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Las olas argentinas, una oportunidad más valiosa que el petróleo
"Aprovechar una ola es una sensación impresionante". El que habla es Alejandro Haim y aunque usted ya suponga que este artículo habla sobre energía undimotriz, o la posibilidad de generar electricidad a partir de las olas, el Jefe de Laboratorio de Energías Alternativas en la Universidad Tecnológica Nacional de Buenos Aires (UTN), en realidad, habla de surf.
Dos temporadas demoró Haim en aprender a surfear. El primer día que se metió fue en Miramar, un pequeño balneario al sur de Mar del Plata (Argentina). En solo un espacio de los 5.000 kilómetros de costa atlántica que este país tiene desde el Delta del Paraná, en Buenos Aires, hasta la bahía Lapataia, en Tierra del Fuego.
La explotación del mar argentino se reparte entre reservas naturales, bases militares y regiones de gran riqueza pesquera. Luego, un gran manto de océano de un millón de kilómetros cuadrados con temperaturas que difícilmente superen los 20 grados, nada atractivas para el turista extranjero.
El momento más reflexivo de un surfista es cuando está solo, en medio del mar, esperando que llegue una ola. "Acá hay una energía muy interesante, por qué no aprovecharla", pensó una tarde, mientras flotaba envuelto en su traje de neopreno.
Así fue como Haim decidió unir tecnología, ciencia y su nueva pasión: las olas.
Alejandro Haim y Mario Pellisero con el prototipo del dispositivo adaptado para instalar en alta mar. Foto: Diego Martínez
Aprovechar la energía de las olas
En 2006, en la cátedra proyecto final de la carrera de Ingeniería Mecánica, Haim propuso diseñar un mecanismo que sacara energía de las ondas marinas. Sin embargo, su propuesta perdió con otras y él, en lugar de frustrarse, fue por más. "Pensamos que habíamos descubierto la pólvora y en realidad muchos países ya habían invertido dinero y tiempo. Revisamos las patentes que había, pero ninguno de los equipos que existían nos convencía. Entonces nos propusimos desarrollar nuestro propio diseño, uno que se ajuste a la realidad argentina", comenta Haim.
El joven tenía la idea y la pasión, solo le faltaba ordenar sus pensamientos y formalizar su investigación. La ola le trajo un compañero, Mario Pellisero, y la investigación salió a flote. Ambos encabezan un grupo de 15 personas con el que, primero, fabricaron un equipo 20 veces más chico que el original. El primer objetivo era verificar la cadena cinemática, que es el conjunto de elementos que producen movimiento y proporcionan al mismo fuerza de tracción.
El funcionamiento es simple: dos boyas suben y bajan copiando el movimiento de las ondas marinas y transmitiendo mediante un brazo de palanca a un cuerpo central, el que, gracias a un mecanismo, transforma ese movimiento en uno circular uniforme que va acoplado a un generador eléctrico.
Meses más tarde, construyeron otro prototipo con planos de fabricación en 2D y 3D para generar esa tecnología en un recinto cerrado y aislado, que fue probado en un gran piletón o piscina del Instituto Nacional del Agua (INA).
El prototipo realizado por Haim y Pellisero se parece a R2D2, el célebre robot de Star Wars, pero en realidad es una maqueta en escala 1:10 de un mecanismo que puede hacer milagros, y que hace ya nueve años fue patentado a nombre de la UTN.
"La idea es que sea simple para que resulte una tecnología competitiva, que se pueda fabricar en Argentina, que se pueda escalar, hacer en gran cantidad y que sea económico para competir con las energías que hoy dominan el mercado", afirma Haim.
La diferencia entre el equipo de la UTN y otros que existen en el mundo es que su desarrollo es meramente mecánico mientras que los otros son hidráulicos. La tecnología hidráulica trabaja por compresión de fluidos; en cambio, la mecánica lo hace a través de engranajes y haciendo tracción sobre elementos físicos. O sea, el coste de mantenimiento de estos equipos es ínfimo respecto de otros equipos hidráulicos y estos últimos, además, son riesgosos en términos de impacto ambiental dado que arrojarían al mar fluidos que contaminan.
