Todo lo que es necesario saber sobre las energías limpias

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La disponibilidad energética de las fuentes de energía renovable es mayor que las fuentes de energía convencionales, sin embargo su utilización es escasa. El desarrollo de la tecnología, el incremento de la exigencia social y los costos más bajos de instalación y rápida amortización, están impulsando un mayor uso de las fuentes de energía de origen renovable en los últimos años.

En este modelo de desarrollo sostenible, las energías de origen renovable, son consideradas como fuentes de energía inagotables, y con la peculiaridad de ser energías limpias, con las siguientes características: suponen un nulo o escaso impacto ambiental, su utilización no tiene riesgos potenciales añadidos, indirectamente suponen un enriquecimiento de los recursos naturales y son una alternativa a las fuentes de energía convencionales, pudiendo sustituirlas paulatinamente.

Fuentes alternas de energía

Hidroenergía a pequeña escala: Pequeñas centrales hidroenergéticas, que generan hasta 10.000 Kw.

Energía solar: Es la transformada por radiación solar y puede ser fotovoltáica y térmica.

Biomasa: Materiales de origen vegetal o animal que pueden emplearse para la producción de combustibles mediante procesos biológicos, bioquímicos y termoquímicos.

Energía nuclear: Es la liberada por una reacción atómica o por radioactividad.

Cogeneración: Utilización de instalaciones existentes o de nuevos procesos, para aprovechar y recuperar excedentes energéticos que resultan de los procesos de producción convencionales.

Geoenergía: Calor producido en el interior de la tierra, que se puede transformar en energía.

Eólica: Energía de las masas de aire en movimiento.

Océanica: Es la resultante del movimiento producido por las mareas y por la diferencia de temperatura producida por las corrientes submarinas y diferentes profundidades.

Briquetas de carbón: Combustible manufacturado a partir del carbón mineral, de la escoria de coque, del lignito, de la turba o de residuos vegetales como cascarilla de arroz o café.

Bituminosos: Carbón suave, alto en materias volátiles, cuando éstas son removidas, mediante calentamiento en ausencia de aire, este carbón se convierte en coque.

Energía solar

La energía solar es la energía radiante emitida por el sol y recibida por la Tierra en forma de ondas electromagnéticas. Estas radiaciones se emiten a todo el espacio y la Tierra recibe una buena parte de ellas gracias a ser uno de los primeros planetas de nuestro sistema solar. El sol es de una u otra forma el origen de casi todas las fuentes de energía que hoy conocemos (sin incluir la nuclear y geotérmica), los combustibles fósiles son energía solar acumulada en forma de energía química.

La energía solar tiene la virtud de ser inagotable y de no ser una fuente de contaminación. Sin embargo, su producción es mínima y variable comparada con otro tipo de energías, debido en parte a los cambios meteorológicos no controlados por el hombre. El principal problema que representa para su aprovechamiento, especialmente en los países del Tercer Mundo y en vías de desarrollo, es el coste de toda la inversión inicial.

Durante el presente año, el Sol arrojará sobre la Tierra cuatro mil veces más energía que la que vamos a consumir.

España, por su privilegiada situación y climatología, se ve particularmente favorecida respecto al resto de los países de Europa, ya que sobre cada metro cuadrado de su suelo inciden al año unos 1.500 kilovatios-hora de energía, cifra similar a la de muchas regiones de América Central y del Sur. Esta energía puede aprovecharse directamente, o bien ser convertida en otras formas útiles como, por ejemplo, en electricidad.

Básicamente, recogiendo de forma adecuada la radiación solar, podemos obtener calor y electricidad. El calor se logra mediante los colectores térmicos, y la electricidad, a través de los llamados módulos fotovoltaicos. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí, ni en cuanto a su tecnología ni en su aplicación.

Hablemos primero de los sistemas de aprovechamiento térmico. El calor recogido en los colectores puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades. Por ejemplo, se puede obtener agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para dar calefacción a nuestros hogares, hoteles, colegios, fábricas, etc. Incluso podemos climatizar las piscinas y permitir el baño durante gran parte del año.

