Las fuentes renovables de
energía pueden dividirse en dos categorías: no
contaminantes o limpias y contaminantes. Entre las
primeras:
- El Sol: energía
solar. - El viento: energía eólica.
- Los ríos y corrientes de agua dulce: energía
hidráulica. - Los mares y océanos: energía
mareomotriz. - El calor de la Tierra: energía
geotérmica.
Las contaminantes se obtienen a partir de la
materia orgánica o
biomasa y se pueden utilizar directamente como combustible
(madera u otra materia vegetal
sólida) o bien convertida en biodiésel o biogás
mediante procesos de fermentación
orgánica.
Las energías de fuentes renovables contaminantes
tienen el mismo problema que la energía producida por
combustibles fósiles: en la combustión emiten
dióxido de carbono, gas de efecto invernadero, y a menudo
son aún más contaminantes puesto que la combustión
no es tan limpia, emitiendo hollines y otras partículas
sólidas.
También se puede obtener energía a partir de
los residuos sólidos
urbanos.
Las
energías renovables en la actualidad
Representan un 20% del consumo mundial de electricidad, siendo el 90% de
origen hidráulico. El resto es muy marginal: biomasa 5,5%,
geotermia 1,5%, eólica 0,5% y solar 0,05%.
Alrededor de un 80% de las necesidades de energía
en las sociedades industriales
occidentales se centran en torno a la calefacción, la
climatización de los edificios y el transporte (coches, trenes,
aviones). Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones a gran
escala de la energía
renovable se concentra en la producción de
electricidad.
- Energía
Hidráulica
Ya desde la antigüedad, se reconoció que
el agua que fluye desde un
nivel superior a otro inferior posee una determinada energía
cinética susceptible de ser convertida en trabajo, como demuestran los
miles de molinos que a lo largo de la historia fueron construyéndose a
orillas de los ríos.
Más recientemente, hace más de un siglo, se
aprovecha la energía hidráulica para generar
electricidad, y de hecho fue una de las primeras formas que se
emplearon para producirla.
El aprovechamiento de la energía potencial del agua para
producir energía eléctrica
utilizable, constituye en esencia la energía
hidroeléctrica. Es por tanto, un recurso renovable y
autóctono. El conjunto de instalaciones e infraestructura
para aprovechar este potencial se denomina central
hidroeléctrica.
Hoy en día, con los problemas medioambientales, se
ven las cosas desde otra perspectiva. Esto ha hecho que se vayan
recuperando infraestructuras abandonadas dotándolas de
nuevos equipos automatizados y turbinas de alto rendimiento. En
consecuencia, el impacto ambiental no es más
del que ya existía o por lo menos inferior al de una gran
central. A estas instalaciones, con potencia inferior a 5.000KW se
les denomina mini-hidráulicas.
Las minicentrales hidroeléctricas están
condicionadas por las características del lugar de
emplazamiento. La topografía del terreno
influye en la obra civil y en la selección del tipo de
máquina.
- Centrales de aguas
fluyentes
Aquellas instalaciones que mediante una obra de toma,
captan una parte del caudal del río y lo conducen hacia la
central para su aprovechamiento, para después devolverlo
al cauce del río.
- Centrales de pie de presa
Son los aprovechamientos hidroeléctricos que tienen
la opción de almacenar las aportaciones de un río
mediante un embalse. En estas centrales se regulan los caudales
de salida para utilizarlos cuando se precisen
- Centrales de canal de riego o
abastecimiento
Se pueden distinguir dos tipos:
- Con desnivel existente en el propio
canal
Se aprovecha mediante la instalación de una
tubería forzada, que conduce el agua a la central,
devolviéndola posteriormente al curso normal del
canal.
- Con desnivel existente entre el canal y el curso
de un río cercano
En este caso la central se instala cercana al río y
se aprovechan las aguas excedentes en el canal.
A la hora de realizar un proyecto de una minicentral
hidroeléctrica y dependiendo del tipo por su emplazamiento,
la determinación del caudal y la altura de salto
determinará la potencia a instalar, así como, el tipo
de miniturbina.
Existen varios tipos de miniturbinas:
De reacción, que aprovecha la energía
de presión del agua en
energía cinética en el estator, tanto en la entrada
como en la salida, estas aprovechan la altura disponible hasta el
nivel de desagüe.
Kaplan: se componen básicamente de una cámara
de entrada que puede ser abierta o cerrada, un distribuidor fijo,
un rodete con cuatro o cinco palas fijas en forma de hélice
de barco y un tubo de aspiración.
Francis: caracterizada por que recibe el flujo de agua
en dirección radial,
orientándolo hacia la salida en dirección
axial.
Se compone de:
Un distribuidor que contiene una serie de alabes fijos o
móviles que orientan el agua hacia el rodete. Un rodete
formado por una corona de paletas fijas, torsionadas de forma que
reciben el agua en dirección radial y lo orientan
axialmente. Una cámara de entrada, que puede ser abierta o
cerrada de forma espiral, para dar una componente radial al flujo
de agua. Un tubo de aspiración o de salida de agua, que
puede ser recto o acodado y se encarga de mantener la diferencia
de presiones necesaria para el buen funcionamiento de la
turbina.
De flujo cruzado: también conocida como de doble
impulsión, constituida principalmente por un inyector de
sección rectangular provisto de un alabe longitudinal que
regula y orienta el caudal que entra en la turbina, y un rodete
de forma cilíndrica, con múltiples palas dispuestas
como generatrices y soldadas por los extremos a discos
terminales.
El caudal que entra en la turbina es orientado por el
alabe del inyector, hacia las palas del rodete, produciendo un
primer impulso. Posteriormente, atraviesa el interior del rodete
y proporciona un segundo impulso, al salir del mismo y caer por
el tubo de aspiración.
De acción, que aprovecha la energía de
presión del agua para convertirla en energía
cinética en el estator, estas aprovechan la altura
disponible hasta el eje de la turbina.
Pelton: Consta de un disco circular que tiene montados
en su periferia unas paletas en forma de doble cuchara y de un
inyector que dirige y regula el chorro de agua que inciden sobre
las cucharas, provocando el movimiento de giro de la
turbina.
