Propuesta de proyecto para el desarrollo de la energía termocéanica en Cuba.

RESUMEN.

El presente material muestra la situación mundial actual sobre el uso del petróleo, para llevar a cabo una descripción breve, lo realizaremos mediante el ejemplo de una estación termoeléctrica con una potencia de 1800 Mw. Debido la baja eficiencia de esta tecnología, de alrededor del 70%, del petróleo total empleado para generar energía eléctrica se pierde en los gases de escape, líneas de tuberías, calderas, turbogeneradores, empleando la mayor parte en calentar agua, cuando esta se usa como elemento refrigerante en los condensadores de las planta termoeléctricas.

Esta tecnología es económicamente irrazonable desde todos los puntos de vista. Sólo con el dinero utilizado para la compra de petróleo invertido en las pérdidas es posible comprar cuatro plantas OTEC con una potencia neta de 100 Mw. al precio actual de venta. También trata sobre las ventajas naturales, de desarrollo industrial, científico-técnico y oportunidades de mercado, que permiten desarrollar la tecnología OTEC en Cuba mediante el programa que proponemos.

Esta tecnología es bastante cara y sólo tiene un desarrollo limitado en plantas experimentales y no están probados totalmente los daños y perjuicios medioambientales, para demostrar esto de forma convincente necesitamos instalar una planta demostrativa a escala pre-comercial con una potencia de 5 Mw propuesto por Luís A. Vega Ph. D. del PICHTR en Hawai, por la firma Xenesys de Japón y nuestro Grupo para la investigación de la Energía del Mar.

El Caribe, Centro y Suramérica son un mercado potencial atractivo para OTEC y las tecnologías Geotérmicas, estos países no tienen recursos financieros grandes, por esta razón las empresas OTEC obtendrán oportunidades de mercado, si disminuye el costo inicial. Para esto es necesario el acercamiento de la tecnología OTEC a este mercado y de la participación de la industria cubana mediante acuerdos ínter empresariales entre la industria nacional y firmas comercializadoras de OTEC. En este momento, no existen competidores, la oportunidad es ahora, mañana podría ser demasiado tarde.

OTEC puede ayudar a resolver tres grandes problemas actuales de la humanidad: Sustituye el uso del petróleo, disminuye los daños y perjuicios medioambientales causados por la tecnología actual para generar energía eléctrica y muy importante, para obtener agua potable para el consumo humano, industrial y agrícola, a bajo costo y en cantidades significativas.

Las próximas guerras en el mundo se producirán para el todas las razones antes expuestas.OTEC puede evitar estos problemas en el futuro.

INTRODUCCIÓN.

"Si el uso del petróleo resulta hoy un gran problema, esperaremos a que pasen veinte años: será una pesadilla". Esto dice Jeremy Rifkin de la Fundación de Tendencias Económicas (Washington Agosto del 2003).

El mundo actualmente consume diariamente 75 millones de barriles de petróleo. Las reservas mundiales totales son de dos billones (2x1012) de barriles, de esta cantidad, la humanidad consumió 9x1011 barriles. Por un simple cálculo matemático podemos determinar, que solamente hay petróleo sólo para cuarenta años al ritmo de consumo actual. Si China e India continúan con el mismo nivel de desarrollo las reservas actuales alcanzaran sólo para veinte años o menos.

El gobierno de Estados Unidos asegura en el Informe de Energía Internacional Outlook 2003 (IEO 2003): "El consumo mundial de petróleo se incrementará dentro de veinte años en un 58% con la relación al consumo actual".

Todo esto conduce a aumentar los precios del petróleo y de otras actividades relacionadas con él, como la fabricación de ropa, producción de calzado, los alimentos y otros servicios importantes para la sobre vivencia de los pueblos.

Este es el futuro oscuro para la humanidad y será peor para los países subdesarrollados. Por esta razón la necesidad mundial de nuevos recursos energéticos renovables y medioambientales, para producir energía eléctrica y combustibles es inaplazable.

Breve descripción de la tecnología actual para la obtención de electricidad.

La tecnología actual para la transformación de la energía contenida en los combustibles fósiles en electricidad, posee una baja eficacia, de alrededor del a 30 al 40%. El importe total utilizado en la compra de petróleo para la generación de energía eléctrica es empleado según la tabla No.1 en una planta termoeléctrica de condensación con una potencia de 1800 Mw.

