Evaluación técnica de la conversión de la energía térmica oceánica en Panamá - López Tenorio, Guillermo, (Universidad Tecnológica de Panamá, 2022)
El acelerado crecimiento poblacional registrado en las últimas décadas, así como el crecimiento de sectores, como: el industrial, social y económico, ha representado retos o problemáticas que confronta la humanidad causando el calentamiento global, la contaminación ambiental, la mala gestión de residuos sólidos, la generación y uso de energía eléctrica la escasez de agua potable y de abastecimientos de petróleo. Actualmente, estos son temas controversiales que la sociedad debe hacerle frente, los cuales no solo impactan el éxito y sostenibilidad económica de cualquier nación, sino que también, generan impactos al ambiente. Muchos científicos han realizado investigaciones con la finalidad de generar posibles alternativas para satisfacer las demandas de consumo eléctrico, ya que este recurso es indispensable para el desarrollo y estabilidad del éxito económico de las naciones, siendo estas más amigables con el medio ambiente. Los problemas energéticos y ambientales son de carácter mundial y Panamá no escapa de estos. El uso de energías renovables como la energía eólica, la energía fotovoltaica y la energía geotérmica, son alternativas para hacerle frente a estos retos. A estas, se suma la conversión de energía térmica oceánica (OTEC) como una de las tecnologías y alternativas de energía limpia y sostenible. Esta tecnología utiliza el diferencial de temperatura entre el agua cálida de superficie del mar y el agua fría de la profundidad del mar para generar energía eléctrica a través del Ciclo de Rankine Orgánico. Se estima que las reservas globales de energía térmica oceánica son aproximadamente 5 GW (Garduño Ruiz et al., 2017) El aprovechamiento de la energía térmica oceánica mediante la implementación de OTEC, parece ser prometedora. Sin embargo, confronta varios retos, entre los que se encuentran la baja eficiencia térmica y alto costo de inversión. Dado que la diferencia de temperatura de OTEC es tan baja como 20"%C, el sistema es relativamente sensible a las variaciones de las temperaturas de evaporación y condensación (A. Vega, 2007; Díez, 2003; IRENA, 2014). Sin embargo, por las debilidades que muestra la tecnología OTEC, los investigadores han realizado diversas búsquedas respecto a los fluidos de trabajo adecuados, las configuraciones del ciclo además del estudio de los ciclos operativos OTEC como los ciclos abiertos, ciclos cerrados, ciclo hibrido, ciclo Rankine, ciclo ORC, ciclo de Kalina y Uehara, además de estudiar sistemas como, GEOTEC, donde emplean energía térmica solar para calentar el agua superficial del mar, por medio de paneles térmicos solares, para mejorar el rendimiento del sistema OTEC, también se han desarrollado estudios respecto a la energía geotérmica en conjunto con OTEC, para evaluar un recalentamiento en el sistema de este modo mejorar la eficiencia. (Mofor, Goldsmith, & Jones, 2014; Yang & Yeh, 2014). En esta investigación se abordó la temática conversión de energía térmica oceánica (OTEC) para el aprovechamiento del potencial térmico oceánico, con el objetivo de brindar una alternativa para la generación de energía eléctrica, de manera continua. Primeramente, se evaluó la evolución de esta tecnología e identificaremos sus habilidades y fortalezas. Además, se enunciaron las variables oceánicas y sus magnitudes mínimas recomendadas para la implementación sostenible de esta tecnología. Posteriormente, se identificó en términos globales, las regiones con mayor potencial térmico. En esta sección de la investigación se citaron las naciones con mayor potencial térmico en sus territorios oceánicos, incluyendo los proyectos más relevantes hasta la actualidad, refiriendo la respectiva ubicación geográfica de cada uno de estos, Sus estatus, la potencia de instalación para cada caso, los objetivos de estas y se enunciaron los ciclos operacionales y consorcios de instalación. Luego, se utilizó la herramienta ODV, (Ocean Data View) con el objetivo de evaluar el escenario oceánico de Panamá. En esta etapa de la investigación, se evaluaron seis sitios, considerando que no fuesen regiones restringidas ambientalmente, con la finalidad de cuantificar sus correspondientes variables oceánicas para la posible implementación sostenible la tecnología OTEC. Cabe destacar, que para seleccionar el sitio más adecuado para la implementación de la tecnología OTEC, se utilizó el método de Análisis jerárquico (AHP) y de criterios múltiples para la toma de decisiones (MCD), con el objetivo de abordar los criterios o factores tanto cualitativos como cuantitativos involucrados en esta temática, y lograr justificar la selección del sitio más apropiado para la operacionalidad sostenible de OTEC. Luego, se realizó un análisis del ciclo ORC-OTEC. En esta fase se consideraron cuatro fluidos de trabajo, donde se evaluó el comportamiento termodinámico de la configuración correspondiente a la planta OTEC bajo las mismas consideraciones operacionales. Las condiciones operacionales del diseño de la turbina seleccionada son: presión de entrada 0.905 MPa, presión de salida 0.585 MPa, calidad próxima a la unidad y potencia de producción de 100 kW. De este modo se logró evaluar el flujo másico mínimo de cada fluido para alcanzar estas condiciones operacionales. Además, se estimó la potencia de cada bomba y la potencia neta del sistema. Finalmente, se identificó el fluido de trabajo más apropiado para la operacionalidad del sistema ORC-OTEC. Posteriormente, se realizaron las simulaciones del ciclo ORC-OTEC, considerando las variables propias del sitio seleccionado, se evaluó el comportamiento anual de este, donde se determinó la eficiencia del ciclo con respecto a las temperaturas de aguas cálidas y así evaluar su operacionalidad anual.