- Energía Solar
Energía radiante producida en el Sol como resultado de
reacciones nucleares de fusión. Llega a la Tierra a través del
espacio en cuantos de energía llamados fotones, que
interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres.
La intensidad de la radiación solar en el borde
exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra
está a su distancia promedio del Sol, se llama constante
solar, y su valor medio es 1,37 × 106
erg/s/cm2, o unas 2 cal/min/cm2. Sin embargo, esta cantidad no es
constante, ya que parece ser que varía un 0,2% en un periodo
de 30 años. La intensidad de energía real disponible en
la superficie terrestre es menor que la constante solar debido a
la absorción y a la dispersión de la radiación que
origina la interacción de los
fotones con la atmósfera.
La intensidad de energía solar disponible en un
punto determinado de la Tierra depende, de forma complicada pero
predecible, del día del año, de la hora y de la
latitud. Además, la cantidad de energía solar que puede
recogerse depende de la orientación del dispositivo
receptor.
- Energía Solar
Térmica
Un sistema de aprovechamiento de la
energía solar muy extendido es el térmico. El medio
para conseguir este aporte de temperatura se hace por medio
de colectores.
El colector es una superficie, que expuesta a la
radiación solar, permite absorber su calor y transmitirlo a
un fluido. Existen tres técnicas diferentes entre
sí en función de la temperatura
que puede alcanzar la
superficie captadora. De esta manera, los podemos
clasificar como:
Baja temperatura, captación directa, la
temperatura del fluido es por debajo del punto de ebullición
.
Media temperatura, captación de bajo
índice de concentración, la temperatura del fluido es
más elevada de 100ºC.
Alta temperatura, captación de alto
índice de concentración, la temperatura del fluido es
más elevada de 300ºC.
- Energía Solar
Fotovoltaica
El sistema de aprovechamiento de la energía del Sol
para producir energía eléctrica se denomina
conversión fotovoltaica.
Las células solares están
fabricadas de unos materiales con unas
propiedades específicas, denominados semiconductores.
Para entender el funcionamiento de una célula solar, debemos de
entender las propiedades de estos semiconductores.
Propiedades de los semiconductores.
Los electrones que se encuentran orbitando al rededor
del núcleo atómico no pueden tener cualquier
energía, solamente unos valores determinados, que son
denominados, niveles energéticos, a los que se pone nombre:
1s, 2s, 2p, 3s, 3p.
Las propiedades químicas de los elementos
están determinadas por el número de electrones en su
última capa y por electrones que faltan para completarla. En
el silicio, material que se usa para la construcción de una
célula solar, en su última capa, posee cuatro
electrones y faltan otros cuatro para completarla.
Cuando los átomos de silicio se unen a otros,
comparten los electrones de las últimas capas con la de los
átomos vecinos, formando lo que se denomina enlace
covalente. Estas agrupaciones dan lugar a un sólido de
estructura
cristalina.
De la forma, que los electrones de un átomo no pueden tener
cualquier energía, los electrones de un cristal tampoco
pueden tomar cualquier energía.
Teniendo en cuenta que en el átomo sus propiedades
se determinan en la última capa, ahora son agrupaciones de
capas, llamadas bandas de energía, y que definen las
propiedades electrónicas de un cristal.
Las dos últimas capas ocupadas por electrones
reciben el nombre de banda de conducción y banda de
valencia. Estas están separadas por una energía
denominada gap.
Para poder entender esto
describiremos los tipos de materiales existentes,
eléctricamente hablando:
- Conductores, disponen de unos electrones de valencia
poco ligados al núcleo y que pueden moverse con facilidad
dentro de la red cristalina respondiendo a un
estímulo externo. - Semiconductores, sus electrones de valencia
están más ligados a sus núcleos que los
conductores, pero basta suministrar una pequeña cantidad
de energía para que se comporten igual que
estos. - Aislantes, los electrones de valencia están
fuertemente ligados al núcleo y la energía a
suministrar para poder desprenderse del átomo sería
excesivamente grande.
Llegando a este punto, podemos decir que a cierta
temperatura, algunos electrones tendrán energía
suficiente para desligarse de los átomos, a estos electrones
libres se les denomina "electrones" y se les asocia con los
niveles energéticos de la banda de
conducción.
A los enlaces que han dejado vacíos se les denomina
"huecos"; para entender mejor este racionamiento diremos que los
"huecos" se comportan de la misma forma que partículas con
carga positiva.
Si pusiéramos un cristal de estas
características, lo único que conseguiríamos
sería calentar el cristal, ya que los electrones se
moverían dentro del propio cristal, se generarían pares
electrón-hueco, que constan de un electrón que se mueve
y deja un hueco, a ese hueco irá otro electrón
próximo, generando otro hueco y así
sucesivamente.
Para generar una corriente eléctrica hace
falta un campo magnético, que se
consigue con la unión de dos cristales semiconductores, uno
de tipo "p" y otro de tipo "n".
Estos semiconductores se obtienen con un cristal
semiconductor muy puro, introduciéndoles impurezas
(dopado).
Una de las regiones se dopa con fósforo, que tiene
cinco electrones de valencia, uno más que el silicio, de
forma que esta región dopada muestra una afinidad por los
electrones mayor que el silicio puro. A esta región se le
denomina de tipo n.
La otra región de dopa con boro, que tiene tres
electrones de valencia, uno menos que el silicio, de forma que
esta región muestra una afinidad por los electrones inferior
que el silicio puro. A esta región se le denomina de tipo
p.
De esta forma, teniendo un cristal semiconductor de
silicio formado por una región de tipo p y otra región
de tipo n, se consigue una diferencia de potencial que hace que
los electrones tengan menos energía en la zona n que en la
zona p. Por esta razón los electrones son enviados a la zona
n y los huecos a la zona p.
Cuando inciden fotones sobre este tipo de semiconductor,
unión p-n, es cuando entonces se rompen algunos enlaces,
generándose de esta forma pares
electrón-hueco.