También, y aunque pueda parecer extraño, otra de las más prometedoras aplicaciones del calor solar será la refrigeración durante las épocas cálidas .precisamente cuando más soleamiento hay. En efecto, para obtener frío hace falta disponer de una “fuente cálida”, la cual puede perfectamente tener su origen en unos colectores solares instalados en el tejado o azotea. En los países árabes ya funcionan acondicionadores de aire que utilizan eficazmente la energía solar.

Las aplicaciones agrícolas son muy amplias. Con invernaderos solares pueden obtenerse mayores y más tempranas cosechas; los secaderos agrícolas consumen mucha menos energía si se combinan con un sistema solar, y, por citar otro ejemplo, pueden funcionar plantas de purificación o desalinización de aguas sin consumir ningún tipo de combustible.

Las “células solares”, dispuestas en paneles solares, ya producían electricidad en los primeros satélites espaciales. Actualmente se perfilan como la solución definitiva al problema de la electrificación rural, con clara ventaja sobre otras alternativas, pues, al carecer los paneles de partes móviles, resultan totalmente inalterables al paso del tiempo, no contaminan ni producen ningún ruido en absoluto, no consumen combustible y no necesitan mantenimiento. Además, y aunque con menos rendimiento, funcionan también en días nublados, puesto que captan la luz que se filtra a través de las nubes.

La electricidad que así se obtiene puede usarse de manera directa (por ejemplo para sacar agua de un pozo o para regar, mediante un motor eléctrico), o bien ser almacenada en acumuladores para usarse en las horas nocturnas. Incluso es posible inyectar la electricidad sobrante a la red general, obteniendo un importante beneficio.

Si se consigue que el precio de las células solares siga disminuyendo, iniciándose su fabricación a gran escala, es muy probable que, para primeros de siglo, una buena parte de la electricidad consumida en los países ricos en sol tenga su origen en la conversión fotovoltaica.

Aplicaciones

Las principales aplicaciones de la energía solar térmica son las siguientes: calentamiento de agua para piscinas, calefacción, secadero, calentamiento en aplicaciones industriales, desaladoras, sistemas de refrigeración, arquitectura bioclimática, conversión termodinámica.

La energía solar fotovoltaica se ha dividido en dos sectores básicos, dos aplicaciones bien diferenciadas: uno para la producción de electricidad en zonas geográficas aisladas donde no llega la red eléctrica, por ejemplo en islas, zonas rurales, casas de campo, etc. En estos sitios se utilizan las horas solares para cargar las baterías que luego son utilizadas principalmente por la noche. La otra aplicación que actualmente se va imponiendo es el denominado sistema de energía solar fotovoltaico conectado a la red.

Las principales aplicaciones de la energía solar fotovoltaica son: electrificación de viviendas rurales, suministro de agua a poblaciones, bombeo de agua riego por goteo, naves ganaderas, pastores eléctricos, telecomunicaciones: repetidores de señal, telefonía móvil y rural, tratamiento de aguas: desalinización, cloración señalizaciones (marítima, ferroviaria, terrestre y aérea) y alumbrado público, conexión a red, protección catódica, sistemas de telecontrol vía satélite y detección de incendios.

Biomasa

La biomasa es el conjunto de recursos forestales, plantas terrestres y acuáticas, y de residuos y subproductos agrícolas, ganaderos, urbanos e industriales. Esta fuente energética puede ser aprovechada mediante su combustión directa a través de su transformación en biogás, bioalcohol, etc.

Los métodos de conversión de la biomasa en combustible pueden agruparse en dos tipos: conversión bioquímica y conversión termoquímica. De la primera, se puede obtener el etanol y metano mediante la fermentación alcohólica y digestión anaerobia. De la segunda, se puede obtener gas pobre, carbón y jugos piroleñosos mediante gasificación y pirolisis.

La más amplia definición de biomasa sería considerar como tal a toda la materia orgánica de origen vegetal o animal, incluyendo los materiales procedentes de su transformación natural o artificial. Clasificándolo de la siguiente forma: Biomasa natural: es la que se produce en la naturaleza sin la intervención humana. Biomasa residual: que es la que genera cualquier actividad humana, principalmente en los procesos agrícolas, ganaderos y los del propio hombre, tal como, basuras y aguas residuales. Biomasa producida: que es la cultivada con el propósito de obtener biomasa transformable en combustible, en vez de producir alimentos, como la caña de azúcar en Brasil, orientada a la producción de etanol para carburante.