La puntillosa planificación inicial ha permitido que los ensayos de prueba y error sean mínimos. Además, el equipo desarrolló un sistema de captación de datos mediante tecnología open source que les permite conocer características tales como velocidad angular del brazo, aceleración tangencial, tensión, potencia e intensidad de corriente que se genera en el equipo.
El gran secreto de su eficacia, en realidad, está a la vista de casi toda la humanidad: es el mar.
La energía undimotriz está dada por la energía que cede el viento a las superficies marinas, estas ondas se pueden trasladar cientos y cientos de kilómetros casi sin perder energía, porque lo que se traslada es la onda y no la partícula de agua. Es el mismo fenómeno que explica, por ejemplo, que un tsunami pueda viajar desde Japón hasta Chile.
"En Argentina tenemos un recurso undimotriz excelente, ya sea por la gran superficie de plataforma marina que tenemos como por la calidad de las olas; no por la altura, como puede suceder en Hawai, pero sí por la constancia en la altura", dice Haim.
"Necesitamos hacer un cambio importante", propone el ingeniero y agrega: "hoy en día, las energías que están en el mundo son las del petróleo, gas y centrales nucleares y tienen sus pro y sus contra, porque hay impactos ambientales y estamos usando recursos que se van a agotar".
"Hay que echar mano a las energías del futuro, que en realidad son las energías del pasado, porque antes de los combustibles fósiles ya se utilizaban la energías renovables. El cambio depende de todos. Primero tenemos que cambiar nosotros para que cambie el mundo", enfatiza.
Las pruebas en el Instituto Nacional del Agua, en Argentina, permitieron conocer las ventajas del sistema mecánico sobre el hidráulico. Foto: Diego Martínez
El enorme potencial de la energía undimotriz
El proyecto ya motivó a algunos a cambiar. Por ejemplo, a los responsables de la empresa marplatense QM, encargada de construir el primero de los dispositivos que será instalado en esa ciudad de 750.000 habitantes.
QM nació en el año 2004 y desde entonces se dedica al diseño y desarrollo de equipos complejos de asistencia a pozos para extracción de petróleo. Con los años se convirtieron en una referencia local para la provisión de equipos de fractura, cementación y estimulación.
Pero dos cosas cambiaron esa realidad: la crisis del petróleo en 2015 y el Acuerdo de París, en el cual 195 países se comprometieron a mantener el calentamiento global por debajo de los 2°C y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta llegar al cero neto en 2050.
Entonces QM decidió diversificar sus negocios dentro del sector energético. "Nos preparamos para ser proveedores de la industria eólica pero, al ser una tecnología madura, es muy difícil innovar. Finalmente, vimos en la energía undimotriz un enorme potencial aún sin explotar y, sobre todo, sin un desarrollo tecnológico que destaque por sobre los demás", relata Sofía Díaz Vélez, ingeniera de la firma.
En 2017, QM y la UTN comenzaron a trabajar juntos para hacer realidad el sueño de Haim y el legado de Pellisero. Los hombres realizaron el diseño mecánico de la cadena cinemática y el brazo boya. QM se encarga de la gestión del proyecto, la inversión y la adaptación de ese diseño para que sea técnica y económicamente viable.
Por otra parte, el Laboratorio de Instrumentación y Control de la UNMDP se encarga del diseño de la electrónica de potencia y el sistema de control, mientras que el Servicio de Hidrografía Naval y la Estación de Observaciones Costeras colaboran en el proyecto desarrollando un informe del análisis del recurso.
A partir de esos datos, tomados por observación directa, realizaron un modelo que permite estimar aproximadamente la viabilidad en dos zonas de la ciudad: la escollera norte, donde el recurso es menor pero la instalación es menos compleja, y un pontón (escollera) en la zona aledaña al emisario submarino, donde la instalación es más compleja pero el recurso undimotriz es más significativo.
El traspaso del proyecto a la realidad cambió un poco los planes y el prototipo elegido fue el del brazo que se apoya sobre una escollera -similar al instalado en el puerto de Pecém, en Ceará, Brasil- y el otro, el que flota mar adentro deberá esperar.
