¿Qué potencial presenta Costa Rica para la energía mareomotriz?

La energía mareomotriz se obtiene de la amplitud de marea debida a los cambios de altura en el nivel del mar. El ascenso y descenso de la marea ofrece la oportunidad de atrapar una pleamar, retrasar su descenso detrás de un dique o embalse, y aprovechar la energía potencial de su flujo gravitacional antes del siguiente ciclo de marea. La producción de energía mareomotriz se puede llevar a cabo de tres maneras: flujo, reflujo, o en ambas direcciones. En este caso la electricidad es generada tanto cuando la marea sube, llenando la cuenca, como cuando baja, permitiendo su vaciado. Las corrientes de mareas se producen en sectores angostos de la costa o zonas donde el flujo está limitado por la presencia de islas o promontorios.

¿Qué zonas de Costa Rica gozan de esta fuente de energía? 

El Golfo Dulce y Golfo de Nicoya han sido identificados como las áreas potencialmente más adecuados. Los recursos estimados en corrientes de mareas indican que el Golfo de Nicoya hay un potencial teórico de 0,3 MW (2,6 GWh/año) y en Golfo Dulce es 0,2MW (1,5 GWh/año).

¿Son iguales las posibilidades de la energía undimotriz?

El oleaje es generado por la acción del viento que sopla sobre la superficie del océano. La altura de las olas y, por lo tanto, su energía es mayor en latitudes más altas. Los convertidores de energía (Wave Energy Converters) son los que aprovechan el movimiento de las olas. Los WECs son generalmente de pequeña capacidad (~ 1 MW) y están destinados a ser modulares e instalados en parques de múltiples unidades.

En Costa Rica se hizo un análisis de batimetrías y simulación computacional mediante el modelo de oleaje espectral Wavewatch III, así como una calibración y validación de datos provenientes de las boyas NDBC (National Data Buoy Center, NOAA) y por la NASA.

El valor medio de la potencia de las olas en la ZEE, en el Mar Caribe, es 9,1 kW/m y en el Pacífico de 15,9 kW/m. El potencial técnico aprovechable, en el Pacífico, es de 1,7 GW, con una producción anual de energía de 14,8 TWh/año y en el Caribe 0,3 GW, con una producción anual de energía de 2,9 TWh/año.  Los mejores sitios para el desarrollo de proyectos undimotrices, están en el Pacífico Norte sector Tamarindo, Golfo de Nicoya y Quepos.

¿Y qué otros aprovechamientos estudia el ICE respecto al potencial energético de los océanos?

Dentro del inventario de posibles fuentes de energía marina, también se consideraron las corrientes oceánicas, aunque en general estas tienden a ser más lentas y con menores velocidades de pico (en el orden de 1,2-1,5 m/s). Las corrientes analizadas fueron la Contra-Corriente Ecuatorial del Norte (NECC) – en el extremo oeste de la ZEE, el lado del Pacífico, donde se alcanza velocidades promedio de aproximadamente 0,23 m/s, la Contra-Corriente de Costa Rica (CRCC), en la parte norte de la ZEE, en el lado oeste de Golfo de Papagayo, donde se alcanza velocidades medias de 0,18 m/s, así como el Giro de Colombia-Panamá, en el lado del Mar Caribe, donde se alcanzan velocidades máximas de cerca de 0,56 m/s.

¿Serán rentables estas tecnologías? 

Antes de pensar que la energía del mar entre en competencia con otras fuentes de energía renovable, como el viento o el sol, deberá cumplir con una serie de condiciones tecnológicas y cumplimientos financieros, legales, sociales y ambientales.

¿Cómo competirían con otras fuentes renovables como eólica y solar?

Bajo estas condiciones, el objetivo del desarrollo de energía marina dista de entrar en competencia con otras fuentes como la eólica o la solar. Los esfuerzos nacionales deben estar enfocados en el cierre de brechas de investigación, en adquisición de sistemas de medición, en el desarrollo de bancos y bases de dato de campo, en modelación y simulación del recurso, en la formación de capacidades ingenieriles especializadas, en lograr la aceptación social de la energía del mar como un nuevo recurso electro-energético y en estudiar la cadena de suministro e infraestructura que se requiere. En resumen, por los próximos 10 años, más que pensar en la transferencia de energía marina a la red, debemos enfocarnos en gestionar las condiciones necesarias para que Costa Rica cuente con adecuadas evaluaciones del potencial de este recurso electro-energético.