Las células solares, para poder suministrar
energía al exterior, van provistas de unos dedos o mallas de
metalización frontal, que consisten en partes metálicas
por la que circula al exterior la corriente eléctrica
generada.
Si esta generación se produce a una distancia de la
unión menor que lo que se denomina longitud de
difusión, estos pares serán separados por el fuerte
campo eléctrico que
existe en la unión, moviéndose el electrón hacia
la zona n y el hueco hacia la zona p. De esta forma se da una
corriente de la zona n a la zona p.
Si estos electrones consiguen ser recolectados por la
malla de metalización, obtendremos energía
eléctrica
Si la longitud de difusión es muy corta, el par
electrón-hueco, se recombinará, lo cuál dará
origen a calor.
Por supuesto esto siempre que la célula esté
iluminada.
De todas formas no todos los fotones incidentes generan
electricidad, hay factores que hacen que existan pérdidas en
esta generación.
- Energía de fotones incidentes, hay veces que los
fotones incidentes no disponen de la energía necesaria
para romper un enlace covalente y crear un par
electrón-hueco, y otras, el fotón tiene demasiada
energía, lo cual se disipa en forma de calor. - Recombinación, es el hecho de que los electrones
liberados ocupen un hueco próximo a ellos. - Reflexión, parte de la radiación incidente
en la célula es reflejada. - Malla de metalización, estos contactos
eléctricos en el exterior de la célula, disminuye la
superficie de captación. - Resistencia serie, es el efecto Joule producido por
el paso de electrones a través del silicio, la malla de
metalización y resistencia de los contactos de
conexión eléctricas al circuito exterior. - Resistencia paralelo, tiene origen en las
imperfecciones de la unión p-n, creando fugas de
corriente.
Estas células conexionadas entre sí, y
montadas en un módulo o panel es lo que llamamos panel
solar. Cuyas características eléctricas vienen
determinadas por el número y forma de conexión de las
células.
Conexión serie, conexionadas de forma que el lado p
sea conectado con el lado n de otra célula, así
sucesivamente, quedando cada extremo con un lado n y otro
p.
Las tensiones generadas de cada célula se suman, la
corriente es el valor de una célula.
Conexión paralelo, conexionados todos los lados de
tipo p, por un lado, y los de tipo n por otro.
La tensión generada es la de una célula y la
corriente es la suma de todas.
Conexión mixta, es la conexión en serie y en
paralelo de las células.
Donde la tensión generada es la suma de las
tensiones de células en serie y la corriente es la suma de
todas las células en paralelo.
I total = I x número de células en
paralelo
V total = V x número de células en
serie
Existen varios tipos de paneles fotovoltaicos, que se
diferencian bien por su tecnología de fabricación de
células o por su aplicación.
- Silicio monocristalino
- Silicio policristalino
- Silicio amorfo
- Policristalinos de lámina
delgada - Paneles para el espacio
- Sulfuro de cadmio y sulfuro de cobre
- Telurio de cadmio
- Seleniuro de cobre e indio
- Arseniuro de galio o de
concentración - Bifaciales
- Energía
Geotérmica
Nuestro planeta guarda una enorme cantidad de
energía en su interior. Un volcán o un geiser es una
buena muestra de ello.
Son varias las teorías que tratan de
explicar las elevadas temperaturas del interior de la Tierra.
Unas sostienen que se debe a las enormes presiones existentes
bajo la corteza terrestre; otras suponen que tienen origen en
determinados procesos radiactivos internos; por último, hay
una teoría que lo atribuye a
la materia incandescente que formó nuestro
planeta.
Diversos estudios científicos realizados en
distintos puntos de la superficie terrestre han demostrado que,
por término medio, la temperatura interior de la Tierra
aumenta 3ºC cada 100m. de profundidad.
Este aumento de temperatura por unidad de profundidad es
denominado gradiente geotérmico.
Se supone que variará cuando alcancen grandes
profundidades, ya que en el centro de la Tierra se
superarían los 20.000ºC, cuando en realidad se ha
calculado que es, aproximadamente, de 6.000ºC.
La forma más generalizada de explotarla, a
excepción de fuentes y baños termales, consiste en
perforar dos pozos, uno de extracción y otro de
inyección.
En el caso de que la zona esté atravesada por un
acuífero se extrae el agua caliente o el vapor, este se
utiliza en redes de calefacción y se vuelve a
inyectar, en el otro caso se utiliza en turbinas de
generación de electricidad.
En el caso de no disponer de un acuífero, se suele
proceder a la fragmentación de las rocas calientes y a la
inyección de algún fluido.
Es difícil el aprovechamiento de esta energía
térmica, ocasionado por el bajo flujo de calor, debido a la
baja conductividad de los materiales que la constituyen; pero
existen puntos en el planeta que se producen anomalías
geotérmicas, dando lugar a gradientes de temperatura de
entre 100 y 200ºC por kilómetro, siendo estos puntos
aptos para el aprovechamiento de esta energía.
Tipos:
- Hidrotérmicos, tienen en su interior de
forma natural el fluido caloportador, generalmente agua en
estado líquido o en
vapor, dependiendo de la presión y temperatura. Suelen
encontrarse en profundidades comprendidas entre 1 y 10
km. - Geopresurizados, son similares a los
hidrotérmicos pero a una mayor profundidad,
encontrándose el fluido caloportador a una mayor
presión, unos 1000 bares y entre 100 y 200ºC, con
un alto grado de salinidad, generalmente acompañados de
bolsas de gas y minerales
disueltos. - De roca caliente, son formaciones rocosas
impermeables y una temperatura entre 100 y 300ºC,
próximas a bolsas magmáticas.
- Energía Eólica
La fuente de energía eólica es el viento, o
mejor dicho, la energía mecánica que, en forma de
energía
cinética transporta el aire en movimiento. El viento es
originado por el desigual calentamiento de la superficie de
nuestro planeta, originando movimientos convectivos de la masa
atmosférica.
La Tierra recibe una gran cantidad de energía
procedente del Sol. Esta energía, en lugares favorables,
puede ser del orden de 2.000 Kwh/m2 anuales. El 2 por ciento de
ella se transforma en energía eólica con un valor capaz
de dar una potencia de 10E+11 Gigavatios.
