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. De igual
modo, el cuestionamiento del modelo de desarrollo sostenido
y su cambio hacia un modelo de desarrollo sostenible,
implica una nueva concepción sobre la producción,
el transporte y el consumo de energía.
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.
Otro sistema es la 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.
Por otro lado, 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.
os 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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