Hay suficiente energía eólica sobre los océanos para impulsar la civilización humana, dicen los científicos
Un parque eólico en alta mar se encuentra en el agua cerca de la isla danesa de Samso, 19 de mayo de 2008. Crédito de la imagen: REUTERS / Bob Strong
por By Chris Mooney , para The Washington Post • 9 de octubre de 2017
Una nueva investigación publicada el lunes encuentra que hay tanto potencial de energía eólica sobre los océanos que teóricamente se podría utilizar para generar "poder de escala de civilización" - asumiendo, es decir, que estamos dispuestos a cubrir enormes extensiones del mar con turbinas y podemos encontrar maneras de instalarlos y mantenerlos en ambientes oceánicos a menudo extremos.
Es muy improbable que alguna vez construyamos turbinas oceánicas abiertas en algo como esa escala -- de hecho, hacerlo podría incluso alterar el clima del planeta, según la investigación. Pero el mensaje más modesto es que la energía eólica en los océanos abiertos tiene un gran potencial, reforzando la idea de que los parques eólicos flotantes, sobre aguas muy profundas, podrían ser el siguiente paso importante para la tecnología de la energía eólica.
"Consideraría esto como una especie de luz verde para esa industria desde el punto de vista geofísico", dijo Ken Caldeira de la Carnegie Institution for Science en Stanford, California. El estudio, en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, fue dirigido por la investigadora Carnegie Anna Possner, quien trabajó en colaboración con Caldeira.
El estudio toma, como su comienzo, la investigación previa que ha encontrado que hay probablemente un límite superior a la cantidad de energía que puede ser generada por un parque eólico que se encuentra en la tierra. El límite surge tanto porque las estructuras naturales como las humanas en tierra crean fricción que ralentiza la velocidad del viento, pero también porque cada aerogenerador extrae parte de la energía del viento y la transforma en energía que podemos usar, dejando menos energía eólica otras turbinas para recoger.
"Si cada turbina elimina algo como la mitad de la energía que fluye a través de él, en el momento de llegar a la segunda fila, sólo tiene un cuarto de la energía, y así sucesivamente", explicó Caldeira.
El océano es diferente. Primero, las velocidades del viento pueden ser hasta 70 por ciento más altas que en tierra. Pero un reparto más grande es lo que usted podría llamar reabastecimiento del viento. La nueva investigación encontró que en los océanos de latitudes medias, las tormentas transfieren regularmente la poderosa energía eólica hacia abajo desde las altitudes más altas, lo que significa que el límite superior de cuánta energía se puede capturar con las turbinas es considerablemente mayor.
"Sobre la tierra, las turbinas están raspando la energía cinética de la parte más baja de la atmósfera, mientras que sobre el océano, está agotando la energía cinética de la mayor parte de la troposfera o la parte inferior de la atmósfera", dijo Caldeira.
El estudio compara una explotación eólica teórica de casi 2 millones de kilómetros cuadrados ubicada sobre los Estados Unidos (centrada en Kansas) o en el Atlántico abierto. Y considera que cubrir gran parte de los EE.UU. centrales con parques eólicos sería aún insuficiente para alimentar a los EE.UU. y China, lo que requeriría una capacidad de generación de unos 7 terawatts anualmente (un terawatt equivale a un billón de vatios).
Pero el Atlántico Norte podría en teoría impulsar a esos dos países y luego algunos. La energía potencial que se puede extraer sobre el océano, dada la misma área, es "al menos tres veces más alta".
Se necesitaría una instalación eólica de más de 3 millones de kilómetros cuadrados sobre el océano para proporcionar las necesidades actuales de energía de la humanidad, o 18 terawatts, según el estudio. Es un área aún más grande que Groenlandia.
Por lo tanto, el estudio concluye que "sobre una base media anual, la energía eólica disponible en el Atlántico Norte podría ser suficiente para alimentar al mundo".