En la antigüedad no se conocían estos datos, pero lo que sí es
cierto, es que intuitivamente conocían el gran potencial de
esta energía.
Las formas de mayor utilización son las de producir
energía eléctrica y mecánica, bien sea para
autoabastecimiento de electricidad o bombeo de agua. Siendo un
aerogenerador los que accionan un generador eléctrico y un
aeromotor los que accionan dispositivos, para realizar un trabajo
mecánico.
Partes de un aerogenerador:
- Cimientos, generalmente constituidos por
hormigón en tierra, sobre el cual se atornilla la torre
del aerogenerador. - Torre, fijada al suelo por los cimientos,
proporciona la altura suficiente para evitar turbulencias y
superar obstáculos cercanos; la torre y los cimientos son
los encargados de transmitir las cargas al suelo. - Chasis, es el soporte donde se encuentra el
generador, sistema de frenado, sistema de orientación,
equipos auxiliares (hidráulico), caja de cambio, etc. Protege a estos
equipos del ambiente y sirve, a su vez,
de aislante acústico. - El buje, pieza metálica de fundición que
conecta las palas al eje de transmisión. - Las palas, cuya misión es la de absorber
energía del viento; el rendimiento del aerogenerador
depende de la geometría de las palas,
interviniendo varios factores: - Longitud
- Perfil
- Calaje
- Anchura
Sistemas de un aerogenerador:
- Orientación, mantiene el rotor cara al viento,
minimizando los cambios de dirección del rotor con los
cambios de dirección de viento; Estos cambios de
dirección provocan pérdidas de rendimiento y genera
grandes esfuerzos con los cambios de velocidad. - Regulación, controla la velocidad del rotor y el
par motor en el eje del rotor,
evitando fluctuaciones producidas por la velocidad del
viento. - Transmisión, utilizados para aumentar la
velocidad de giro del rotor, para poder accionar un generador
de corriente eléctrica, es un multiplicador, colocado
entre el rotor y el generador. - Generador, para la producción de corriente
continua (DC) dinamo y para la producción de corriente alterna (AC)
alternador, este puede ser síncrono o
asíncrono.
- Energía del Mar
Los mares y los océanos son inmensos colectores
solares, de los cuales se puede extraer energía de
orígenes diversos.
- La radiación solar incidente sobre los
océanos, en determinadas condiciones atmosféricas,
da lugar a los gradientes térmicos oceánicos
(diferencia de temperaturas) a bajas latitudes y
profundidades menores de 1000 metros. - La iteración de los vientos y las aguas son
responsables del oleaje y de las corrientes
marinas. - La influencia gravitacional de los cuerpos celestes
sobre las masas oceánicas provoca mareas.
Energía de las
mareas:
La energía estimada que se disipa por las mareas es
del orden de 22000 TWh. De esta energía se considera
recuperable una cantidad que ronda los 200 TWh.
El obstáculo principal para la explotación de
esta fuente es el económico. Los costes de inversión tienden a ser
altos con respecto al rendimiento, debido a las bajas y variadas
cargas hidráulicas disponibles. Estas bajas cargas exigen la
utilización de grandes equipos para manejar las enormes
cantidades de agua puestas en movimiento. Por ello, esta fuente
de energía es sólo aprovechable en caso de mareas altas
y en lugares en los que el cierre no suponga construcciones
demasiado costosas.
La limitación para la construcción de estas
centrales, no solamente se centra en el mayor coste de la
energía producida, si no, en el impacto ambiental que
generan.
La mayor central mareomotriz se encuentra en el estuario
del Rance (Francia). En nuestro país
hay una central mareomotriz en Península de Valdés (
Chubut ) .
Energía térmica
oceánica
La explotación de las diferencias de temperatura de
los océanos ha sido propuesta multitud de veces, desde que
d?Arsonval lo insinuara en el año 1881, pero el más
conocido pionero de esta técnica fue el científico
francés George Claudi, que invirtió toda su fortuna,
obtenida por la invención del tubo de neón, en una
central de conversión térmica.
La conversión de energía térmica
oceánica es un método de convertir en
energía útil la diferencia de temperatura entre el agua
de la superficie y el agua que se encuentra a 100 m de
profundidad. En las zonas tropicales esta diferencia varía
entre 20 y 24 ºC. Para el aprovechamiento es suficiente una
diferencia de 20ºC.
Las ventajas de esta fuente de energía se asocian a
que es un salto térmico permanente y benigno desde el punto
de vista medioambiental. Puede tener ventajas secundarias, tales
como alimentos y agua potable, debido a que el
agua fría profunda es rica en sustancias nutritivas y sin
agentes patógenos.
Las posibilidades de esta técnica se han potenciado
debido a la transferencia de tecnología asociada a las
explotaciones petrolíferas fuera de costa. El desarrollo tecnológico de
instalación de plataformas profundas, la utilización de
materiales compuestos y nuevas técnicas de unión
harán posible el diseño de una plataforma,
pero el máximo inconveniente es el
económico.
Existen dos sistemas para el aprovechamiento
de esta fuente de energía:
El primero consiste en utilizar directamente el agua de
mar en un circuito abierto, evaporando el agua a baja
presión y así mover una turbina. El departamento de
energía americano (DOE) está construyendo un prototipo
de 165 Kw. en las islas Hawai, con él se pretende alcanzar
la experiencia necesaria para construir plantas de 2 a 15 MW.
El segundo consiste en emplear un circuito cerrado y un
fluido de baja temperatura de ebullición (amoniaco,
freón, propano)que se evaporan en contacto con el agua
caliente de la superficie. Este vapor mueve un turbogenerador, se
condensa con agua fría de las profundidades y el fluido
queda dispuesto de nuevo para su evaporación.
El rendimiento de este sistema es su bajo rendimiento,
sobre un 7%, esto es debido a la baja temperatura del foco
caliente y la poca diferencia de temperatura entre el foco
frío y caliente. Además es preciso realizar un coste
extra de energía, empleado para el bombeo de agua fría
de las profundidades para el condensado de los
fluidos.
