Energía de corriente de marea

La mayoría de la electricidad renovable depende del clima. Las corrientes de marea dependen de la órbita de la Luna y del giro de la Tierra, por lo que las tablas de mareas se pueden imprimir con años de anticipación. En algunos canales estrechos, como el Pentland Firth entre Escocia continental y las Orcadas, ese movimiento se convierte en una corriente de 3 a 5 metros por segundo, más rápido que la mayoría de las personas pueden correr. Pon una turbina en ella y tienes una central eléctrica cuya producción puedes predecir a la hora para el resto del siglo.

Esta página sigue la misma regla que nuestra investigación de Fan Wall: primero la física, luego lo que las máquinas reales han medido, y luego cuánto cuesta en comparación con el punto de referencia que toda idea sobre un edificio tiene que superar, un panel solar en el techo. La versión corta: **la corriente de marea funciona, es predecible y los nuevos proyectos todavía cuestan varias veces más que los parques solares o eólicos. Puede ganar en islas y costas remotas donde la energía ya es cara, y podría convertirse en una parte valiosa y estable de algunas redes si los costos siguen cayendo. Nunca será una gran parte de la electricidad mundial. **

Qué es el ADN

Hay dos maneras de hacer electricidad a partir de la marea.

Rango de mareas El sistema de agua potable utiliza la diferencia de altura entre las aguas altas y bajas. Una presa a través de un estuario (una represa) o una pared alrededor de parte del mar (una laguna) retiene el agua, luego la deja correr a través de turbinas, al igual que una presa fluvial. Está probado: La Rance en Bretaña funciona desde 1966, y el lago Sihwa en Corea del Sur, de 254 MW, abrió sus puertas en 2011. Pero una presa cambia todo un estuario, y muy pocos se han construido. La mayor propuesta de los últimos años, una laguna de 320 MW en Swansea Bay en Gales, recibió permiso de planificación en 2015 y fue rechazada por el gobierno del Reino Unido por su costo en 2018.

Corriente de marea, el tema de esta página, pone turbinas en la corriente misma, sin una presa. Parecen turbinas eólicas submarinas, ya sea fijas al fondo del mar o colgadas debajo de un casco flotante. Esto los hace mucho más ligeros en el medio ambiente y mucho más pequeños a escala, una máquina a la vez, por lo que casi todo el desarrollo actual es corriente de marea.

¿Cómo funciona?

Por qué las mareas son predecibles. La gravedad de la Luna atrae al océano en dos protuberancias en lados opuestos de la Tierra, y la Tierra gira debajo de ellos. La marea lunar principal se repite cada 12 horas y 25 minutos. El Sol añade una marea más pequeña por su cuenta. Cuando el Sol y la Luna se alinean, en luna nueva y llena, los dos suman para fortalecerse. Mareas de primavera; una semana más tarde se cancelan parcialmente en débil Neap Tides. El ciclo completo dura 14,8 días. Cada uno de estos ritmos es astronómico, por lo que la corriente en un sitio determinado puede predecirse décadas adelante.

La potencia en una corriente. Exactamente como para el viento, la potencia que fluye a través de un área A es P = ½ ρ A v³, donde ρ es la densidad del fluido y v su velocidad. Una turbina mantiene una fracción de ella, el coeficiente de potencia Cp. El agua de mar pesa 1.025 kg por metro cúbico, el aire alrededor de 1,2. Así que aunque las corrientes son lentas, la densidad lo compensa con creces: a 3 m/s un metro cuadrado de corriente lleva 13.8 kW, mientras que el mismo metro cuadrado de viento fuerte de 12 m/s lleva 1.1 kW. Por eso un rotor de marea de 18 m produce 1,5 MW, lo mismo que un rotor eólico cuatro veces más ancho.

El cubo funciona en ambos sentidos. Debido a que la potencia va con el cubo de velocidad, una corriente que se reduce a la mitad entrega una octava parte de la potencia. La corriente en un sitio sube y baja dos veces al día y oscila entre las mareas de primavera y las mareas de otoño cada quincena, por lo que una turbina dimensionada para atrapar las mareas más rápidas de la primavera permanecería inactiva. Los diseñadores, por lo tanto, eligen un Velocidad nominal, a menudo alrededor de 2.5 a 3 m/s, por encima del cual la turbina pierde la potencia adicional. El explicador anterior muestra el intercambio: una velocidad nominal más baja da un factor de capacidad más alto (más del tiempo a plena potencia), pero una máquina más pequeña.