¿Se está investigando la energía eólica offshore?

Desde su creación el Instituto Costarricense de Electricidad tiene una clara voluntad y compromiso por impulsar y desarrollar la producción de energía eléctrica a partir de fuentes renovables. El futuro, sin embargo, nos presenta retos y oportunidades que debemos asumir con respuestas congruentes a las nuevas exigencias de la cuarta revolución industrial.  Una visión prospectiva del futuro energético de Costa Rica debe conducir a visualizar y proponer nuevos escenarios electro-energéticos que sean de conveniencia institucional y nacional y que además cumplan con criterios tecnológicos, económicos y ambientales. Por lo tanto, evaluar fuentes y tecnologías de generación eléctrica no convencionales, debe formar parte de la hoja de ruta de la planificación eléctrica de mediano y largo plazo.

¿Es una alternativa para Costa Rica?

Dentro de este panorama de prospectiva y disrupción tecnológica, en el que nos encontramos, la energía eólica offshore aparece como una opción viable que debe estudiarse con una visión de desarrollo de mediano y largo plazo. De la misma forma como hemos realizado un importante trabajo con el mapa energético renovable continental, el viento marino es una valiosa oportunidad para volver la mirada al mar y proyectarnos hacia un futuro energético renovable, resiliente y sostenible. La energía eólica ya irrumpió en las matrices de muchos países, llegó para quedarse, están siendo superadas brechas y resueltos retos sobre fatiga de materiales, corrosión salina, infraestructura y transporte de energía hacia la costa.

¿Y se está avanzando?

El desafío es acoplarse al resto del mundo y aprovechar los grandes avances con aerogeneradores cada vez más grandes, con mayor potencia y mejor eficiencia, capaces de optimizar el recurso del viento marino con sistemas anclados al fondo o con estructuras flotantes que permitan acceder a zonas marinas profundas y que amplían significativamente los potenciales aprovechables.

Desde 2014 el Instituto Costarricense de Electricidad colocó una torre para medir velocidades de viento en el sector de Bahía Salinas, Pacífico Norte de Costa Rica, a partir de los datos generados y con la aplicación de modelos de meso-escala se han establecido patrones de viento y densidades de energía eólica marina para un amplio sector de la costa y mar abierto. Los resultados del estudio demuestran que Costa Rica presenta un potencial eólico marino para generación eléctrica importante.

¿Qué resultados arrojó ese estudio?

Se determinó un potencial técnico de 14 400 MW y una energía de 59 058 GWh/año, para las zonas con un factor de planta superior al 34%. Contamos con 200 MW que pueden ser aprovechados con sistemas anclados al fondo marino, cerca de la costa y a profundidades menores de 50 m y 14 200 MW con sistemas de generación flotantes. De este potencial, existe una zona que presenta factores de planta superiores al 50%, resultando en un potencial de 4 780 MW, con una producción anual de 21 519 MW.

De ellos, 4 640 MW con sistemas flotantes y 140 MW con sistemas anclados al fondo marino. Encontrar zonas en el mundo con factores de planta superiores al 50% para granjas eólicas no es frecuente y puede decirse entonces que el potencial identificado en este estudio constituye un patrimonio energético de gran valor, el cual deberá ser analizado técnica, económica y ambientalmente a futuro y considerar su eventual incorporación como aporte a la matriz electro-energética nacional.

¿Cómo se lleva adelante la investigación de estas tecnologías de los océanos? 

Las proyecciones mundiales, de producción energética, sitúan la energía producida en los océanos como una fuente renovable con un considerable potencial de crecimiento en los próximos años. Asegurar que el desarrollo y despliegue de tecnologías innovadoras que tienen lugar en el océano, no comprometan la sostenibilidad ambiental es uno de los retos que involucra la industrialización de los océanos. En la última década se han diversificado las soluciones tecnológicas para el aprovechamiento de la energía del mar, lo que ha permitido que el sector cuente con respuestas en adaptaciones técnicas y reducción de costos.

¿Cuáles son esos retos?

Los principales retos, para la industria en general, son el manejo de restricciones impuestas por la profundidad del lecho marino, sistemas de anclaje, costos de la cadena de suministro, infraestructura costera, costos de transporte de la energía a la costa, fatiga y corrosión marina de materiales, adaptaciones tecnológicas para evitar colisiones de fauna marina y modificaciones para reducir el impacto y alteraciones del paisaje.