Energía de las olas
Las olas del mar son un derivado terciario de la
energía solar. El calentamiento de la superficie terrestre
genera viento, y el viento genera las olas. Únicamente el
0.01% del flujo de la energía solar se transforma en
energía de las olas. Una de las propiedades
características de las olas es su capacidad de desplazarse a
grandes distancias sin apenas pérdida de energía. Por
ello, la energía generada en cualquier parte del océano
acaba en el borde continental. De este modo la energía de
las olas se concentra en las costas, que totalizan 336000 Km. de
longitud. La densidad media de energía es
del orden de 8 Kw/m de costa. En comparación, las densidades
de la energía solar son del orden de 300 W/m2. Por tanto, la
densidad de energía de las olas es, en un orden de magnitud,
mayor que la que los procesos que la generan. Las distribuciones
geográficas y temporales de los recursos energéticos de las
olas están controladas por los sistemas de viento que las
generan (tormentas, alisios, monzones).
La densidad de energía disponible varía desde
las más altas del mundo, entre 50-60 Kw/m en Nueva Zelanda,
hasta el valor medio de 8 Kw/m.
Los diseños actuales de mayor potencia se hallan a
1 Mwe de media, aunque en estado de desarrollo.
La tecnología de conversión de movimiento
oscilatorio de las olas en energía eléctrica se
fundamenta en que la ola incidente crea un movimiento relativo
entre un absorbedor y un punto de reacción que impulsa un
fluido a través del generador.
La potencia instalada en operación en el mundo
apenas llega al Mwe. La mayor parte de las instalaciones lo son
de tierra. Los costes fuera de la costa son considerablemente
mayores. En el momento actual, la potencia instalada de los
diseños más modernos varía entre 1 y 2 MW. Pero
todos los diseños deben considerarse
experimentales.
De los sistemas propuestos, para aprovechar la
energía de las olas, se puede hacer una clasificación,
los que se fijan a la plataforma continental y los flotantes, que
se instalan en el mar.
Uno de los primeros fue el convertidor noruego
Kvaerner, cuyo primer prototipo se construyó en Bergen
en 1985. Consistente en un tubo hueco de hormigón, de diez
metros de largo, dispuesto verticalmente en el hueco de un
acantilado. Las olas penetran por la parte inferior del cilindro
y desplazan hacia arriba la columna de aire, lo que impulsa una
turbina instalada en el extremo superior del tubo. Esta central
tiene una potencia de 500 Kw y abastece a una aldea de cincuenta
casas.
El pato de Salter, que consiste en un flotador
alargado cuya sección tiene forma de pato. La parte más
estrecha del flotador se enfrenta a la ola con el fin de absorber
su movimiento lo mejor posible. Los flotadores giran bajo la
acción de las olas
alrededor de un eje cuyo movimiento de rotación acciona una
bomba de aceite que se encarga de mover
una turbina.
La dificultad que presenta este sistema es la
generación de electricidad con los lentos movimientos que se
producen.
Balsa de Cockerell, que consta de un conjunto de
plataformas articuladas que reciben el impacto de las crestas de
las olas. Las balsas ascienden y descienden impulsando un fluido
hasta un motor que mueve un generador por medio de un sistema
hidráulico instalado en cada articulación.
Rectificador de Russell, formado por módulos
que se instalan en el fondo del mar, paralelos al avance de las
olas. Cada módulo consta de dos cajas rectangulares, una
encima de la otra. El agua pasa de la superior a la inferior a
través de una turbina.
Boya de Nasuda, consistente en un dispositivo
flotante donde el movimiento de las olas se aprovecha para
aspirar e impulsar aire a través de una turbina de baja
presión que mueve un generador de electricidad.
- Biomasa y R.S.U.
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.
Desde el punto de vista energético, la biomasa se
puede aprovechar de dos maneras; quemándola para producir
calor o transformándola en combustible para su mejor
transporte y almacenamiento 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 utilización con fines energéticos de la
biomasa requiere de su adecuación para utilizarla en los
sistemas convencionales.
Estos procesos pueden ser:
- Físicos, son procesos que actúan
físicamente sobre la biomasa y están asociados a las
fases primarias de transformación, dentro de lo que puede
denominarse fase de acondicionamiento, como, triturado,
astillado, compactado e incluso secado. - Químicos, son los procesos relacionados con la
digestión química, generalmente mediante
hidrólisis pirólisis y gasificación. - Biológicos, son los llevados a cabo por la
acción directa de microorganismos o de sus enzimas, generalmente llamado
fermentación. Son procesos relacionados con la
producción de ácidos orgánicos,
alcoholes, cetonas y
polímeros. - Termoquímicos, están basados en la
transformación química de la biomasa, al someterla a
altas temperaturas (300ºC – 1500ºC). Cuando se
calienta la biomasa se produce un proceso de secado y
evaporación de sus componentes volátiles, seguido de
reacciones de crakeo o descomposición de sus
moléculas, seguidas por reacciones en la que los productos resultantes de la
primera fase reaccionan entre sí y con los componentes de
la atmósfera en la que tenga lugar la reacción, de
esta forma se consiguen los productos finales.
Según el control de las condiciones del
proceso se consiguen productos finales diferentes, lo que da
lugar a los tres procesos principales de la conversión
termoquímica de la biomasa:
- Combustión: Se produce en una atmósfera
oxidante, de aire u oxígeno, obteniendo
cuando es completa, dióxido de carbono, agua y sales
minerales (cenizas), obteniendo calor en forma de gases calientes. - Gasificación: Es una combustión incompleta
de la biomasa a una temperatura de entre 600ºC a
1500ºC en una atmósfera pobre de oxígeno, en la
que la cantidad disponible de este compuesto está por
debajo del punto estequiométrico, es decir, el mínimo
necesario para que se produzca la reacción de
combustión. En este caso se obtiene principalmente un gas
combustible formado por monóxido y dióxido de
carbono, hidrógeno y metano. - Pirólisis: Es el proceso en la
descomposición térmica de la biomasa en ausencia
total de oxígeno.
