se conoce a este tipo de situación como “mar”. El tamaño que las olas pueden alcanzar depende de 3 factores:

Cuanto más fuerte sea el viento, y si sopla durante un largo período a lo largo de una determinada distancia, más grande será el mar. Un “mar” completamente desarrollado se produce cuando las olas alcanzan el tamaño máximo posible de acuerdo a un determinado viento, duración y distancia (New Jersey Marine Science Consortium, 2005).

La Figura muestra un modelo del 20 de abril de 2006, que indica alturas de las olas a nivel global (indicado por color) y la magnitud y dirección en que las olas están viajando (indicado por una flecha blanca y su largo).

La necesidad de incorporar a los recursos de las olas en un sistema de suministro de energía

En el contexto de un desarrollo sustentable, hay muchos factores que se toman en cuenta al momento de realizar decisiones relacionadas con la producción de energía: impacto ambiental, manejo apropiado de los residuos, mayor seguridad, cuestiones intergeneracionales, e igualdad internacional. Teniendo en cuenta el interés sobre los cambios climáticos producidos por el hombre, existe una preocupación creciente sobre la obligación de utilizar recursos de energía sustentables. La energía de las olas es uno de esos recursos sustentables.

El Viento

¿De dónde proviene la energía del viento?

Toda la energía renovable (excepto la energía de las mareas y la geotérmica), en última instancia viene del sol. El sol irradia 174.423.000.000.000 kilovatios/hora de energía a la tierra. Es decir, en una hora la tierra recibe 1.74 x 1017 vatios de energía.

Aproximadamente entre el 1 y el 2 por ciento la energía que proveniente del sol es convertida en viento. Ésa cantidad es de 50 a 100 veces más que la energía convertida en biomasa por todas las plantas de la tierra.

Las diferencias de temperatura conducen a la circulación de aire. Las regiones alrededor de ecuador, de latitud 0°, son calentadas por el sol más que el resto del planeta. El aire caliente que es más ligero que el aire frío y se eleva hasta alcanzar aproximadamente 10 kilómetros (6 millas) de altitud y se separará en dos corrientes una se dirige hacia el norte y otra al sur. Si el globo no rotara, el aire simplemente llegaría al Polo Norte y al polo sur, bajaría, y volvería al ecuador.

El recurso

El World Energy Council (Concejo Mundial de Energía) ha estimado el potencial de la energía de las olas en 2.000 GW (New Scientist, 2003). El recurso de energía de las olas global es de 2 TW, con el potencial de una generación de más de 2000 TWh anuales (World Energy Council, 1993. Thorpe, 1998. Mei, 2005).

La energía de las olas es el nombre que se le ha dado a la energía contenida en las olas. La cantidad de energía de una sola ola es considerable. La energía potencial de un grupo de olas es proporcional a la altura de las olas al cuadrado del período de las olas (el tiempo entre las crestas de las olas). Las olas de períodos más largos tienen largos de olas relativamente más largos y se mueven más rápido. Esta energía potencial es igual a la energía cinética (que puede ser empleada). La energía de las olas se expresa en kilowatts por hora en una región, por ejemplo una línea costera. Sin tener en cuenta las olas creadas por grandes tormentas, las olas más grandes miden aproximadamente 15 metros de alto y tienen períodos de aproximadamente 15 segundos. Este tipo de olas tienen una energía potencial de 1700 kilowatts a través de cada metro de frente de olas. Una región de mucha energía de olas podría tener un flujo potencial mucho menor a este: alrededor de 50 kW/m.

El recurso global de las olas en kW por metro de cresta.

Para una típica marejada (swell) con un período de 10 segundos, el rango de flujo de energía es de 40 kW/m si la amplitud es de 1 mt (olas suaves) y 1000 kW/m si la amplitud es de 5 mt (olas largas). En esta última situación (olas altas con una sola frecuencia), la energía disponible (teóricamente) es de 1000 MW por km de línea costera. Esto es comparable a una estación de energía de combustión de carbón ordinaria. Sin embargo, en la práctica sólo una fracción de esta energía puede ser extraída, porque la intensidad de las olas tiene una gran variabilidad, ya sea horaria, diaria y también estacional (MIT, 2005).

El futuro de la energía de las olas

La energía de las olas tiene un gran potencial, ya que lograría mayores rendimientos que la energía de las mareas. La energía potencial de las olas es vasta y puede ser explotada en muchas regiones. Los países con largas líneas costeras y fuertes vientos persistentes pueden producir cinco por ciento, o más de su electricidad a través de la energía de las olas.