Tabla No.1 Planta termoeléctrica de condensación con una potencia de 1800 Mw.

Descripción del uso	Uso en %	Cantidad de petróleo ton/año	Costo del petróleo USD/año
Pérdida en los gases de escape	10.02	450,286.78	351,223,685.30
Pérdida de calor en tuberías y calderas	2.123	95,854.46	74,766,479.11
Pérdidas en el turbo generador	0.427	19,188.87	14,967,316.73
Pérdidas en el agua de enfriamiento del condensador	58.01	2,606,899.79	2033,381,835.00
Total de pérdidas	70.59	3,172,229.892	2474,339,316.00
Petróleo convertido en electricidad	29.41	1,321,650.108	1030,887,084.00
Total de combustible usado en el proceso	100.00	4,493,880.00	3505,226,400.00

Consideraciones:

Consumo específico de petróleo ……………………………. 258 g/Kwh.

Calor específico del petróleo ………………………………… . 10260 Kcal/Kg

Precio del petróleo …………………………………………………… 120 USD/barril

Energía generada anualmente ………………………………. 15,768,000 Mwh

Impacto Económico.

Para generar la energía eléctrica en un país subdesarrollado pequeño es necesario gastar anualmente en la compra de petróleo alrededor de 3505 millones USD de los cuales se convierten electricidad 1030 millones USD, ambos cantidades equivalen al valor del petróleo invertido en el proceso de generación (Vea Tabla No.1). La cantidad invertida en las pérdidas es 3.4 veces mayor que la utilizada para la generación de energía eléctrica. Por esta razón es económicamente irrazonable emplear la tecnología actual, porque perdemos anualmente alrededor de 2474 millones USD en pérdidas dañinas al medio ambiente, de hecho a la calidad de vida de los seres humanos y a la economía de aquellos países con pocos recursos económicos.

Solamente con el dinero invertido anualmente en las pérdidas podemos comprar alrededor de cuatro plantas OTEC flotantes de 100 Mw. al precio de venta actual.

Gastos externos por el uso del petróleo.

La planta termoeléctrica tiene una eficacia baja, esto se expresó antes. Para producir 15, 768,000 Mwh anualmente, necesitamos invertir 3505, 226,400 USD. Convirtiéndose en electricidad solamente 1. 321,650 toneladas de petróleo, por este combustible debemos pagar 3505, 226,400 tonelada de USD/1, 321,650 = 2652.16 USD / Ton = 408 USD/barril; o sea, 3.4 veces el precio de venta en el mercado. Sin tener en cuenta otros gastos para la seguridad en el transporte del mismo, daños y perjuicios medioambientales y gastos a la salud humana por sus efectos perniciosos, pueden aumentar dicho precio.

Impacto medioambiental.

Para quemar 4 493,880 toneladas de petróleo anualmente (Ver Tabla No.1) necesitamos privar a nuestra atmósfera de 4.69 x 1010 m3 el aire atmosférico, si nosotros tenemos en cuenta que el aire de atmósfera está compuesto para 21% oxígeno, perdemos 9.85 x 109 m3 del oxígeno necesario para la vida en nuestro planeta. Veamos ahora otros impactos ocasionados por los gases emitidos durante la quema del combustible antes mencionado.

Tabla no. 2 Elementos contaminantes por la quema de petróleo.

Descripción de la contaminación	Cantidad anual en ton.
Dióxido de carbono	1.39x107
Dióxido de azufre	3.08x105
Trióxido de azufre	6.29x103
Vapores de ácido sulfúrico	7.71x103
Vapor de agua	4.31x106
Cenizas	8.99x103

Todo lo anteriormente expuesto conduce al empleo futuro de la tecnología OTEC y otras que no dañen al medioambiente. En el Taller Internacional de la Energía del Mar efectuado en Varadero, Matanzas, alguien dijo una gran verdad: "Hoy es OPEP, mañana será OTEC".

Condiciones para desarrollar tecnologías medioambientales en Cuba.

Cuba puede ser un paraíso para investigar, construir y desarrollar OTEC y otras tecnologías medioambientales, pues posee las condiciones lo siguientes:

Situación geográfica.