En procesos lentos y temperaturas de 300ºC a
500ºC el producto obtenido es
carbón vegetal, mientras que en procesos rápidos
(segundos) y temperaturas entre 800ºC a 1200ºC se
obtienen mezclas de compuestos orgánicos de
aspectos aceitosos y de bajo pH, denominados aceites de
pirolisis.
Pudiéndose obtener combustibles:
- Sólidos, Leña, astillas, carbón
vegetal - Líquidos, biocarburantes, aceites, aldehidos,
alcoholes, cetonas, ácidos orgánicos… Gaseosos,
biogas, hidrógeno.
Energías renovables en
Argentina
- Algunos aprovechamientos de energía de la
biomasa
En la República Argentina, al igual que en el resto
del mundo, se han realizado y se realizan en la actualidad
aprovechamientos energéticos de la biomasa.
Uno de los aprovechamientos de mayor importancia es el
dedicado a la fabricación de carbón vegetal del cual se
hace uso casi exclusivo en la industria siderúrgica
instalada en la provincia de Jujuy (Altos Hornos Zapla). El mismo
se obtiene fundamentalmente a partir de plantaciones de
eucaliptos realizadas con ese fin.
También se utiliza en otras industrias y para uso
doméstico, aunque su importancia comparativa es mucho
menor.
Otro aprovechamiento significativo es la
utilización de bagazo de caña de azúcar como
combustible para las calderas de los ingenios
azucareros. En algunos casos, este combustible prácticamente
permite la autosuficiencia energética de estas
industrias.
Relacionada con la caña azúcar podemos mencionar la
fabricación de alcohol que, convenientemente
deshidratado y dosificado, dio origen a la alconafta, utilizada
en cierta época en varias provincias argentinas. Este
proyecto no prosperó por llegarse a la conclusión de
que desde el punto de vista económico no resultaba
satisfactorio para las características del
país.
Otros aprovechamientos los constituyen:
- El uso de leña a nivel doméstico en zonas
rurales y semirurales. - El uso de leña para calefacción
(hogares). - El uso de residuos agroindustriales (torta de
girasol, cáscara de arroz, etc.) en calderas para
producir vapor de proceso. - El uso de residuos de aserradero para generar
energía en la industria de transformación de la
madera. - La generación de biogas en tambos (este uso en
realidad está muy poco difundido).
Es importante destacar que el potencial de
aprovechamiento energético de la biomasa en la Argentina es
muchísimo mayor a su actual utilización y para su
desarrollo futuro es menester realizar una importante tarea de
difusión de las posibilidades existentes y de las
tecnologías para su uso.
- La Energía Eólica en la
Argentina
Aunque sea poco reconocido, Argentina es un país
que tiene una importante tradición eólica. Desde
mediados del siglo pasado, y hasta hoy en día, se pueden
encontrar en la Pampa Húmeda fundamentalmente, y
también en otras regiones, numerosos molinos multipala
utilizados por los establecimientos agroganaderos para la
extracción de agua.
De acuerdo con el Censo Agropecuario Nacional, efectuado
en el año 1988, existen más de 400.000 máquinas de este tipo.
Haciendo el cálculo del equipamiento
eléctrico que resultaría necesario disponer para
reemplazar la acción de estos molinos, encontramos que
sería equivalente a cerca de un tercio de la capacidad del
Chocón (unos 350 a 400 MW de potencia).
Por otra parte, a partir de la década del 30, se
hicieron muy populares los denominados aerocargadores,
máquinas eólicas de pequeña potencia generadoras
de electricidad, destinadas fundamentalmente a cargar
baterías con las que los pobladores podían en algunos
casos iluminarse y también escuchar radio.
Como nuestro país no podía escapar al contexto
general, al producirse la extensión de la
electrificación rural por redes y la facilidad en adquirir
equipos accionados a combustible a un precio muy acomodado, con la
posibilidad, además, de brindar un servicio más completo,
fue desplazando paulatinamente a los generadores eólicos,
aunque en la actualidad se encuentran todavía algunos,
especialmente en la Patagonia.
A partir de la crisis petrolera de 1973 y
1979, se empezó a trabajar activamente en Argentina,
fundamentalmente en el sector de investigación, en procura de
adquirir experiencia en el uso de las nuevas tecnologías.
También la paulatina toma de conciencia de que es mejor, en
tanto sea posible, la utilización de fuentes
energéticas que no produzcan polución ambiental,
influyó grandemente en la decisión de impulsar la
energía eólica.
Entre los años 1985 y 1989 se han llevado a cabo
algunos proyectos demostrativos con el
objeto de adquirir experiencia en la aplicación de la nuevas
tecnologías. A partir de un acuerdo de asistencia
técnica con Alemania, se instaló un
parque eólico compuesto por 4 aerogeneradores de 30 kW. de
potencia cada uno conectados a la central térmica de la
localidad de Río Mayo, ubicada al sudoeste de la provincia
del Chubut.
En algunas provincias como Neuquén, Buenos Aires y Catamarca se han
instalado máquinas de pequeña potencia (hasta 1 ó
2 kW.). En el caso de Neuquén para energización de
estaciones repetidoras de comunicaciones; en otros como
Buenos Aires a título experimental para proveer de
energía eléctrica a escuelas rurales o como en
Catamarca (aquí la acción la desarrolló la
Universidad local) para
suministrar energía a un puesto de Gendarmería ubicado
en Paso San Francisco a unos 4.000 metros de altura sobre el
nivel del mar. Se tiene entendido que estos emprendimientos no se
encuentran actualmente en funcionamiento.
Es imposible conocer en forma segura la potencia
instalada en el país a través de aerogeneradores de
pequeño tamaño, pero seguramente no exageramos si
calculamos una cifra superior a los 2.000 kW.
A partir del año 1994 en virtud de la
modificación de la política energética que
impulsó la participación privada en todo el proceso
energético, varias cooperativas que prestan
servicios eléctricos se
interesaron en la posibilidad de incrementar su oferta mediante la
generación a partir del viento.