Pero es crítico enfatizar que estos son cálculos puramente teóricos. Se ven frustrados por muchos factores prácticos, entre ellos el hecho de que los vientos no son igualmente fuertes en todas las estaciones, y que las tecnologías para capturar su energía a tal escala, y mucho menos transferirla a la costa, no existen actualmente.
Ah, y luego hay otro gran problema: las simulaciones de modelado realizadas en el estudio sugieren que extraer esta cantidad de energía eólica de la naturaleza tendría efectos a escala planetaria, incluyendo el enfriamiento de partes del Ártico hasta 13 grados Celsius.
"Intentar conseguir que la civilización amplíe el poder sin el viento es un poco pidiendo problemas", dijo Caldeira. Pero dijo que el efecto del clima sería menor si se redujera la cantidad de energía que se aprovechaba de estos números extremadamente altos y si los parques eólicos estaban más espaciados en todo el mundo.
"Creo que se presta a la idea de que vamos a querer utilizar un portafolio de tecnologías, y no depender sólo de esto", dijo Caldeira.
Los gurús de la energía han dicho durante mucho tiempo que entre las fuentes renovables, la energía solar tiene el potencial más grande para escalar hacia arriba y para generar la energía del terawatt-escala, bastante para satisfacer partes grandes de demanda de energía humana. Caldeira no discute eso. Pero su estudio sugiere que al menos si el viento oceánico abierto llega a ser accesible algún día, también puede tener un potencial considerable.
Alexander Slocum, profesor de ingeniería mecánica del MIT que se ha centrado en el viento en alta mar y su potencial, y que no participó en la investigación, dijo que consideraba que el documento era un "muy buen estudio" y que no parecía sesgado.
"La conclusión implícita en el documento de que las granjas de energía eólica oceánica abierta puede proporcionar la mayor parte de nuestras necesidades energéticas también se apoya la historia: a medida que una tecnología se vuelve restringida (por ejemplo, los carruajes de caballos) o monopolizada (OPEP), surge una motivación para mirar alrededor por alternativas ", continuó Slocum por correo electrónico. "El automóvil lo hizo a los caballos, los Estados Unidos lo hizo a la OPEP con fracking, y ahora las energías renovables lo están haciendo a la industria de hidrocarburos".
"Los autores reconocen que los desafíos técnicos considerables entran en juego en la cosecha realmente de la energía de estos sitios lejanos de la costa, pero aprecio su foco en la magnitud del recurso," Julie Lundquist agregado, un investigador de la energía eólica en la universidad de Colorado , Boulder. "Espero que este trabajo estimule un mayor interés en la energía eólica en aguas profundas".
Lundquist agregó por correo electrónico que "los despliegues actuales y previsibles de turbinas eólicas tanto en tierra como en tierra son mucho más pequeños de lo que sería necesario para alcanzar las limitaciones de energía atmosférica que este trabajo y otros se refieren".
La investigación apunta a una especie de tercer acto para la energía eólica. En tierra, las turbinas están muy bien establecidas y se están instalando más cada año. En el mar, mientras tanto, las zonas costeras también están viendo cada vez más instalaciones de turbinas, pero aún en aguas relativamente poco profundas.
Pero para salir por el océano abierto, donde el mar es a menudo más de una milla de profundidad, se espera que necesite otra tecnología - probablemente una turbina flotante que se extiende por encima del agua y se sienta encima de algún tipo de estructura flotante sumergida muy grande, acompañado por cables que anclan toda la turbina al fondo marino.
La experimentación con la tecnología ya está ocurriendo: Statoil se está moviendo para construir un gran parque eólico flotante frente a la costa de Escocia, que estará ubicado en aguas de unos 100 metros de profundidad y tendrá 15 megavatios (millones de vatios) de capacidad de generación de electricidad. Las turbinas son 253 metros de altura, pero 78 metros de esa longitud se refiere a la parte flotante debajo de la superficie del mar.
"Lo que estamos describiendo probablemente no va a ser económico hoy, pero una vez que usted tiene una industria que está comenzando en esa dirección, debe proporcionar incentivos para que la industria se desarrolle", dijo Caldeira.
