Nueva Zelanda tiene grandes recursos de energía oceánica pero aún no genera energía a partir de ellos. TVNZ informó en 2007 que actualmente se están desarrollando más de 20 proyectos de energía undimotriz y mareomotriz. [1] [ verificación fallida ] Sin embargo, no hay mucha información pública disponible sobre estos proyectos. La Asociación de Energía de las Olas y las Mareas de Aotearoa se creó en 2006 para "promover la adopción de la energía marina en Nueva Zelanda". Según su boletín del 10 de febrero de 2008, tienen 59 miembros. [2] Sin embargo, la asociación no enumera a sus miembros. [3]
De 2008 a 2011, la Autoridad de Conservación y Eficiencia Energética del gobierno está asignando 2 millones de dólares cada año de un Fondo de Despliegue de Energía Marina, creado para fomentar la utilización de este recurso. [4]
El estrecho de Cook y el puerto de Kaipara parecen ofrecer los sitios más prometedores para el uso de turbinas submarinas. Se han otorgado dos consentimientos de recursos para proyectos piloto en el propio Estrecho de Cook y en el Canal Tory , y se está buscando consentimiento para un proyecto en la entrada del Kaipara. Otras ubicaciones potenciales incluyen los puertos de Manukau y Hokianga y French Pass . Los puertos producen corrientes de hasta 6 nudos con corrientes de marea de hasta 100.000 metros cúbicos por segundo. Estos volúmenes de marea son 12 veces mayores que los caudales de los ríos más grandes de Nueva Zelanda.
La energía de las mareas se genera capturando parte de la energía de las mareas a medida que avanzan y regresan, dos veces al día. Los dispositivos de marea pueden ser estructuras similares a presas o presas ( presas ), utilizadas para contener la marea, o turbinas ancladas dentro de la corriente de marea.
Según los estándares mundiales, las mareas de Nueva Zelanda son, en su mayor parte, moderadas. La marea suele oscilar entre uno y dos metros. Las corrientes de marea suelen rondar los dos kilómetros por hora (un nudo). Algunas excepciones se encuentran en el estrecho de Cook y sus alrededores , donde las corrientes de marea pueden ser mucho más fuertes, y en la entrada de algunos puertos, particularmente el puerto de Kaipara . [5] Los promontorios y constricciones como estas concentran las corrientes, dando niveles de energía que alcanzan los 750 W por metro cuadrado. [6]
Las mareas están controladas principalmente por la atracción gravitacional de la Luna. Aproximadamente una vez al día, la Luna gira alrededor de la Tierra, atrayendo a medida que viaja la protuberancia de agua llamada marea alta que también viaja alrededor de la Tierra. En realidad, hay dos mareas altas, porque la Tierra y la Luna, como sistema, giran alrededor de un centro de masa común. Este centro está a dos tercios del centro de la Tierra, no en el centro de la Tierra. El efecto de que la Tierra gire alrededor de este centro es que se comporta como una centrífuga, lo que resulta en una segunda marea alta en el océano más distante de la Luna. [5]
Una segunda influencia sobre las mareas se produce debido a la gravitación del Sol. La gravitación del Sol tiene menos influencia que la de la Luna, porque está mucho más lejos de la Tierra. Sin embargo, el Sol influye en la amplitud de las mareas . Cuando el Sol, la Tierra y la Luna están alineados en línea recta (en luna nueva y llena ), sus efectos de marea se combinan, produciendo las mareas particularmente altas y bajas llamadas mareas vivas . Cuando el Sol está en ángulo recto con la Luna, los efectos se anulan parcialmente, produciéndose las pequeñas mareas llamadas mareas muertas . [5]
Nueva Zelanda tiene una amplitud de marea relativamente pequeña, normalmente de menos de dos metros. Sin embargo, algunos de los puertos más grandes de la costa oeste de la Isla Norte, en particular el Kaipara , experimentan corrientes importantes a medida que las mareas suben y bajan.
En total, se reconocen sesenta y dos influencias naturales en las mareas, aunque sólo algunas serán significativas en un lugar determinado. La gravitación de la Luna y el Sol son las más importantes.