La primera de ellas, que atiende la localidad de
Comodoro Rivadavia (Chubut) y zonas aledañas, instaló
el mes de enero de 1994 dos máquinas generadoras de 250 kW.
de potencia cada una como proyecto preliminar y de ensayo. Los resultados
obtenidos fueron tan satisfactorios que en septiembre de 1997
pusieron en marcha 8 equipos de 750 Kw de potencia cada uno. Otra
localidad vecina a Comodoro Rivadavia (Rada Tilly) montó
también un equipo de 400 kW. de potencia, en funcionamiento
desde principios de 1996.
Otros casos como la cooperativa de Cutral Có
en Neuquén, Puna Alta y Bajo Hondo (cercanas a Bahía
Blanca), Mayor Buratovich, Darregueira, Claromecó y una que
atiende la zona rural de Tandil, todas estas en la Provincia de
Buenos Aires, instalaron a fines de 1998 un total de 32 equipos
que completan una potencia instalada de 14.000 kw. También
en la producción de energía a partir del viento se
verifica un importante crecimiento en los últimos años,
alcanzándose en diciembre de 1998 los 32.500 MWh. Los
gráficos que siguen
ilustran las situaciones descriptas.
- La Energía Geotérmica en
Argentina
De acuerdo con los rasgos geológicos que distinguen
el flanco occidental del continente sudamericano (grandes cadenas
montañosas jóvenes en bordes continentales de intensa
actividad volcánica y sísmica), es válido suponer
que en la Argentina existe un interesante recurso
geotérmico.
Partiendo de ese convencimiento, desde 1972 se
programaron estudios de prospección con el propósito de
tomar un buen conocimiento de la
potencialidad existente en el país.
Inicialmente, motivados por la presencia de importantes
manifestaciones hidrometales en la región de Copahue
(provincia del Neuquén), se realizaron, en 1974-75, estudios
conducentes a determinar la ubicación de un pozo
exploratorio que alcanzó una profundidad de 954 metros sin
evidenciar la presencia de fluido caliente, pero con un buen
gradiente geotérmico.
Con el fin de obtener información de otras zonas
del país se efectuaron algunos estudios de tipo expeditivo
en Rosario de la Frontera (Salta),
Farellón Negro (Catamarca) y en el territorio de la
provincia de Jujuy contratándose, en este caso, una empresa extranjera
especializada a la que se le incorporó personal nacional para su
capacitación.
Los resultados que fueron arrojando estos estudios
indicaron la necesidad de instrumentar un programa de exploración que
en forma organizada permitiera realizar estudios
sistemáticos en distintas zonas del país que por sus
características geológicas resultaban de mayor interés. Fue así que en
1979 se elaboró un Programa de Exploración
Geotérmica en el que se individualizaron siete regiones,
dentro de las cuales se circunscribieron quince zonas
susceptibles de realizar estudios, once de las cuales resultaron
objeto de reconocimientos.
Es importante aclarar que el principal objetivo que se perseguía
a través de este programa era la obtención de una
evaluación regional del
recurso geotérmico, que permitiera visualizar las áreas
que presentaban mejores posibilidades, tanto de alta como de baja
temperatura, para poder definir a partir de allí una
eventual política de desarrollo geotérmico.
Como resultado de las tareas realizadas se identificaron
más de veinte áreas de probable
interés.
Los aprovechamientos efectuados hasta la fecha son muy
pocos en comparación con las posibilidades técnicas que
ofrece esta fuente de energía.
Desde el punto de vista de producción
eléctrica, la única instalación que existe en el
país se encuentra en el yacimiento de Capahue (Prov. del
Neuquén). Se trata de una planta de ciclo binario de 670 Kw
de potencia que contribuye a alimentar las localidades termales y
turísticas de Copahue y Caviahue. Es de aclarar que se
eligió el sistema binario para
producción eléctrica por razón de costo-oportunidad de la central y
no por motivos técnicos.
Las dificultades más grandes para un desarrollo
sostenido de energía geotérmica con fines
eléctricos se encuentran en los elevados costos de la exploración y
lo alejado de las zonas pobladas de las principales áreas de
interés geotérmico.
En cuanto a la posibilidad de efectuar aprovechamientos
calóricos, cada caso debe ser estudiado muy cuidadosamente
sopesando el costo del aprovechamiento y la importancia de la
actividad económica en juego.
Se han realizado algunos aprovechamientos. Además
de los usos en balneoterapia en distintos puntos del país,
se puede mencionar la calefacción de algunos albergues en la
zona de Las Ovejas (al Norte de la provincia del Neuquén,
cerca de Cerro Domuyo). Se tiene en estudio algunos posibles
aprovechamientos calóricos de tipo industrial
(básicamente secado de productos agrícolas) en el
noreste de La Rioja, pero todavía no se
concretaron.
- Energía Solar en
Argentina
Argentina posee un elevado porcentaje de
electrificación (95%), pero una proporción importante
de su población rural (30%)
carece de servicio eléctrico.
El Proyecto de Energías Renovables en Mercados Rurales (PERMER) apunta
a asegurar el abastecimiento de electricidad a 1.8 millones de
personas que viven en 314 mil hogares, y 6000 servicios públicos de
todo tipo (escuelas, salas de emergencia médica,
destacamentos policiales, etc.) fuera del alcance de los centros
de distribución de
energía.
La iniciativa permitirá mejorar la calidad de vida de los
pobladores rurales y disminuir su emigración hacia zonas
urbanas, a través del manejo sustentable de recursos
energéticos ambientalmente sanos.
En una primera etapa, el PERMER proveerá
electricidad a unos 87 mil usuarios, y 2000 instituciones públicas
-fundamentalmente- para iluminación y comunicación
social.
La electrificación de los usuarios del Mercado Eléctrico Disperso
(MED) se realizará a través de la utilización de
sistemas fotovoltaicos – principalmente -, eólicos, celdas
de combustible, microturbinas hidráulicas, y – eventualmente
– generadores diesel.
Por ahora, el Proyecto está ejecutándose en las
provincias de Jujuy y Tucumán, pero ya fueron firmados
acuerdos para implementarlo en Chubut, Río Negro, Mendoza,
San Luis, Corrientes, Santiago del Estero, Chaco, Santa Fe y
Córdoba.