With a little help from Google Translate for Business
Un parque eólico en alta mar se encuentra en el agua cerca de la isla danesa de Samso, 19 de mayo de 2008. Crédito de la imagen: REUTERS / Bob Strong
por By Chris Mooney , para The Washington Post • 9 de octubre de 2017
Una nueva investigación publicada el lunes encuentra que hay tanto potencial de energía eólica sobre los océanos que teóricamente se podría utilizar para generar "poder de escala de civilización" - asumiendo, es decir, que estamos dispuestos a cubrir enormes extensiones del mar con turbinas y podemos encontrar maneras de instalarlos y mantenerlos en ambientes oceánicos a menudo extremos.
Es muy improbable que alguna vez construyamos turbinas oceánicas abiertas en algo como esa escala -- de hecho, hacerlo podría incluso alterar el clima del planeta, según la investigación. Pero el mensaje más modesto es que la energía eólica en los océanos abiertos tiene un gran potencial, reforzando la idea de que los parques eólicos flotantes, sobre aguas muy profundas, podrían ser el siguiente paso importante para la tecnología de la energía eólica.
"Consideraría esto como una especie de luz verde para esa industria desde el punto de vista geofísico", dijo Ken Caldeira de la Carnegie Institution for Science en Stanford, California. El estudio, en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, fue dirigido por la investigadora Carnegie Anna Possner, quien trabajó en colaboración con Caldeira.
El estudio toma, como su comienzo, la investigación previa que ha encontrado que hay probablemente un límite superior a la cantidad de energía que puede ser generada por un parque eólico que se encuentra en la tierra. El límite surge tanto porque las estructuras naturales como las humanas en tierra crean fricción que ralentiza la velocidad del viento, pero también porque cada aerogenerador extrae parte de la energía del viento y la transforma en energía que podemos usar, dejando menos energía eólica otras turbinas para recoger.
"Si cada turbina elimina algo como la mitad de la energía que fluye a través de él, en el momento de llegar a la segunda fila, sólo tiene un cuarto de la energía, y así sucesivamente", explicó Caldeira.
El océano es diferente. Primero, las velocidades del viento pueden ser hasta 70 por ciento más altas que en tierra. Pero un reparto más grande es lo que usted podría llamar reabastecimiento del viento. La nueva investigación encontró que en los océanos de latitudes medias, las tormentas transfieren regularmente la poderosa energía eólica hacia abajo desde las altitudes más altas, lo que significa que el límite superior de cuánta energía se puede capturar con las turbinas es considerablemente mayor.
"Sobre la tierra, las turbinas están raspando la energía cinética de la parte más baja de la atmósfera, mientras que sobre el océano, está agotando la energía cinética de la mayor parte de la troposfera o la parte inferior de la atmósfera", dijo Caldeira.
El estudio compara una explotación eólica teórica de casi 2 millones de kilómetros cuadrados ubicada sobre los Estados Unidos (centrada en Kansas) o en el Atlántico abierto. Y considera que cubrir gran parte de los EE.UU. centrales con parques eólicos sería aún insuficiente para alimentar a los EE.UU. y China, lo que requeriría una capacidad de generación de unos 7 terawatts anualmente (un terawatt equivale a un billón de vatios).
Pero el Atlántico Norte podría en teoría impulsar a esos dos países y luego algunos. La energía potencial que se puede extraer sobre el océano, dada la misma área, es "al menos tres veces más alta".
Se necesitaría una instalación eólica de más de 3 millones de kilómetros cuadrados sobre el océano para proporcionar las necesidades actuales de energía de la humanidad, o 18 terawatts, según el estudio. Es un área aún más grande que Groenlandia.
Por lo tanto, el estudio concluye que "sobre una base media anual, la energía eólica disponible en el Atlántico Norte podría ser suficiente para alimentar al mundo".
