Evaluación del impacto de nuevos sistemas híbridos rompeolas flotantes-HEO en el rendimiento hidrodinámico y la producción energética sostenible

Convertir barreras portuarias en centrales eléctricas limpias

Las ciudades costeras invierten grandes sumas en levantar muros para calmar las olas, de modo que los barcos puedan atracar con seguridad y las costas no se erosionen. Este estudio plantea una pregunta simple pero poderosa: ¿y si esas barreras protectoras también pudieran funcionar como centrales eléctricas silenciosas, generando electricidad limpia a partir de las mismas olas que controlan? Al rediseñar un rompeolas flotante y añadir una turbina de aire compacta, los investigadores muestran cómo combinar protección costera y energía renovable en una sola estructura flotante.

Por qué las olas son un tesoro energético sin explotar

Las olas marinas transportan energía densa y predecible, sin embargo la mayoría de las costas sigue dependiendo de combustibles fósiles. Se han propuesto muchos dispositivos para aprovechar la energía de las olas, pero pueden ser complejos, costosos o difíciles de mantener en el mar. Uno de los conceptos más sencillos es la columna de agua oscilante: una caja hueca parcialmente sumergida, abierta por debajo para que las olas empujen la superficie interna del agua hacia arriba y hacia abajo. Este movimiento comprime y expande un cojín de aire atrapado, impulsándolo de un lado a otro a través de una turbina conectada a un generador. El atractivo es que solo la turbina de aire tiene partes móviles, mientras que el resto es una carcasa robusta que puede cumplir también la función de rompeolas.

Construcción y ensayo de un escudo flotante contra las olas

Para explorar esta idea, el equipo construyó modelos a escala de un rompeolas flotante suspendido con una columna de agua oscilante integrada y los probó en un canal de olas de 13 metros. Olas regulares de distintas alturas y periodos recorrieron el tanque hacia cuatro versiones de la estructura, cada una con una forma distinta en la pared trasera de la cámara. Las paredes transparentes permitieron a los investigadores observar cómo subía y bajaba la superficie del agua, mientras que medidores de ola registraron cuánto de cada ola entrante se reflejaba, transmitía o se perdía en turbulencia. Un sensor de presión siguió la intensidad con la que se comprimía el aire atrapado, y una pequeña turbina Wells —con palas diseñadas para girar en la misma dirección sin importar la inversión del flujo de aire— convirtió el movimiento del aire en energía eléctrica, monitorizada mediante voltímetros y amperímetros.

Cómo la forma controla la calma de las olas y la producción de energía

La cuestión central de diseño fue cómo la geometría de la pared trasera y la profundidad de la abertura frontal influyen en el rendimiento. El equipo comparó un pontón simple en forma de caja con tres versiones más avanzadas, incluyendo una con una larga pared trasera en pendiente (Modelo-D). Encontraron que la relación entre el ancho del dispositivo y la longitud de onda, así como el calado o profundidad sumergida de la pared frontal, afectaban fuertemente el comportamiento. A medida que aumentaba la anchura relativa, la reflexión de las olas inicialmente disminuía —es decir, se devolvía menos energía mar adentro— y luego volvía a aumentar. En ciertos ajustes, particularmente para el Modelo-D, la reflexión se volvió muy baja mientras que la pérdida de energía dentro de la estructura se disparó, lo que mostró que las olas no se aplacaban rebotando, sino que se convertían en movimiento de aire y turbulencia dentro de la cámara.

El diseño destacado: una pendiente suave con efectos potentes

Entre las cuatro formas, el Modelo-D —con su larga pared trasera inclinada y una apertura frontal de profundidad moderada— demostró ser el más eficaz. En un nivel de agua representativo más profundo, combinó baja reflexión con alta disipación de la energía de las olas y fuertes oscilaciones de presión de aire en la cámara. En términos prácticos, eso significa que olas más pequeñas y calmadas pasan por detrás de la estructura mientras una parte significativa de la energía entrante se convierte en energía neumática y luego en electricidad. Los investigadores estiman que una versión a escala real operando en mares de tipo mediterráneo podría suministrar varios kilovatios de forma continua, suficiente para alimentar luces de navegación, sensores ambientales o pequeñas unidades de desalinización en un puerto, además de reducir el impacto de las olas sobre barcos y muelles.

Qué significa esto para las costas del futuro

Para quienes no son especialistas, la conclusión es sencilla: al diseñar cuidadosamente un rompeolas flotante y añadir una turbina simple impulsada por aire, es posible construir estructuras que tanto protejan las costas como generen energía renovable de forma silenciosa. El diseño optimizado de pared inclinada probado aquí funciona bien en una gama de estados marítimos, lo que sugiere que podría adaptarse a muchas costas semicobijadas y entradas de puertos. Aunque aún son necesarias pruebas adicionales en tanques más grandes y con oleajes irregulares y tormentosos, este trabajo apunta hacia un futuro en el que las defensas costeras cumplen una doble función: proteger a las comunidades y ayudar a alimentarlas con la incesante subida y bajada del mar.

Cita: Hamed, B., Elkiki, M., Abdellah, S. et al. Assessing the impact of novel hybrid floating breakwater-WEC systems on hydrodynamic performance and sustainable energy outputs. Sci Rep 16, 7189 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37290-8

Palabras clave: energía de las olas, rompeolas flotante, columna de agua oscilante, protección costera, energía renovable