La naturaleza de la biomasa es muy variada, ya que depende de la propia fuente, pudiendo ser animal o vegetal, pero generalmente se puede decir que se compone de hidratos de carbono, lípidos y prótidos. Siendo la biomasa vegetal la que se compone mayoritariamente de hidratos de carbono y la animal de lípidos y prótidos.

La única biomasa explotada actualmente para fines energéticos es la de los bosques. No obstante, el recurso de la biomasa de los bosques para cubrir la demanda energética sólo puede constituir una opción razonable en países donde la densidad territorial de dicha demanda es muy baja, así como también la de la población (Tercer mundo). En España (país deficitario de madera) sólo es razonable contemplar el aprovechamiento energético de la tala, de la limpieza de las explotaciones forestales (leña, ramaje, follaje, etc.) y de los residuos de la industria de la madera.

Los residuos agrícolas y deyecciones y camas de ganado constituyen otra fuente importante de bioenergía, aunque no siempre sea razonable darles este tipo de utilidad. En España sólo parece recomendable con ese fin el uso de la paja de los cereales en los casos en que el retirarla del campo no afecte apreciablemente a la fertilidad del suelo, y de las deyecciones y camas del ganado cuando el no utilizarlas sistemáticamente como estiércol no perjudique las productividades agrícolas.

Obteniendo energía

La biomasa se puede transformar a través de Métodos termoquímicos. Estos métodos se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa. Están bien adaptados al caso de la biomasa seca, y ,en particular, a los de la paja y de la madera. Igualmente existe la combustión: Oxidación de la biomasa por el oxígeno del aire, libera simplemente agua y gas carbónico, y puede servir para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial. Así mismo, La pirolisis: Combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxigeno, a unos 500 grados centígrados, se utiliza desde hace mucho tiempo para producir carbón vegetal. Aparte de este, la pirolisis lleva a la liberación de un gas pobre, mezcla de monóxido y dióxido de carbono, de hidrógeno y de hidrocarburos ligeros. Este gas, de débil poder calórico, puede servir para accionar motores diesel, o para producir electricidad, o para mover vehículos.

Gasificación

Es una de las tecnologías más avanzadas, y consiste en la utilización del gas combustible generado en una turbina de gas, donde se recupera el calor de los gases de salida para producir vapor y mover una turbina. El rendimiento de esta tecnología puede duplicar al de la combustión directa. Dentro de los métodos biológicos estaría La fermentación alcohólica: Es una técnica empleada desde muy antiguo con los azúcares, que puede utilizase también con la celulosa y el almidón, a condición de realizar una hidrólisis previa (en medio ácido) de estas dos sustancias. Pero la destilación, que permite obtener alcohol etílico prácticamente anhidro, es una operación muy costosa en energía.

La fermentación metánica

Es la digestión anaerobia de la biomasa por bacteria. Es idónea para la transformación de la biomasa húmeda (mas del 75% de humedad relativa).En los fermentadores, o digestiones, la celulosa es esencialmente la sustancia que se degrada en un gas, que contiene alrededor de 60% de metano y 40% de gas carbónico.

La biomasa agrícola y forestal supone un potencial económico importante especialmente en las zonas tropicales y subtropicales, dado que en ellas se dan las condiciones más idóneas para el desarrollo de los vegetales. Los organismos fotosintéticos, tanto terrestres como marinos, pueden ser considerados como convertidores continuos de la energía solar, y por consiguiente renovables, en materia orgánica. Las plantas fijan anualmente mediante la fotosíntesis una cantidad de carbono equivalente en energía a 2·1021 julios, que equivalen aproximadamente a 10 veces el consumo mundial de energía y aproximadamente a 200 veces la energía consumida en forma de alimentos.

Ventajas ambientales e inconvenientes

El interés medioambiental de la biomasa reside en que, siempre que se obtenga de una forma renovable y sostenible, es decir que el consumo no vaya a más velocidad que la capacidad del bosque, la tierra, etc. para regenerarse, es la única fuente de energía que aporta un balance de CO2 favorable, de manera que la materia orgánica es capaz de retener durante su crecimiento más CO2 del que se libera en su combustión.