Importante destacar, que en coordinación con el Módulo de Información Oceanográfica (MIO), el Centro de Investigaciones Marinas (CIMAR) y el Instituto Costarricense de Electricidad, se ha colocado en el Pacífico Sur, frente a la ciudad costera de Quepos, una Boya multiparamétrica que genera información del clima oceanográfico de la zona, incluyendo datos en tiempo real sobre olas y mareas. Esta información servirá para analizar escenarios, modelos y simulaciones sobre energía marina en esa zona del país. La iniciativa científica respalda la hoja de ruta en energía marina, en cuanto a cierre de brechas técnicas, recolección de información de campo, construcción de bases de datos y en general vigilancia tecnológica.

¿Hay debate en el sector sobre estos temas?

Del 26 al 29 de enero de 2020, en San José, Costa Rica, se llevó cabo la Conferencia Panamericana de Energía Marina (Pan American Marine Energy Conference, PAMEC-2020). Investigadores, empresarios del sector de las energías no convencionales, consultores, miembros de agencias gubernamentales, organizaciones privadas y estudiantes, se dieron cita en la capital de Costa Rica para conocer, analizar y discutir sobre las principales iniciativas y tendencias mundiales que se están desarrollando en el campo de la energía marina.

Se trató de un reto importante para Costa Rica, pero sin duda una excelente oportunidad de avanzar en conocimiento, investigación y cierre de brechas en energías renovables no convencionales. PAMEC-2020 representó el centro internacional donde los expertos presentaron y debatieron sobre diversas investigaciones de energía de las olas, mareas, corrientes, gradientes térmicos y el viento. Prototipos, modelos a escala, simulaciones y nuevos softwares, fueron parte de los temas expuestos durante los días del evento.

¿Surgieron acciones concretas tras la discusión?

La conferencia se orientó a establecer una fuerte base del conocimiento y comprender el estado actual del avance, así como los retos y desafíos en este campo. Participaron connotados expertos vinculados con los principales laboratorios y sitios de pruebas en el mundo, así como centros de investigación en países emergentes y se consolidaron relaciones académicas, científicas y de negocios. Todo lo anterior en Costa Rica el país de las energías renovables y la electricidad sostenible.

Otra acción, en desarrollo, es la planificación de la hoja de ruta de energía marina de Costa Rica. Expertos de diferentes instituciones públicas, privadas, ONG´s, empresarios y académicos universitarios, se reunieron para discutir sobre las oportunidades y brechas que tiene el país para organizar planes programas y proyectos a corto, mediano y largo plazo.

Este primer ejercicio demostró que existen intereses comunes sobre el patrimonio energético marino, que no despegamos de cero, que Costa Rica cuenta con un nivel alto de capacidades académicas, técnicas y de infraestructura especializada y que localmente existen condiciones habilitantes para proyectar al país hacia el futuro de la energía oceánica.

La perspectiva consensuada en esta primera cita, es de un desarrollo energético marino integrado a los esfuerzos de ordenamiento espacial marino costero, así como al cumplimiento de orientaciones establecidas en el Plan Nacional de Energía y mandatos de los ODS, economía azul y la OCDE.

Sobre el entrevistado

Rodrigo es especialista en energía y ambiente con 20 años de experiencia trabajando en el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). Actualmente él lidera el grupo de trabajo en el portafolio de innovación y observatorio de previsión energética como miembro del equipo experto para el desarrollo de energías no convencionales.

En los últimos años él ha estado coordinando el plan para desarrollo de energía marina en Costa Rica y ha sido nombrado coordinador nacional para PAMEC-2020. Él además da clases en el departamento de eco logía de la Universidad Nacional de Costa Rica y es consejero en tesis relacionadas a temas de energía y ambiente.

Rodrigo es especialista en energía y ambiente con 20 años de experiencia trabajando en el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE).

Potencial, contexto e historia

La creciente necesidad energética global y la gravedad de los efectos ambientales, económicos y sociales derivados del fenómeno de mega-escala del calentamiento global, exigen promover e impulsar en forma significativa nuevas fuentes de energía renovable y sostenible que aseguren el suministro energético del planeta, de la mano con la conservación.