Una tercera influencia se produce porque la Luna orbita formando un ángulo con el ecuador. Esto significa que si uno de los abultamientos que viajan alrededor de la Tierra está por encima del ecuador, entonces el otro abultamiento está por debajo del ecuador. También se deduce que algunos lugares tendrán una marea diurna diaria , mientras que otros lugares tendrán mareas semidiurnas dos veces al día. Por ejemplo, hay una marea diurna en el Mar de Ross, cerca de la Antártida, cada 24,84 horas. La altura de esta marea desciende hasta casi cero en un ciclo que dura 13,66 días. Las mareas de Nueva Zelanda son semidiurnas. La causa principal, la marea lunar, se denomina M2 . La M representa la Luna y el 2 representa dos veces al día. [5]
Una cuarta influencia se produce porque la órbita de la Luna alrededor de la Tierra y la órbita de la Tierra alrededor del Sol son elípticas en lugar de circulares. El efecto de esto es que el tiempo entre mareas altas cambia un poco de un día a otro. La Luna tarda unas 24,8 horas en orbitar alrededor de la Tierra, por lo que se necesitan la mitad de este tiempo, 12,4 horas, para que se produzcan las mareas M2. Las mareas se pueden predecir con mucha antelación, porque la Luna y la Tierra tienen órbitas predecibles. [5] El Instituto Nacional de Investigación del Agua y la Atmósfera (NIWA) ejecuta un modelo informático de mareas específico para Nueva Zelanda. [8]
El patrón y el momento reales de las mareas están determinados por la naturaleza de las resonancias en cada cuenca oceánica con las diversas frecuencias de las influencias gravitacionales, a lo largo de muchos ciclos. La situación de Nueva Zelanda (como la de Islandia) es la de una pequeña isla en una gran cuenca, y los picos y valles de las mareas M2 barren continuamente en sentido antihorario alrededor de Nueva Zelanda. Cuando hay marea alta en la costa oeste, hay marea baja en la costa este, y viceversa: la noción sencilla de protuberancias de marea alineadas con la Luna es insuficiente. Estas corrientes son más notables en estrechos como el estrecho de Cook y el estrecho de Foveaux. [9] Un ejemplo notable es French Pass , justo al lado del gran estrecho de Cook, donde, a pesar del bajo rango de marea, las corrientes de marea pueden alcanzar casi ocho nudos.
Desde la construcción de la central eléctrica de Manapouri, se han producido unos cinco MW de generación determinada por las mareas. La salida del túnel de desagüe de Dusky Sound desemboca al nivel del mar y, por tanto, la altura efectiva de la central eléctrica se ve afectada por el nivel de la marea allí. Si las turbinas funcionan con una apertura de flujo fija, la potencia producida no es constante sino que sigue la marea, efecto que se puede observar en el siguiente gráfico. Tenga en cuenta que el tiempo sigue las mareas las 24 horas del día, no el habitual ciclo de veinticuatro de uso de electricidad.
La central eléctrica de Opunake tiene su canal de descarga que sale a la playa, pero su funcionamiento es intermitente, por lo que no está claro si hay algún efecto de marea en la generación allí.
El estrecho de Cook tiene flujos de marea entre los más fuertes del mundo, aunque tiene un rango de marea menor que la mayoría de los lugares de Nueva Zelanda. Esto se debe a que el principal componente de la marea lunar M2, que circula en sentido antihorario alrededor de Nueva Zelanda, está desfasado en cada extremo del estrecho. En el lado del Océano Pacífico, la marea alta ocurre cinco horas antes de que ocurra en el lado del Mar de Tasmania. De un lado está la marea alta y del otro la marea baja. La diferencia en el nivel del mar puede provocar corrientes de marea de hasta 2,5 metros por segundo (5 nudos) a través del Estrecho de Cook y hacia el Canal Tory. [5] [10] Una complicación inusual es que aunque hay dos mareas vivas al mes en el lado sur, el lado norte tiene solo una marea viva al mes, como se muestra en el gráfico. Otra consecuencia de estas mareas opuestas es que el cambio de altura de las mareas en el centro del estrecho es casi nulo. Aunque la marea debería fluir en una dirección durante seis horas y luego en dirección contraria durante seis horas, una oleada particular podría durar ocho o diez horas con la oleada inversa debilitada. En condiciones climáticas especialmente agitadas se puede anular el aumento inverso y el flujo puede permanecer en la misma dirección durante tres períodos de aumento o más. Esto está indicado en las cartas marinas de la región. [11]
Existen numerosas representaciones de modelos informáticos del flujo de marea a través del Estrecho de Cook. Si bien los componentes de marea son fácilmente realizables, [12] el flujo residual es más difícil de modelar. [13]
En abril de 2008, se otorgó un permiso de recursos a Neptune Power para la instalación de una turbina experimental de corriente de marea submarina en el estrecho. La turbina ha sido diseñada en Gran Bretaña y se construirá en Nueva Zelanda a un costo de 10 millones de dólares. De catorce metros de diámetro y construido en fibra de carbono , será capaz de producir un megavatio. Se colocará a ochenta metros de profundidad, a 4,5 kilómetros al sur de Sinclair Head, en aguas conocidas como “Karori rip”. La energía de la turbina se llevará a tierra en la subestación de Vector's Island Bay . La turbina es piloto y se ubicará en mareas más lentas para realizar pruebas. Neptune espera generar energía a partir de la unidad para 2010. La compañía ha afirmado que hay suficiente movimiento de marea en el Estrecho de Cook para generar 12 GW de energía, más de una vez y media las necesidades actuales de Nueva Zelanda. [10] [14] [15] [16] En la práctica, sólo una parte de esta energía podría aprovecharse. [17]