Cuánto puede dar un canal. Un canal no es un río interminable de energía. Las turbinas ralentizan el agua de la que toman energía, y suficientes de ellas bloquearán el canal para que la marea encuentre otra forma de dar la vuelta. Garrett y Cummins mostraron que la mayor potencia que un canal puede producir en promedio es de aproximadamente 20 a 24% de la altura máxima de presión de un extremo al otro veces el flujo máximo, a menudo mucho menos que la energía cinética que fluye a través de su punto más estrecho (Garrett y Cummins, 2005). Una turbina en un canal puede superar el límite de Betz de aguas abiertas del 59,3%, porque las paredes del canal retienen el flujo, pero parte de esa ganancia se pierde nuevamente cuando las corrientes rápidas y lentas se mezclan detrás de ella (Garrett y Cummins, 2007).

Los límites: teóricos y prácticos

Todo el planeta. Las mareas pierden alrededor de 3.7 terawatts por fricción, aproximadamente una cuarta parte en el océano profundo y el resto en los mares poco profundos y las costas (Egbert y Ray, 2000). Eso suena mucho comparado con el uso promedio mundial de electricidad de alrededor de 3.4 TW, pero casi nada de eso fluye lo suficientemente rápido, lo suficientemente cerca para llegar a la costa, en aguas lo suficientemente poco profundas como para construir. Solo unas pocas docenas de lugares en el mundo tienen corrientes por encima de 2 a 2,5 m/s: el norte de Escocia, las Islas del Canal y Bretaña, la Bahía de Fundy en Canadá, partes de Corea, China, Japón e Indonesia.

Una figura nacional realista. Para el Reino Unido y las Islas del Canal, que tienen algunos de los mejores sitios del mundo, una revisión de 2021 apoyó un recurso práctico de 34 TWh al año, alrededor del 11% de la demanda actual de electricidad en el Reino Unido, de unos 11,5 GW de turbinas para 2050 (Coles et al., 2021). Para la mayoría de los países, la cifra es cercana a cero.

El mar mismo. Los límites prácticos son la ingeniería y el dinero:

• Muchas. La densidad del agua significa que un rotor de marea siente fuerzas muchas veces mayores que un rotor de viento del mismo tamaño, y los canales de marea son turbulentos. Las palas, los rodamientos y las juntas deben sobrevivir a esto durante 20 años.
• Acceso. Los buzos y las embarcaciones solo pueden trabajar en aguas tranquilas, la corta pausa entre marea alta y baja, y con tiempo calmado. Los barcos especializados son caros de contratar por día. Los diseños flotantes como el O2 de Orbital, que pueden levantar sus rotores fuera del agua, fueron inventados en gran parte para reducir este costo.
• Corrosión y ensuciamiento. El agua salada, el crecimiento marino y los sedimentos lo atacan todo.
• Red. Los mejores sitios están en costas remotas, lejos de la demanda y de conexiones fuertes a la red.

Proyectos reales, medidos

Proyecto	Dónde	Tamaño	Status	Lo que se midió o informó
MeyGen Phase 1A	Inner Sound, Pentland Firth, Escocia	4 × 1,5 MW, rotores de 18 m	Operando desde 2016 hasta 2018	13,8 GWh en 2019 (un factor de capacidad del 26%); más de 50 GWh a principios de 2023; alrededor de 59 MW más con precios garantizados para 2027-2029 (MeyGen)
Orbita O2	Caída de Warness, Orkney (EMEC)	2 MW, dos rotores de 20 m en un casco flotante de 72 m	Conectado a la red Julio 2021	Diseñado para satisfacer la demanda anual de unos 2.000 hogares del Reino Unido; otras máquinas de clase O2 tienen contratos en el Reino Unido (Energía marina orbitalNo encontramos ningún registro completo publicado de la producción anual medida.
Nova Innovation Shetland Tidal Array	Bluemull Sound, Islas Shetland	6 × 100 kW en su punto máximo	Primera turbina 2016; las tres más antiguas se retiran 2023	469 MWh en más de 14.000 horas de operación para diciembre de 2020; un diseño posterior de accionamiento directo reduce el costo de la turbina en aproximadamente un tercio (Nova Innovation)
SeaGen	Strangford Lough, Irlanda del Norte	1,2 MW, rotores gemelos sobre una pila	2008, desde su desmantelamiento	La primera turbina de corriente mareomotriz a escala megavatio en alcanzar la potencia máxima en una red, en diciembre de 2008 (Generador de corriente mareomotriz)
La Rance (rango de mareas, para el contexto)	Saint-Malo, Francia	Presa de 240 MW	Desde 1966	Alrededor de 540 GWh al año, un factor de capacidad del 26%; construido por alrededor de USD 340 por kW en dinero de 2012 (IRENA, 2014)
Lago de Sihwa (rango de mareas)	Gyeonggi, Corea del Sur	254 MW	Desde 2011	552 GWh al año; costo de alrededor de USD 560 millones, construido en un muro marino existente (Lago Sihwa)