Nuestro país está próximo a los países del Caribe, Norte, Centro y Suramérica, ellos también poseen recursos marinos y geotérmicos, por esta razón estamos situados en el centro del mercado potencial para la energía renovable en América. Si nosotros construimos los elementos para las tecnologías OTEC, geotermal y otras tecnologías medioambientales en nuestro país empleando la industria cubana, podemos disminuir los costos de construcción y transporte y de esta manera obtener precios competitivos para la venta, si son posible acuerdos entre las firmas fabricantes de tecnología OTEC y de empresarios cubanos para la fabricación de esta tecnología en nuestro país y de la distribución de las ganancias, pudiendo suministrar inicialmente el mercado interno. Cuba puede ser el centro comercial en América para las tecnologías OTEC, geotermal y otras tecnologías medioambientales.

Desarrollo industrial.

En nuestro país existe un gran desarrollo de la industria mecánica, astilleros, instituciones especializadas en trabajos y estudios marinos, empresas de construcción civil y viales y otras que permiten la construcción, montaje y otros trabajos tecnológico tales como:

a) Construcción de turbinas de vapor y marinas.

b) Intercambiadores de calor.

c) Bombas de agua y vacío

d) tuberías de polietileno de alta densidad con diámetros hasta 900 mm.

e) Barcazas y barcos de acero, ferro cemento y de resina plástica reforzada con fibra de vidrio.

f) Pizarras eléctricas de control y fuerza.

Desarrollo científico-técnico.

Cuba tiene muchas Universidades a todo lo largo del país, instituciones de investigación especializadas en el tema enérgico, de estudios marinos, biotecnología y muchos otros.

Las investigación y desarrollo de tecnologías medioambientales son organizadas en un Grupo Nacional para las Energías Renovables.

Condiciones naturales para el desarrollo de las tecnologías OTEC y Geotermal.

Para la instalación de OTEC y las plantas geotérmicas necesitamos condiciones fundamentales como:

1.–Una buena distribución del calor solar contenido en el agua superficial del mar con temperaturas entre 25º a 30ºC. En nuestra costas tenemos esta condición (Ver Tabla No.3).

2.–Las grandes profundidades oceánicas deben estar lo mas cerca posible de la orilla.

3.–Para comenzar las investigaciones sobre la tecnología geotérmica, la zona comprendida en la municipalidad de Guamá tiene recursos geotérmicos.

Lugar	Invierno			Verano
	Temperatura del agua superficial ºC	Temperatura del agua profunda (1000m) ºC	Diferencia de temperatura entre la superficie y los (1000 m)Ät ºC	Temperatura del agua superficial ºC	Temperatura del agua profunda (1000m) ºC	Diferencia de temperatura entre la superficie y los (1000m)Ät ºC
Costa Norte	25,92	5,16	20,76	28,46	7,98	20,57
Costa Sur	28,09	5,25	22,84	28,99	5,5	23,49

Programa para investigar y desarrollar las tecnologías OTEC y Geotermal.

Nuestro grupo de investigación proponer a un programa para desarrollar las tecnologías OTEC y Geotermal en las provincias orientales de Cuba. Este programa está distribuido tres partes, cada una constituye un proyecto.

Nuestro Grupo comenzó las investigación operativa en la municipalidad de Guamá perteneciente a la provincia Santiago de Cuba. Esta municipalidad tiene una longitud total de 157 Km., está situado en la ladera Oeste de la Sierra Maestra, próxima a las grandes profundidades del océano, superiores a 700 m a distancias de la orilla menores a 1 Km., a distancias mayores, puede obtenerse profundidades superior a 2000 m. En este sitio existe una zona de la actividad geotérmica. Estas dos condiciones permiten investigar y desarrollar aquí las tecnologías OTEC y Geotermales.

Factores económicos.

Cerca y en esta municipalidad hay muchos yacimientos minerales de hierro y manganeso, hay una carretera que une a Santiago de Cuba y a la provincia de Granma, también existe un buen desarrollo en la agricultura, aserraderos, cría de ganado vacuno, tres grandes hoteles para el turismo, fabrica de helado y otros.

Los sistemas OTEC y las plantas Geotérmicas pueden proporcionar la energía eléctrica para esta zona.

DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA.

Primera parte.

Nombre del proyecto: GEO-OTEC-1

Costo total: 300 000 USD.

Tiempo ejecutivo: 2 años.

Objetivos:

1.-Obtener financiamiento para crear las condiciones de trabajo del grupo de investigación, tales como computadoras, dispositivos para la comunicación, etc.