Una hectárea marina con 100 equipos instalados puede generar energía para 5.000 hogares.
Es que el mayor reto al que se enfrentan los dispositivos que se instalan alejados de la costa es el propio entorno marino, un entorno muy agresivo con olas que pueden llegar a alcanzar alturas significantes y donde el ambiente salino da lugar a la corrosión. Esto hace que la propia operación de estos dispositivos y también el mantenimiento sean muy complejos y se tengan que planificar con suficiente antelación.
"El convertidor en el cual estamos trabajando absorberá la energía potencial del oleaje por medio de una boya esférica acoplada a un brazo mecánico. La boya copia el paso de las olas y transfiere su movimiento al brazo mecánico. Este, a su vez, convierte eso en un movimiento rotatorio de semigiro en el eje de entrada de la cadena cinemática, la cual tiene como función principal entregar un movimiento rotatorio continuo y siempre en el mismo sentido de giro en el eje de salida acoplado al generador eléctrico de imanes permanentes. Por lo tanto, es una transformación más directa", explica Díaz Vélez.
La ingeniera reconoce que, en términos de beneficios de generación, el proyecto podría no parecer muy atractivo: "estamos pensando instalar un generador de 10 kilovatios-hora (KW) y nos permitiría generar 23 megavatios-hora (MWh) al año. Indirectamente, podría tener un gran impacto, no solo para Mar del Plata, sino para todo el país". La energía pretendida por QM es la misma que generan las 11 turbinas del parque eólico instalado en Tenerife, España.
Consultada acerca de los costes, Díaz Vélez responde que analizan las dos alternativas de instalación, aunque la disparada del dólar en Argentina complicó aún más las cosas. "En abril de 2018 fuimos beneficiados con un aporte no reembolsable del gobierno (FONTAR) de tres millones de pesos (unos 52.000 dólares estadounidenses), donde la empresa realiza la inversión y posteriormente rinde las facturas. En ese momento, habíamos estimado este monto como el 50% del proyecto, pero es importante destacar que el dólar estaba a 17 pesos (ahora se encuentra en 62 pesos) y actualmente comenzamos un nuevo proceso de búsqueda de fondos".
Es por todo esto que "este proyecto es actualmente una inversión de alto riesgo para QM pero con un enorme potencial debido a que este tipo de energía tiene mayor densidad energética que otros tipos de renovables como la solar y eólica", dijo Díaz Vélez.
Para Sebastián Kind, hoy subsecretario de energías renovables del Ministerio de Energía de la Nación, "en Argentina hay otras tecnologías que son a priori más atractivas desde el punto de vista económico para desarrollar y con las que nuestro país cuenta con abundantes recursos que pueden ser explotados, como la eólica o la solar, antes de pensar en la undimotriz, lo que no quiere decir que llevado el caso a una economía de escala pueda resultar atractivo para el país, sabiendo que cuenta también con extraordinario recurso aprovechable".
Las estadísticas le dan la razón a Kind. Desde el 2016, se han puesto en marcha 51 proyectos a partir de fuentes renovables que demandaron una inversión de más de 2.100 millones de dólares estadounidenses y tienen una potencia instalada de 1.457 megavatios (MW), con la que abastecen la demanda de un millón de hogares.
El propio presidente argentino, Mauricio Macri, celebró en septiembre del 2019 que el país limpió el 12% de su matriz energética, aunque el desarrollo está todavía por debajo de Uruguay (97%), Paraguay (73%, según datos de 2017), Brasil (45%), Chile (22%) y es igual al de Bolivia.
En el laboratorio del Instituto Nacional del Agua (INA), en Argentina. Foto: Diego Martínez
Por medio de las licitaciones que impulsó el Gobierno con el Plan Nacional de Energías Renovables (Renovar), se desarrollaron 20 proyectos de tecnología eólica, 18 de solar fotovoltaica, 12 de bioenergías (siete de biogás, cuatro de biomasa y una de biogás de relleno sanitario), y un proyecto de tecnología hidroeléctrica. Ninguno de ellos es de undimotriz.