Dos lecturas honestas de esta tabla. En primer lugar, Cómo funciona la tecnología: las turbinas han funcionado durante años en algunas de las aguas más violentas de Europa y han enviado decenas de gigavatios-hora a la red. Segundo, Los primeros arrays han producido menos de lo esperado. Se esperaba que los primeros arreglos alcanzaran factores de capacidad del 35 al 42% (Sistemas de Energía Oceánica, 2015). El mejor año inicial de MeyGen dio un 26%, y durante sus primeros años promediaba cerca del 20%, ya que las turbinas individuales fueron retiradas para su reparación y reemplazadas por máquinas actualizadas. Las seis turbinas de 100 kW de Nova muestran el mismo patrón a pequeña escala: electricidad real, aprendizaje real y máquinas que se retiraron en pocos años.

Lo que cuesta

El precio de la corriente de marea se determina principalmente por lo que los gobiernos están dispuestos a garantizar, porque ningún proyecto todavía se paga por sí mismo.

Fuente	Qué es el ADN	Precio
Contratos por diferencia del Reino Unido, ronda 6 (2024)	Precio garantizado para 28 MW de corriente mareomotriz, 15 años	172 libras por MWh a precios de 2012, alrededor de £250 o $0.32 por kWh en dinero de 2025
La misma subasta	Parques solares / eólica terrestre / eólica marina	50 £ / 51 £ / 54 £ por MWh (precios de 2012)
Coles et al. (2021)	Costo estimado actual de la corriente de marea del Reino Unido	alrededor de £240 por MWh, cayendo por debajo de £150 después de 124 MW de aprendizaje
Sistemas de Energía Oceánica (2015)	Primeros arrays / segundos arrays / primeros proyectos comerciales	$333 to $625 / $210 to $470 / $130 to $280 por MWh
La Rance y Sihwa (IRENA, 2014)	Presas de marea viejas y pagadas	0,02 a 0,04 € por kWh
Nuestro punto de referencia	Solar en techo de edificio, modelo Fan Wall; Gama Lazard 2026 para solar comercial y comunitario	$0.19 por kWh; $0.09 to $0.20
Lazard (junio de 2026)	Nuevas utilidades solares / eólica terrestre / eólica marina	$0.04 to $0,10 / $0.04 to $0,10 / $0.11 to $0,17 por kWh

Así que una nueva corriente de marea cuesta aproximadamente $0.25 to $0,35 por kWh hoy, una y media a dos veces solar en el techo y de tres a ocho veces solar de utilidad y eólica terrestre. La comparación con la energía eólica marina, la otra gran tecnología marina, es la que hay que tener en cuenta: la energía eólica marina también era mucho más cara que la solar y la eólica terrestre hace una década, y su precio cayó drásticamente a medida que los proyectos crecieron hasta alcanzar cientos de megavatios. Tidal Stream espera seguir ese camino, pero hasta ahora ha instalado megavatios donde el viento marino instaló gigavatios.

Un LCOE simple no captura algo que la energía de mareas tiene y lo que no tienen el solar y el eólico: su producción se conoce por adelantado y no depende del clima. Coles y sus colegas argumentan que esto puede reducir el costo de equilibrar una red, lo cual las comparaciones ordinarias de costos no incluyen. Es una ventaja real, pero todavía no lo suficientemente grande como para cerrar la brecha.