2.-Hacer un laboratorio para probar todos los elementos diseñados para nuestro grupo tales como intercambiadores de calor, turbinas de vapor de amoníaco, bombas para agua fabricadas en la industria cubana, etc.

3.-Para un eficaz trabajo de investigación, establecer la cooperación técnica entre nuestro grupo y el Centro para la Investigación de la Energía Solar, el Centro para el Estudio de la Eficiencia Energética, ambos en Santiago de Cuba, Luís A. Vega Ph.D., la Organización de EDF y otros.

4.-Proporcionar energía eléctrica al balneario medicinal de aguas termales "La Cuquita" y cincuenta viviendas aledañas al laboratorio.

5.-Proponemos construir todos los elementos para esta instalación por elementos construidos en nuestro país.

6.-Obtener la experiencia de trabajo necesaria que nos permita continuar la próxima etapa del programa propuesto.

Segunda Parte.

Esta parte se desarrolla en otra zona de la municipalidad de Guamá nombrado "La Bija", está situada a medio kilómetro del lugar conocido como "La Cuquita." En "La Bija" es posible obtener agua geotérmica y del agua fría profunda del mar por estar situada cerca de la orilla dónde comienzan las grandes profundidades oceánicas.

Para ir subsecuentemente de lo simple a lo complejo, hemos dividido este proyecto en dos fases.

Primera fase: Consiste en construir una planta de OTEC de ciclo cerrado con una potencia neta de 1.4 Mw. El amoníaco utiliza en el evaporador el agua geotérmica a 48ºC. para su calentamiento y su consecuente producción de vapor. En el condensador utilizaremos el agua fría profunda del mar.

Segunda fase: Es necesario modificar la planta de la fase precedente e instalar un evaporador de vacío flash para la evaporación del agua caliente del mar y obtener un sistema de OTEC de ciclo híbrido, para producir energía eléctrica y agua potable.

Nombre del proyecto: Geo-OTEC-2

Costo Total: 17 millones USD.

Tiempo de ejecución: 5 años

Objetivos:

1.-Este proyecto tiene como objetivo obtener experiencia de trabajo para calcular, diseñar, construir y operara plantas OTEC y geotermales.

2.-Suministrar energía eléctrica y agua potable a 12,000 personas que viven en esta zona.

3.-Suministrar energía eléctrica para desarrollar la industria alimenticia, para la explotación de yacimientos minerales, los aserraderos, granjas agropecuaria y otros objetivos socioeconómicos.

4.-Empezar a desarrollar las tecnologías para el empleo el agua fría profunda del mar en diferentes usos tales como: maricultura, refrigeración centralizada de edificios, desarrollo de productos biotecnológicos, farmacéuticos y otros.

5.-Comprobar la eficacia y experiencia de trabajo de la industria cubana en la construcción de turbinas para vapor y gas, bombas para agua, bombas para realizar vacío, construcción de tuberías plásticas de polietileno de alta densidad, construcción de intercambiadores de Aluminio con placas aleteadas, etc. Para esto es necesario aplicar en las producciones y servicios las normas internacionales ISO 9000. Esto será posible mediante la cooperación tecnológica entre nuestro grupo y estas industrias.

6.-Incrementar la cooperación técnica entre nuestro grupo, instituciones científicas, medioambientales y personalidades científicas nacionales e internacionales.

7.-Trabajar para disminuir daños y perjuicios medioambientales y proponer a Guamá como primer municipio ecológico de Cuba.

Tercera parte.

Ahora este proyecto se desarrollará en "Cabo Cruz", zona que pertenece a la provincia de Granma. En esta zona hay escasez de agua potable para el consumo humano, agrícola e industrial, sobre todo en la fabricación de hielo para la industria de la pesca. La energía eléctrica puede utilizarse en el poblado de Cabo Cruz, industria de la pesca y en el faro allí existente.

En este lugar también existe una línea de alto voltaje para suministrar la energía eléctrica a Cabo Cruz, esta línea está enlazada con la estación eléctrica "Belic" energizada a 13.8/34.5 Kv. Al mismo tiempo está conectada con otra estación eléctrica a 34.5/115 Kv., situada en el poblado de Niquero.

En resumen nosotros podemos suministrar energía eléctrica mediante el sistema OTEC allí situado al Sistema Electro Energético Nacional.

