Energía marina, un recurso clave hacia una transición energética sostenible en México

Por Emiliano Gorr-Pozzi, Universidad Autónoma de Baja California- IIO, CEMIE-Océano (emigorr@uabc.edu.mx) & Jorge Olmedo-González, Instituto Politécnico Nacional- ESIQIE, CEMIE-Océano (jorgeolmedog@oulook.com)

La energía eléctrica ha revolucionado la forma y ritmo de vida de las sociedades modernas. La expansión de una economía globalizada y el continuo aumento poblacional, han generado la necesidad de innovar y desarrollar nuevas tecnologías de generación −capaces de aprovechar fuentes alternativas a las fósiles− para satisfacer el continuo incremento en la demanda energética mundial [1].

Los sistemas energéticos son los principales responsables en la producción de emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero (GEI) y, por lo tanto, representan un foco central de atención para mitigar el cambio climático y fomentar el desarrollo sostenible [2]. De acuerdo con la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático y la Agenda para el Desarrollo Sostenible, la Ley de Transición Energética de México [3] establece un marco legal en el cual el gobierno mexicano se compromete a reducir gradualmente la dependencia de combustibles fósiles, mediante la promoción de energías limpias, eficiencia energética y reducción de emisiones de GEI.

Diversas formas para producir energía sostenible son exploradas con el objetivo de que, para el año 2050, las fuentes renovables puedan satisfacer el 86% de la demanda energética [4]. La energía marina se erige como un recurso imprescindible para alcanzar esta meta debido a que cuenta con una ventaja evidente: su abundancia. El 71% de la superficie terrestre está cubierta por agua; el 97% de este proviene de mares y océanos. De acuerdo con una investigación realizada en 2019 por CEMIE-Océano [5], México dispone de una gran capacidad de generación por parte de energías renovables marinas (ERM). Actualmente, diferentes universidades y centros de investigación del país desarrollan múltiples posibilidades tecnológicas para su explotación.

Existen cuatro formas principales de obtener energía a través del océano: energía del oleaje, corrientes-mareas, gradiente salino y gradiente térmico. Así mismo, la generación eólica off-shore (alejada de la costa) también puede ser considerada una ERM, puesto que los generadores se encuentran precisamente en el mar. A excepción de esta última, las ERM se encuentran en fase de desarrollo, algo normal en la curva de aprendizaje de cualquier tecnología emergente. Esto crea un área de oportunidad a ser considerada e integrada con las dimensiones ambientales, sociales y económicas para su desarrollo sostenible.

Es importante considerar, para un desarrollo verdaderamente sostenible, que las tecnologías de ERM también pueden impactar negativamente al medio ambiente. Por ejemplo, durante el proceso de su fabricación y extracción de materias primas, debido a la generación de desechos o residuos contaminantes, así como gastos considerables de recursos como el agua dulce, entre otros. Por ello, la investigación y desarrollo debe realizarse bajo un esquema interdisciplinar en el que se consideren e incluyan herramientas para comprender y limitar su impacto ambiental, como lo son la economía circular y análisis de ciclo de vida; así como estudios detallados de los posibles efectos que puedan generar en el ecosistema marino.

La instalación de la ERM en el medio marino, puede entrar en conflicto y ocasionar impactos potenciales que limiten el crecimiento económico local. Por tal motivo, su desarrollo debe considerar y garantizar la coexistencia con otras actividades económicas y usos costeros; principalmente portuarias, industriales, turísticas, agrícolas, pesqueras y acuícolas. Sin embargo, también puede traer efectos positivos. De acuerdo con información de la Secretaría de Energía (SENER) [6], el 1% de la población mexicana no cuentan con suministro de electricidad. Las ERM pueden ser una opción viable para mejorar la calidad de vida en comunidades marginadas y aisladas costeras.

Las tecnologías actuales de ERM, a excepción de gradiente térmico, resultan adecuadas para aplicaciones menores a los 0.5 MW, como sistemas no conectados a la red eléctrica (Off-grid), micro-redes y/o generación distribuida (Fig. 1). El desarrollo de energías renovables y las modificaciones en la Ley de Industria Eléctrica [7], han permitido la evolución del Mercado Eléctrico Mexicano (MEM). Estos esquemas de comercialización en conjunto con financiamientos viables y promociones de políticas públicas, como por ejemplo la aplicación de subsidios en comunidades marginadas, serán esenciales para lograr su detonación y crecimiento.

60-energia-marina-fig1 — Figura 1. Sistema no conectado a la red eléctrica (Off-Grid), Micro-red y generación distribuida.

Un común denominador de las energías renovables, incluidas las ERM, es la intermitencia o variabilidad inherente que presentan. Los sistemas híbridos que combinan ERM y/o energías renovables, al igual que el almacenamiento de energía (Fig. 2), pueden ser soluciones prometedoras para suplir el total de la demanda de energía cuando una de las fuentes renovables no es capaz de suplir la demanda (Fig. 3). Al mismo tiempo que pueden ayudar a regular la generación de energía y brindar una mayor calidad de suministro eléctrico.

60-energia-marina-fig2 — Figura 2. Sistema de almacenamiento de energía por hidrógeno Vivienda Sustentable IPN®. Los excedentes de energía eléctrica son transformados a hidrógeno a través de la electrólisis del agua, el hidrógeno es almacenado en tanques de hidruros metálicos para generar electricidad en una celda de combustible PEM cuando el recurso renovable no está disponible. En la parte inferior, se observan los tanques de almacenamiento de hidrógeno. En el medio el electrolizador PEM. En la parte superior, dos celdas de combustible PEM de 500 W. (FOTO: Jorge Olmedo González).

60-energia-marina-fig3 — Figura 3. Perfil de generación-consumo de un sistema híbrido solar-corrientes de marea. En amarillo se muestra el perfil de consumo típico de una vivienda, al utilizar dos energías renovables hay mayor área (sombreado verde) de la curva de consumo que puede ser cubierta. Es decir, dos energías renovables permiten cubrir una mayor área de la demanda de consumo. Los excedentes, sombreado en azul, pueden ser almacenados para poder suplir la demanda no cubierta, sombreado en rojo.

México ocupa un lugar competitivo a nivel mundial en el desarrollo de las ERM. Diferentes centros de investigación y universidades colaboran activamente en proyectos como CEMIE-Océano. Los próximos años serán críticos para poder trascender de pruebas piloto al desarrollo de empresas de base tecnológica que permitan promover a nivel comercial estas energías. Lograr una transición energética exitosa, exige el compromiso de todos hacia un futuro sostenible para las próximas generaciones.

Bibliografía

[1] IEA, International Energy Agency, «World energy outlook, executive summary,» 2019.
[2] IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change, «IPCC Fifth Assessment Report,» 2014.
[3] DOF, Diario Oficial de la Federación, «Ley de transición energética,» Dec. 24, 2015.
[4] IRENA, International Renewable Energy, «Global energy transformation: A roadmap to 2050,» 2019.
[5] J.V. Hernández-Fontes, et al., «On the Marine Energy Resource of México,» J. Mar. Sci. Eng., 7, 192, 2019.
[6] SENER, «Datos Abiertos de México – Regiones sin electricidad,» Administrador Institucional de Datos, 2017.
[7] DOF, Diario Oficial de la Federación, «ACUERDO por el que se emite el Manual de Interconexión de Centrales de Generación con Capacidad menor a 0.5 MW,» Dec. 15, 2016.