Donde puede ganar, y donde no puede

Puede ganar:

• Islas y costas remotas con fuertes corrientes, como las Orcadas, Shetland, las Islas del Canal, Nueva Escocia y partes de Indonesia y Filipinas, donde la electricidad a menudo proviene de diesel importado y los cables con el continente son caros.
• Como parte estable y predecible de una red dominada por el sol y el viento, llenando algunas de las horas en que ambos están bajos, porque la marea ignora el tiempo.
• Donde ya existe una estructura. El lago Sihwa fue construido en un muro marino que ya estaba allí; los puentes, las calzadas y las entradas al puerto con flujos rápidos merecen la pena mirarlos.
• Pequeñas cargas fuera de la red en aguas rápidas: monitoreo de boyas, luces de navegación y sitios de acuicultura.

No puede ganar:

• Como electricidad a granel barata, donde se puedan construir parques solares o eólicos en tierra.
• En la gran mayoría de las costas, donde las corrientes máximas son inferiores a unos 2 m/s: la ley del cubo hace que la potencia sea demasiado pequeña.
• Rápido. Los permisos, las conexiones a la red, los buques especializados y una pequeña cadena de suministro significan que los proyectos llevan muchos años.

Lo que está probado, plausible y especulativo

Probado: la astronomía y la previsibilidad de las mareas; la ecuación de potencia y la ventaja de densidad del agua; que las turbinas de eje horizontal pueden funcionar durante años en canales de marea fuertes y exportar a la red; que las presas de rango de marea pueden funcionar durante más de medio siglo; que no se han detectado colisiones entre animales marinos y turbinas en funcionamiento hasta 2021 (Coles et al., 2021).

Plausible: el costo cae por debajo de £ 150 por MWh a medida que se construyen arreglos de decenas de megavatios; turbinas flotantes que reducen los costos de mantenimiento; factores de capacidad del 35 al 40% en arreglos maduros con buena disponibilidad; un valor de red para la previsibilidad que vale la pena pagar.

Especulativo: El impacto de la corriente mareomotriz alcanzando el costo del viento offshore; arrays muy grandes en un solo canal sin cambiar significativamente sus corrientes y ecología; efectos a largo plazo sobre sedimentos, estratificación y predadores alimentándose alrededor de turbinas a escala gigawatt.

Preguntas de investigación abiertas

• Arrays, no turbinas individuales. ¿Cómo interactúan las estelas de las filas de turbinas y cuánto se ralentiza el canal cuando hay muchas instaladas?
• Fiabilidad. ¿Qué diseños de pala, cojinete, sello y generador sobreviven 20 años de agua turbulenta sin costosas elevaciones?
• Instalación y acceso más baratos. Cascos flotantes, menos cimientos y más grandes, y trabajando fuera de aguas flojas.
• Medición del rendimiento. Medición de curvas de potencia en flujo turbulento real con el método de la norma IEC TS 62600-200, para que los compradores puedan comparar máquinas de manera justa (Energía renovable, 2023).
• Medio ambiente. Riesgo de colisión para focas, marsopas y aves buceadoras; ruido; efectos en sedimentos y en especies que se alimentan en aguas rápidas.
• El valor de la previsibilidad. ¿Cuánto vale una megavatio-hora previsible para una red con mucha energía solar y eólica?

Lo que necesitaría un prototipo de trabajo

Una nueva idea de marea (un nuevo rotor, un amarre más barato, una nueva forma de mantener las máquinas) se puede probar primero a pequeña escala. Los costos a continuación son nuestras estimaciones aproximadas para un equipo pequeño, que se refinarán con un centro de pruebas.

Etapa	Trabajo	Lo que demuestra	Costo aproximado	Tiempo
1. Tanque de canal o remolque	Un rotor modelo de 0,3 a 1 m en un canal universitario o remolcado por agua estancada, 0,5 a 2 m/s	Coeficiente de potencia medido y empuje contra velocidad	$20k to $80k	2 a 4 meses
2. Piloto fluvial o de estuario	Una unidad de 1 a 10 kW en un pontón o marco pequeño en un río rápido o estuario, con un medidor de corriente y un medidor de potencia registrado	Curva de potencia real, velocidad de arranque, incrustaciones y residuos	$50k to $200k	6 a 12 meses
3. Sitio de prueba de escala	Una máquina de 10 a 100 kW en un vivero como el sitio de escala de EMEC en Orkney, con medición independiente	Fiabilidad, tiempo de mantenimiento, monitorización ambiental	$0.5 million to $3 millones	1 a 2 años
4. Escala completa	Una máquina de megavatios en un muelle de prueba conectado a la red	Datos de rendimiento bancarios	Decenas de millones	Varios años

Las dos primeras etapas están al alcance de un grupo universitario o de un equipo determinado de creadores. También son exactamente lo que un campo necesita: una maqueta que gira en agua real y un medidor que muestra lo que hizo.