Es una energía renovable, es la única fuente de energía que aporta un balance de CO2 favorable, de manera que la materia orgánica es capaz de retener durante su crecimiento más CO2 del que se libera en su combustión, no depende de ninguna fuerza (como en la eólica). los combustibles que se generan a partir de la biomasa tienen una gran variedad de usos (probablemente sean los únicos combustibles primarios que puedan sustituir a la gasolina para el transporte), la construcción de una central y su mantenimiento generan puestos de trabajo, tiene un gran potencial para rehabilitar tierras degradadas, se evita la contaminación del medio aprovechando los residuos orgánicos para la obtención de energía, existe una ausencia de emisión de azufres e hidrocarburos altamente contaminantes (lluvia ácida) y se obtiene de productos biodegradables.

Algunos de los inconvenientes de la biomasa es que sólo es capaz de aprovechar residuos orgánicos, la construcción de una central provoca alteraciones en el medio natural, para conseguir un buen aporte energético se necesita gran cantidad de biomasa y por lo tanto ocupar grandes extensiones de tierra en el caso del cultivo energético, es menor el coste de producción de la energía proveniente de los combustibles fósiles, es menor rendimiento de los combustibles derivados de la biomasa respecto de los combustibles fósiles.
Eólica

Todas las energías (excepto la maremotriz y la geotérmica), e incluso la energía de los combustibles fósiles, provienen, en último término, del sol. El sol irradia 174.423.000.000.000 kilowatios/hora de energía por hora hacia la Tierra. La eólica es una energía que proviene de las masas de aire en movimiento que son afectadas por el sol. Alrededor de un dos por ciento de la energía proveniente del sol es convertida en energía eólica, esto supone una energía alrededor de 50 a 100 veces superior a la convertida en biomasa por todas las plantas de la tierra.

Los aerogeneradores necesarios para captar la energía eólica utilizan sólo la energía del aire en movimiento para producir electricidad. Un moderno aerogenerador de 1.000 kW evitará las 2.000 toneladas de CO2 que producirían otras fuentes de energía, generalmente centrales térmicas a carbón. La energía producida por un aerogenerador durante sus 20 años de vida (en una localización promedio) es ochenta veces superior a la energía utilizada para su construcción, mantenimiento, explotación, desmantelamiento, y desguace. En otras palabras, a un aerogenerador sólo tarda en promedio dos o tres meses en recuperar toda la energía gastada en su construcción y explotación.

La energía eólica es abundante, los recursos eólicos son abundantes, el viento no se agotará. Dinamarca es uno de los países donde está planificado que una parte importante de la energía consumida sea proporcionada por la energía eólica. De hecho, el 18 por ciento del consumo de electricidad en Dinamarca ya ha sido cubierto, en 2002, por la energía eólica, una cifra que aumentará al menos hasta el 21 por ciento en el 2003.

La energía eólica resulta barata, ha llegado a ser la menos cara de las energías renovables existentes. Dado que los contenidos energéticos del viento varían con el cubo (es decir, la tercera potencia) de la velocidad del viento, la economía de la energía eólica depende mucho de cuánto viento hay en el emplazamiento.

La energía eólica es segura y no deja ningún tipo de residuos ni de emisiones dañinas para el medio ambiente. Posee un récord de seguridad comprobado; los accidentes fatales en la industria eólica sólo están relacionados con los trabajos de construcción y de mantenimiento.

Los aerogeneradores sólo producen energía cuando el viento está soplando, y la producción de energía varía con cada ráfaga de viento.

La energía eólica constituye un mercado de rápido crecimiento Desde 1993, las tasas de crecimiento del mercado de aerogeneradores han estado alrededor del 40 por ciento anual, y se esperan tasas de crecimiento del 20 para los próximos diez años.

Actualmente hay unos 40 fabricantes de aerogeneradores en todo el mundo. Alrededor de la mitad de las turbinas mundiales provienen de fabricantes daneses. La energía eólica está ganando terreno tanto en los países desarrollados como en aquéllos que están en vías de desarrollo. En los países desarrollados la energía eólica está sobre todo demandada por sus cualidades no contaminantes. En los países en vías de desarrollo su popularidad está relacionada con el hecho de que las turbinas pueden ser instaladas rápidamente, y con que no requieren un suministro posterior de combustible.

La industria eólica es ahora una industria de 6.000 millones de EUR, con un futuro extremadamente brillante, particularmente cuando las políticas energéticas de protección al medioambiente están ganando terreno internacionalmente.

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