Al otro lado del estrecho, Energy Pacifica lleva tiempo hablando de solicitar autorización de recursos para instalar hasta diez turbinas marinas, cada una capaz de producir hasta 1,2 MW, cerca de la entrada del estrecho de Cook al canal Tory . Afirman que Tory Channel tiene flujos de marea de 3,6 metros por segundo con buena batimetría y acceso a la red eléctrica. Hasta marzo de 2011 no se había presentado ninguna solicitud. [10]
La potencia generada por las turbinas marinas mareomotrices varía con el cubo de la velocidad de las mareas. Debido a que la velocidad de las mareas se duplica, se puede producir ocho veces más energía de marea en las mareas vivas que en las mareas muertas. [10]
La entrada al puerto de Kaipara , uno de los puertos más grandes del mundo, es un canal hacia el mar de Tasmania . Se estrecha a un ancho de 6 kilómetros (3,7 millas), [19] y tiene más de 50 metros (160 pies) de profundidad en algunas partes. En promedio, las mareas de Kaipara suben y bajan 2,10 metros (6,9 pies). Durante la marea alta, se inundan casi 1.000 kilómetros cuadrados. Los flujos de marea primaveral alcanzan los 9 km/h (5 nudos) en el canal de entrada y mueven 1.990 millones de metros cúbicos por movimiento de marea o 7.960 millones de metros cúbicos diarios. [20]
En 2011, Crest Energy, una compañía eléctrica, recibió autorización de recursos para instalar alrededor de 200 turbinas mareomotrices submarinas para la central mareomotriz de Kaipara , que utilizaría los importantes flujos de marea que entran y salen todos los días cerca de la desembocadura del puerto para producir electricidad para aproximadamente 250.000 hogares. [21]
Crest planea colocar las turbinas al menos a 30 metros de profundidad a lo largo de un tramo de diez kilómetros del canal principal. Los gráficos históricos muestran que este tramo del canal ha cambiado poco en 150 años. La producción de las turbinas realizará ciclos dos veces al día con el ascenso y descenso previsibles de la marea. Cada turbina tendrá una potencia máxima de 1,2 MW y se espera que genere 0,75 MW en promedio en el tiempo. [20] [22]
El nivel máximo de generación de las turbinas combinadas es de unos 200 MW. Esto excede las necesidades máximas de electricidad proyectadas para Northland . Tendría beneficios ambientales al compensar las emisiones anuales de carbono de un generador de turbina de gas de base térmica de 575.000 toneladas de carbono. [20] El proyecto tiene un costo de alrededor de 600 millones de dólares y, para que sea económico, tendría que ampliarse rápidamente hasta casi su capacidad total. [23]
Sin embargo, si bien el Departamento de Conservación aprobó el proyecto e incluyó condiciones sustanciales de monitoreo ambiental como parte del consentimiento, el proyecto también tiene objetadores por supuestas influencias en los ecosistemas locales y la pesca chárter. [24] Las apelaciones ante el Tribunal de Medio Ambiente concluyeron en 2010 y se emitió una decisión favorable en febrero de 2011.
La energía de las olas implica convertir la energía de las olas de la superficie del océano en electricidad mediante dispositivos fijados a la costa, al fondo del mar o flotando en el mar. La energía de las olas varía con el tiempo, dependiendo de cuándo y dónde ocurren los vientos y tormentas que impulsan las olas. La energía de las mareas es más regular y predecible.
Dos zonas de viento afectan a Nueva Zelanda. En el norte predominan los vientos alisios del sudeste , avivados ocasionalmente por algún ciclón procedente de los trópicos. El resto del país está dominado por los rugientes cuarenta , una amplia banda de vientos del oeste que se extienden por las latitudes medias del hemisferio sur. Los rugientes cuarenta se extienden por la mayor parte de la parte sur del Mar de Tasmania y el Océano Austral . Estos vientos producen algunos de los mares más tormentosos del mundo, con olas máximas que regularmente superan los 4 metros. [25]
En promedio, las olas del océano en Nueva Zelanda entregan alrededor de 25 kW por cada metro de costa. [6] Las costas oeste y suroeste tienen las olas más enérgicas del país. Incluso en los días sin viento, siguen llegando olas que se generaron en el Océano Austral. A la costa noreste llega menos energía de las olas, porque está protegida de las olas del suroeste (haga clic en el enlace de la derecha para ver un diagrama). [25] La cantidad de energía en una onda es proporcional al cuadrado de su altura, por lo que una onda de dos metros contiene cuatro veces la energía de una onda de un metro.
Wave Energy Technology - Nueva Zelanda (WET-NZ) es un programa de colaboración en investigación y desarrollo financiado por el gobierno entre Industrial Research Limited , un Instituto de Investigación de la Corona, y Power Projects Limited, una empresa privada con sede en Wellington. El programa busca desarrollar un dispositivo de energía de las olas que genere electricidad a partir de la energía cinética y potencial disponible en las olas del océano abierto. En 2010, WET-NZ recibió el consentimiento de recursos para realizar pruebas de prototipos a media escala en dos sitios de prueba. [26] El dispositivo ahora se llama Azura y se está probando en Hawaii.