En los albores del siglo XXI la sociedad reconoce el problema del uso de los combustibles fósiles, de su inminente agotamiento y de los impactos ambientales asociados. Por esta razón, cada vez más se adicionan esfuerzos para evitar, reducir, mitigar o compensar tales afectaciones.

Los países desarrollados han comenzado a inclinarse por una agenda energética que promueva y fomente la expansión de las energías renovables no convencionales (ERNC), como uno de los pilares fundamentales, para disminuir la dependencia energética fósil y cumplir con sus cuotas de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero suscritas por la mayoría de naciones en el Protocolo de París.

Bajo compromisos equivalentes, las economías emergentes, como Costa Rica, están incentivando nuevos emprendimientos e investigaciones científicas que reduzcan gradualmente la dependencia de combustibles y desarrollen las condiciones para que, a mediano plazo, podamos adicionar cuotas crecientes de energía solar, biomasa y geotermia de baja entalpía, así como en un futuro kilovatios provenientes de eólica marina, undimotriz, olamotriz, corrientes, gradientes térmicos y salinos.

En el caso de Costa Rica se mantiene un modelo electro-energético fundamentado en fuentes de energía renovables, bajas en emisiones de gases de efecto invernadero y resilientes al cambio climático. Para mantener este compromiso, los planes de expansión de la generación son formulados atendiendo la baja dependencia de combustibles fósiles, seguridad energética, servicio al menor costo y sostenibilidad ambiental.

Sobre la diversificación, desde 2012 el Instituto Costarricense de Electricidad cuenta con el portafolio de energías renovables no convencionales, una cartera de iniciativas con planes, programas y proyectos dirigidos a investigar los potenciales teóricos y técnicos de fuentes alternativas utilizables.

Dentro de este portafolio se encuentra el programa de energía marina, cuyo objetivo es promover la investigación y aprovechamiento energético del océano, procurando su incorporación futura al sistema eléctrico nacional, de modo que contribuyan al ordenamiento espacial marino, el desarrollo costero y a reforzar las políticas nacionales contra el cambio climático, la descarbonización de la economía y la agenda nacional de la economía azul.

Antecedentes de estudios de energía marina

Desde 2005 se han realizado estudios tendientes a conocer los parámetros fundamentales para el desarrollo de energía del mar en Costa Rica. Estas investigaciones, impulsadas principalmente desde la academia universitaria, han aportado información esencial sobre el comportamiento de olas, mareas y corrientes costeras tanto en el Pacífico como en el Caribe.

La Unidad de Ingeniería Marítima de Ríos y Estuarios (IMARES) de la Universidad de Costa Rica, es el centro de estudios que lidera el diseño de obras costeras e investigación sobre clima marítimo, propagación numérica del oleaje y modelado físico y numérico aplicado al estudio de la energía del mar.

Otra iniciativa que se destaca, es el Proyecto eWave del Instituto Tecnológico de Costa Rica, están desarrollando un prototipo cuyo objetivo es aprovechar el potencial energético de las olas. Se avanza con la fase de validación del modelo matemático para optimizar la eficiencia de generación olamotriz y los parámetros que gobiernan el funcionamiento del sistema.

Otro hito importante, sobre energía marina, es el estudio llevado a cabo en 2013 sobre la “Determinación del potencial de energía marina para generación eléctrica en Costa Rica”. Esta iniciativa fue liderada por el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) y ejecutada por la Dra. Ana Brito e Melo, Directora Ejecutiva de Wave Energy Center de Portugal. El estudio incluyó energía de las olas, mareas y corrientes marinas costeras y las alejadas de la costa de origen térmico y salino.

Se identificó el potencial teórico bruto estimado en toda la Zona Económica Exclusiva (ZEE), así como el potencial teórico disponible teniendo en cuenta restricciones físicas naturales y usos del espacio marítimo. Dado que las tecnologías de olas y corrientes se encuentran en una fase inicial de demostración, para este estudio sólo es posible estimar el potencial técnico en función de factores genéricos y modelos de otros países, incluyendo la Comunidad Económica (CE), Canadá, Chile, Irlanda y Reino Unido.

Para el desarrollo de esta investigación se hizo una compilación y sistematización de toda la información disponible sobre los recursos costeros y marinos de Costa Rica y los factores ambientales, legales y sociales que influyen en el desarrollo de esta área.