Pero es crítico enfatizar que estos son cálculos puramente teóricos. Se ven frustrados por muchos factores prácticos, entre ellos el hecho de que los vientos no son igualmente fuertes en todas las estaciones, y que las tecnologías para capturar su energía a tal escala, y mucho menos transferirla a la costa, no existen actualmente.
Ah, y luego hay otro gran problema: las simulaciones de modelado realizadas en el estudio sugieren que extraer esta cantidad de energía eólica de la naturaleza tendría efectos a escala planetaria, incluyendo el enfriamiento de partes del Ártico hasta 13 grados Celsius.
"Intentar conseguir que la civilización amplíe el poder sin el viento es un poco pidiendo problemas", dijo Caldeira. Pero dijo que el efecto del clima sería menor si se redujera la cantidad de energía que se aprovechaba de estos números extremadamente altos y si los parques eólicos estaban más espaciados en todo el mundo.
"Creo que se presta a la idea de que vamos a querer utilizar un portafolio de tecnologías, y no depender sólo de esto", dijo Caldeira.
Los gurús de la energía han dicho durante mucho tiempo que entre las fuentes renovables, la energía solar tiene el potencial más grande para escalar hacia arriba y para generar la energía del terawatt-escala, bastante para satisfacer partes grandes de demanda de energía humana. Caldeira no discute eso. Pero su estudio sugiere que al menos si el viento oceánico abierto llega a ser accesible algún día, también puede tener un potencial considerable.
Alexander Slocum, profesor de ingeniería mecánica del MIT que se ha centrado en el viento en alta mar y su potencial, y que no participó en la investigación, dijo que consideraba que el documento era un "muy buen estudio" y que no parecía sesgado.
"La conclusión implícita en el documento de que las granjas de energía eólica oceánica abierta puede proporcionar la mayor parte de nuestras necesidades energéticas también se apoya la historia: a medida que una tecnología se vuelve restringida (por ejemplo, los carruajes de caballos) o monopolizada (OPEP), surge una motivación para mirar alrededor por alternativas ", continuó Slocum por correo electrónico. "El automóvil lo hizo a los caballos, los Estados Unidos lo hizo a la OPEP con fracking, y ahora las energías renovables lo están haciendo a la industria de hidrocarburos".
"Los autores reconocen que los desafíos técnicos considerables entran en juego en la cosecha realmente de la energía de estos sitios lejanos de la costa, pero aprecio su foco en la magnitud del recurso," Julie Lundquist agregado, un investigador de la energía eólica en la universidad de Colorado , Boulder. "Espero que este trabajo estimule un mayor interés en la energía eólica en aguas profundas".
Lundquist agregó por correo electrónico que "los despliegues actuales y previsibles de turbinas eólicas tanto en tierra como en tierra son mucho más pequeños de lo que sería necesario para alcanzar las limitaciones de energía atmosférica que este trabajo y otros se refieren".
La investigación apunta a una especie de tercer acto para la energía eólica. En tierra, las turbinas están muy bien establecidas y se están instalando más cada año. En el mar, mientras tanto, las zonas costeras también están viendo cada vez más instalaciones de turbinas, pero aún en aguas relativamente poco profundas.
Pero para salir por el océano abierto, donde el mar es a menudo más de una milla de profundidad, se espera que necesite otra tecnología - probablemente una turbina flotante que se extiende por encima del agua y se sienta encima de algún tipo de estructura flotante sumergida muy grande, acompañado por cables que anclan toda la turbina al fondo marino.
La experimentación con la tecnología ya está ocurriendo: Statoil se está moviendo para construir un gran parque eólico flotante frente a la costa de Escocia, que estará ubicado en aguas de unos 100 metros de profundidad y tendrá 15 megavatios (millones de vatios) de capacidad de generación de electricidad. Las turbinas son 253 metros de altura, pero 78 metros de esa longitud se refiere a la parte flotante debajo de la superficie del mar.
"Lo que estamos describiendo probablemente no va a ser económico hoy, pero una vez que usted tiene una industria que está comenzando en esa dirección, debe proporcionar incentivos para que la industria se desarrolle", dijo Caldeira.
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