Para la construcción de plantas OTEC flotantes podemos emplear la industria nacional, porque en el extranjero es aún muy cara.

Por esta razón podemos decir: Si se fabrican en Cuba el sistema OTEC se disminuyen los costos de fabricación y gastos de transportación. OTEC necesita demostrar su viabilidad económica y medioambiental, necesita también disminuir el precio inicial de venta.

Nuestro grupo propone montar la primera planta demostrativa en esta zona, porque posee las mejores condiciones del país.

Nombre del proyecto: OTEC-3

Costo total: 27 millones USD.

Tiempo ejecutivo: 5 años.

Objetivos:

1.-Obtener experiencia técnica y de trabajo para desarrollar inicialmente la tecnología OTEC en nuestro país.

2.-Comprobar los posibles daños y perjuicios medioambientales antes de extender esta tecnología al resto del país.

3.-Investigar y desarrollar los diferentes usos del agua fría de mar en la maricultura, acondicionamiento de aire, industria farmacéutica y biotecnológica, etc.

4.-Para determinar el verdadero tiempo de operación, mantenimiento, de recambio de los componentes de la planta. En resumen, para determinar la viabilidad económica de OTEC.

5.-Probar la sincronización de OTEC con el Sistema Electro energético Nacional ( SEN).

6.-Comprobar la eficiencia de la industria cubana para la construcción de plantas OTEC y de aplicaciones de las normas internacionales ISO-9000.

7.-Comenzar a desarrollar OTEC en el resto de las nueve zonas de nuestro país y empezar a extenderla a los países del Caribe, Centro y Suramérica. (Ver Anexo No.1 Zonas Potenciales para el desarrollo de OTEC en Cuba)

CONCLUSIONES.

1.-Cuba posee excelentes condiciones desde los siguientes puntos de vista:

a)-Condiciones físico-geográficas.

b)-Una buena distribución de temperatura del agua superficial del mar alrededor de nuestro país.

c)-Tiene un buen desarrollo industrial y científico.

d)-Está situado en el centro del potencial mercado potencial de recursos OTEC y Geotérmico, porque estamos situados en el Caribe y cerca de los países de Norte, Centro y Suramérica.

2.-Si los empresarios de las tecnologías OTEC y Geotérmicas usan la industria cubana para fabricar los componentes de estas, entonces, pueden disminuir los costos de ventas y ahorrar dinero en gastos de fabricación y transportación.

3.-Por todo lo antes expresado, Cuba puede ser el centro comercial para las tecnologías renovables sin la existencia de competidores en esta región. Esto condición ofrece una buena oportunidad de mercado.

4.-El proyecto OTEC-3 comprende la construcción de una planta OTEC de 5 Mwe. Esta podría ser una planta OTEC demostrativa en el centro del Caribe, Centro y Suramérica.

RECOMENDACIONES.

1.-Para cualquier empresa que desee desarrollar y comercializar OTEC en América debe construir una planta demostrativa en nuestro país.

2.-Promover una reunión con los empresarios de la industria cubana con la idea unir las compañías para desarrollar las tecnologías OTEC, Geotermales y otras tecnologías renovables en el mercado latinoamericano.

Referencias bibliográficas.

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2.-ICH. Cartas Náuticas. (Geocuba)

3.-ICH. Estúdios Marinos. (Geocuba)

4.-Karassik, Igor y Carretero, Rey.Bombas Centrifugas. Selección, operación y Mantenimiento. Ediciones Revolucionarias, La Habana, 1996.

5.-Ojotin, V.Fundamentos de Termotecnia, Editorial Mir, Moscú, 1971.

6.-Shlyakhin, P.Las Turbinas de vapor. La teoría y Plan. Moscú.

7.-Shuskov, V.Termodinámica Técnica. Editorial Mir, Moscú, 1971.

8.-Vega, Luis A. y Nihous, Gerard. El plan de 5 Mwe la OTEC pre-comercial planta. PICHTR Hawaii.

9.-Vega, Luís A. Océano el Emergí Conversión Cebador Termal. PICHTR Hawaii.

10.-Vega, Luis A. y Evans, Donald E: Operación de planta del ciclo abierta pequeña OTEC. La facilidad experimental. PICHTR Hawaii.

ANEXO No.1

Zonas potenciales para el desarrollo de la tecnología OTEC en Cuba.

 

 

Fecha de publicación en Enciclopedia Manzanillo: 2009.