A quién necesitamos

• Hidrodinámicos marinos and tidal resource modellers.
• Ingenieros marítimos y navales Para cimentaciones, amarres, cascos flotantes y operaciones marinas.
• Ingenieros eléctricos y de electrónica de potencia submarinos Para generadores, cables y conexión a la red.
• Instalaciones de prueba: canales universitarios y tanques de remolque, estuarios con acceso y centros de prueba como el EMEC en Orkney o FORCE en Nueva Escocia.
• Ecólogos marinos Monitoreo de colisiones, ruido y hábitat.
• Especialistas en certificación Familiarizado con las normas de energía marina IEC 62600.
• Comunidades insulares y autoridades portuarias con agua rápida y electricidad cara.

¿Tiene una mejor idea?

Algunos miembros de la Fundación pueden tener contactos que podrían escuchar un pitch. Para ser lanzada, una idea necesita un Un modelo de trabajo, real que realmente produce energía, con su salida medida en un instrumento, no reclamado: un pequeño rotor en una canal o un río con un medidor registrado vale más que cualquier dibujo. Las ideas en papel también son bienvenidas: si la física y los números son sólidos, podemos publicarlas aquí en el sitio web. Pero recaudar capital sin un modelo de trabajo es muy difícil, y nada aquí es una promesa de financiamiento, retornos o introducciones.

Envía tu idea a través del formulario de contribución, eligiendo la Iniciativa Verde. Cuéntanos el problema que resuelve, la comprobación física (cuántos kW por metro cuadrado de rotor, a qué velocidad actual), un costo aproximado por kWh y la prueba más barata que podría probarlo. La página de fuentes de energía compara esta idea con otras once.

Fuentes

1. MeyGen / Ampeak Energy (anteriormente SAE Renovables y SIMEC Atlantis). Proyecto de corriente mareomotriz MeyGen: turbinas, capacidad, hitos de generación y planes de fases. Véase también MeyGen en Wikipedia para la producción anual y las rondas de contratos.
2. Departamento de Seguridad Energética y Cero Neto del Reino Unido (2024). Resultados de la ronda 6 de asignación de contratos por diferencia.
3. IRENA y IEA-ETSAP (2014). Breve de la tecnología de energía de mareas.
4. Sistemas de energía oceánica (2015). Coste nivelado internacional de la energía para las tecnologías de energía oceánica.
5. Coles, D., Angeloudis, A., Greaves, D. y otros (2021). Una revisión del recurso de energía práctica de corrientes mareales en el Reino Unido y las Islas Británicas del Canal. Proceedings of the Royal Society A 477.
6. Garrett, C. y Cummins, P. (2005). El potencial de potencia de las corrientes de marea en los canales. Proceedings of the Royal Society A 461, 2563-2572.
7. Garrett, C. y Cummins, P. (2007). La eficiencia de una turbina en un canal mareal. Revista de Mecánica de Fluidos 588, 243-251.
8. Egbert, G.D. y Ray, R.D. (2000). Disipación significativa de la energía de mareas en el océano profundo inferida a partir de datos del altímetro satelital. Nature 405, 775-778.
9. Orbital Marine Power (2021). Orbital Marine Power lanza O2; Orbital Marine Power en Wikipedia.
10. Innovación de Nova. Shetland Tidal Array, con el estudio de caso de Marine Scotland.
11. Generador de corrientes de mareas y Energía de mareas, Wikipedia: SeaGen, La Rance, Bahía de Swansea.
12. Sihwa Lake Tidal Power Station, Wikipedia.
13. Lazard (junio de 2026). Coste de Energía+, versión 19.
14. Local Solar System Fundación. El Fan Wall: modelo abierto y referencia, solar en el techo a $ 0.19 por kWh.
15. Sellar, B., Evans, P. y Ashton, I. (2023). Evaluaciones del rendimiento de potencia de turbinas mareomotrizes siguiendo la norma IEC TS 62600-200 utilizando salidas de potencia medidas y modeladas. Energía renovable.