Muchos de los países mencionados vendieron su energía a Argentina, quien todavía atraviesa por una crisis energética que, entienden, terminará cuando el yacimiento gasífero y petrolero “Vaca Muerta”, desarrollado en la Patagonia, comience a dar leche o, más técnicamente, comience a generar los 308 billones de pies cúbicos de gas que de momento son recursos y no reservas.
El yacimiento, que pone a Argentina como el principal reservorio de gas no convencional en el mundo, por delante de Estados Unidos y China, y como "el cuarto reservorio de recursos de petróleo no convencional" podría generar tantas exportaciones como el campo argentino en la próxima década. También contaminar como nada lo hizo antes. (Ver recuadro)
Qué falta para que la energía undimotriz sea una alternativa viable en el mundo
El potencial de la energía de las olas, según la UNESCO, es de unos 4.000 gigavatios (GV), aunque todavía no se sabe la cantidad que se puede aprovechar y suministrar a un precio económico. En este sentido, las instalaciones undimotrices requieren una alta inversión y un mayor desarrollo tecnológico. Sus responsables deben mejorar en varias cuestiones, como su eficiencia al aprovechar el movimiento no lineal y esquivo de las olas, o su resistencia al embate de las mismas; y, todo ello, con un coste asumible.
De ahí que este tipo de instalaciones todavía no es competitivo. Por ejemplo, la planta recién inaugurada en Portugal es 'comercial' gracias a las ayudas institucionales: cada kilovatio-hora (kWh) producido será pagado a 26 céntimos de euro, mientras que el kWh 'convencional' se está pagando por debajo de los 9 céntimos.
Donde también se ha desarrollado con éxito es en el País Vasco, aunque la mayoría de dispositivos que funcionan en la actualidad son prototipos que están siendo ensayados con el fin de observar su funcionamiento y fiabilidad en un entorno tan agresivo, según comunicaron desde el Ente Vasco de Energía.
Uno de ellos es el instalado en un dique a la entrada del puerto pesquero de Mutriku. Dicha planta fue construida en 2011 por medio de un proyecto de demostración y se trata de una infraestructura pionera dentro de su grupo, ya que fue una de las primeras plantas de energía undimotriz en suministrar electricidad a la red.
La planta de olas de Mutriku se compone de 16 turbinas con una capacidad total de 296 kW, y hasta la fecha se han inyectado a la red algo más de 1,8 GWh. Si vale la fantasía como ejemplo, el recordado De Lorean, que permitía viajar en el tiempo al Doctor Emmet Brown y su joven compañero Marty McFly en la saga de películas Volver al Futuro, requería de 1,21 GWh.
"Ale tiene la edad de mi hijo", dice el ingeniero químico Mario Pellisero. Ellos tranquilamente podrían ser una versión sudamericana de aquellos personajes creados por Robert Zemeckis en la década de 1980. El hombre trabajó cerca de tres décadas en la industria química, hasta que lo invitaron a la docencia en la UTN. Sin saberlo, se despertaba en él una pasión escondida. Pellisero entró a la UTN como ayudante de laboratorio. De día trabajaba y de noche era docente. Diez años después perdió su empleo y la docencia pasó a ocupar toda su jornada.
Cuando ingresó al departamento de mecánica conoció a Alejandro Haim. Fue el químico quien formalizó la iniciativa del ingeniero y juntos ganaron el premio Innovar en 2010 en la categoría concepto innovador.
"Nos costó mucho porque, como toda cosa nueva, la gente lo rechazaba, no había voluntad de ver ideas nuevas, pero al cabo de dos años logramos ser aceptados en la universidad. Hicimos un camino juntos. Hace más de 12 años que estamos con esto y mi anhelo fundamental es, como dicen los españoles, llevarlo al mar y que funcione. Es lo que estoy tratando de impulsar en lo que me queda en la facultad antes de jubilarme”, confesó Pellisero.
Seguro lo lograrán. Haim y Pellisero combinan sus propias energías y son obstinados como las olas.
Este reportaje es parte de la alianza entre ActionLAC, plataforma coordinada por Fundación Avina, y LatinClima, esta última con apoyo de la Cooperación Española (AECID) por medio de su programa ARAUCLIMA, con el fin de incentivar la producción de historias periodísticas sobre acción climática en América Latina.
La factura ambiental detrás de Vaca Muerta
El 13 de diciembre de 1907, el ingeniero Julio Krause perforó 545 metros del suelo del todavía pueblo Comodoro Rivadavia, la segunda ciudad más importante de la provincia de Chubut, detrás de su capital Rawson, en la Patagonia argentina.
Se trató del primer hallazgo de petróleo en el país y, sin saberlo, la preferencia por una generación de energía dependiente de los hidrocarburos y consolidada con la creación de Yacimientos Petrolíferos Fiscales (YPF), en 1922, bajo la presidencia de Marcelo T. de Alvear.
Según relatan los periodistas Alejandro Bercovich y Alejandro Rebossio en su libro “Vaca Muerta” (Planeta, 2015), la explotación "es una roca hundida entre 1.000 y 3.000 metros debajo de la superficie de la provincia de Neuquén, y parte de Mendoza y Río Negro", que "tiene una extensión de 30.000 kilómetros cuadrados, similar a Bélgica".
Claro que para convertir esos recursos en reservas es necesario operar con el tristemente célebre método del fracking, o sea, la fractura hidráulica de la roca para la que se combinan grandes cantidades de agua -entre 8 y 18 millones de litros en el modo no convencional, unos 6 o 7 segundos del caudal del Río Neuquén-; arena -entre 450 y 2.250 toneladas en yacimientos de petróleo de esquisto o shale oil-; y entre 600 y 900 químicos, según lo constatado por la organización estadounidense FracFocus.
El Instituto Argentino del Petróleo y el Gas publicó una lista de 15 de esos químicos que cita el libro: "suelen utilizarse en la vida cotidiana como desinfectantes, detergentes, en cosmética o incluso en alimentos (...) Figuran el ácido clorhídrico, que también se utiliza para destapar cañerías; glutaraldehído, que sirve como antibacteriano y para esterilizar equipamiento médico; y también la lavandina (lejía), la soda cáustica, el carbonato de sodio, el bicarbonato de sodio, el vinagre, el cloruro de potasio, la goma guar, las sales de borato, la enzima hemicelulósica y otras".
Con todo, en la industria petrolera argentina consideran que el yacimiento atraerá inversiones por 10.000 millones de dólares anuales, permitirá recuperar el autoabastecimiento gasífero e impulsar la industria petroquímica. Un panorama nada alentador para el desarrollo de las energías limpias.
No obstante, Kind entiende que "Argentina se merece poder explotar sus recursos no convencionales fundamentalmente para el mercado de exportación. Argentina no tiene la demanda doméstica para el gas que Vaca Muerta puede darnos, y lo que más le conviene es satisfacer esa demanda eléctrica con recursos renovables hasta el límite en el cual se torne no conveniente económicamente, aunque estamos muy lejos de eso todavía".
"¿Eso quiere decir que Argentina no tiene que desarrollar Vaca Muerta?", se pregunta el subsecretario y se responde: "todo lo contrario: Argentina tiene, debe, se merece y puede desarrollar Vaca Muerta; es decir, recursos no convencionales y desarrollar energías renovables al mismo tiempo. Esa siempre fue la óptica del Gobierno desde un inicio. Eso es lo que Argentina tiene que hacer, no es una cuestión de fe. Lo que sí no debemos permitir como sociedad, como industria, como sector, es que no se hable con la verdad: que se diga que las renovables son caras casi como un axioma, cuando los números demuestran lo contrario".
"Desarrollar energía eólica y desarrollar energía solar en escala en los mejores lugares de la Argentina, son hoy por hoy la fuente de energía eléctrica, sin subsidio, más conveniente del país, incluyendo todos los costos asociados", finaliza Kind.
Para explotar Vaca Muerta, las petroleras arman las locaciones limpiando toda la vegetación de un terreno de una hectárea y media y en ella hacen entre uno y ocho pozos. Justamente, en una hectárea marina entrarían 100 equipos de los diseñados por Alejandro Haim y Mario Pellisero. O sea, 200 boyas capaces de aportar potencia para suministrar de energía eléctrica a 20.000 personas o 5.000 hogares.