Allí funcionan escuelas que tampoco cuentan con
energía eléctrica, y que serán atendidas en forma
prioritaria por el Gobierno, para garantizar una
educación de calidad a todos los
argentinos.
Proyecto De Energías
Renovables En Mercados Rurales -Permer
Argentina posee un elevado porcentaje de
electrificación (95%), pero una proporción importante
de su población rural (30%) carece de servicio
eléctrico.
El Proyecto de Energías Renovables en Mercados
Rurales (PERMER) financiado por el Gobierno Nacional y que lleva
adelante la Secretaría de Energía de la Nación, tiene como
principal el abastecimiento de electricidad a un
significativo número de personas que viven en hogares
rurales, y a aproximadamente 6.000 servicios públicos de
todo tipo (escuelas, salas de emergencia médica,
destacamentos policiales, etc.) que se encuentran fuera del
alcance de los centros de distribución de
energía.
El PERMER es un proyecto de alto contenido social, cuyos
objetivos son atender al
mejoramiento de la calidad de vida de las comunidades rurales
dispersas, contribuyendo al alivio a la pobreza en las
mismas.
La implementación de mini centrales
hidroeléctricas en el sentido de la corriente, turbinas
eólicas, centrales diesel o centrales híbridas operadas
por medios diesel/eólico o
diesel/solar o solar/eólico en pequeñas comunidades
así como la instalación de sistemas fotovoltaicos y/o
eólicos individuales brindará al poblador rural
además del servicio eléctrico, la posibilidad de
desarrollar pequeños emprendimientos productivos.
La instalación de sistemas fotovoltaicos en
escuelas rurales que no cuentan actualmente con electricidad,
como resultado de un trabajo conjunto entre la Subsecretaría
de Energía del Ministerio de Planificación Federal,
Inversión Pública y Servicios y la Subsecretaría
de Educación Básica del Ministerio de Educación,
que permitió detectar alrededor de 1.800 escuelas en
esta situación en distintas provincias, contribuirá al
mejoramiento de la educación al brindar la posibilidad
de que las mismas cuenten con un servicio básico de
iluminación y comunicación.
El proyecto está financiado con un préstamo
del Banco Mundial (U$S 30
Millones), una donación del Fondo para el Medio Ambiente Mundial (U$S 10
Millones), Fondos Eléctricos u otros fondos Provinciales;
aportes de los Concesionarios provinciales y de
beneficiarios.
La ejecución del PERMER esta a cargo de una Unidad
de Coordinación de Proyecto
(UCP) constituida por un Coordinador General, un equipo
técnico y coordinadores provinciales.
El PERMER subsidia la instalación de los equipos,
como una forma de incentivar a los usuarios y hacer posible la
inversión privada, al absorber los mayores costos de la
inversión inicial.
Actualmente, el Proyecto está ejecutándose en
las provincias de Jujuy, Salta ,Tucumán, Santiago, Chaco,
Chubut, Catamarca, Misiones, Río Negro, Neuquén y San
Juan a las que le seguirán aquellas provincias que firmaron
acuerdos para implementarlo (Córdoba, Mendoza, San Luis,
Santa Fe y Tierra del Fuego).
Convenios y Tratados
Internacionales
Agencias nacionales e internacionales de la
energía, elaboran informes y recomendaciones
acerca de la problemática general de la energía. De
igual modo, la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el medio
ambiente y el desarrollo realiza aportes acerca de los planes y
objetivos que deben intentar cumplirse para paliar y modificar el
deterioro ambiental y el uso de las energías convencionales
que lo provocan.
La Declaración de Madrid de 1994, hace una
apuesta por la ejecución y cumplimiento de un Plan de acción para las
fuentes de energías renovables en Europa, apoyada por las DG XII,
XIII y XVII de la Comisión Europea. Los frutos del mismo son
acciones incluidas en la
continuidad y creación de programas energéticos
(Thermie, Altener, Valoren,) y el apoyo a iniciativas como la de
la Cumbre Solar Mundial promovida por la Unesco, que muestran que
sí existe una declaración de intenciones
acompañada de acciones efectivas, tendentes a hacer viable
que entre los años 2.010 y 2.015, el 15% del consumo de la
energía primaria convencional en Europa sea de origen
renovable, y que ello sirva como ideario para la promoción de nuevas
iniciativas encaminadas a lograr un desarrollo
sostenible.
La generación y utilización de energías
alternativas se ha visto incrementada en los últimos
años en todo el planeta.
Es notable la tendencia que existe en relación a la
"no contaminación", pero
también es cierto que se ha producido una modificación
del entorno y un agotamiento de los recursos del medio
ambiente.
Así, el uso de la energía ha acarreado un
efecto secundario de desertización, erosión y contaminación
principalmente, que ha propiciado la actual problemática
medioambiental y el riesgo potencial de acrecentar la
misma con los desechos y residuos de algunas de las formas de
obtención de energía.
La energía ha pasado a lo largo de la historia, de
ser un instrumento al servicio del ser humano para satisfacer sus
necesidades básicas, a ser la gran amenaza -motor y eje de
la problemática ambiental-que se cierne sobre el planeta,
hipotecando la existencia de las generaciones
venideras.
El consumo desmedido de energía nos ha
llevado a un deterioro del medio ambiente, un paulatino
agotamiento de los recursos naturales y un
desequilibrio irracional en el reparto del consumo y uso de la
energía, por lo que no debemos permanecer ajenos a esta
problemática que nos afecta a todos.
De allí la necesidad de realizar campañas
institucionales-gubernamentales de difusión acerca de la
necesidad del ahorro energético, y
sensibilización sobre los hábitos de
consumo.
Con todo ello, se logrará minimizar los costes
ambientales, manteniendo los mismos niveles de "bienestar
alcanzados", reduciendo en parte la contaminación, y se
dará cumplimiento a acuerdos internacionales de
conservación del entorno.
- "Tecnología de las Energías: Solar,
Hidráulica, Geotérmica y Combustibles
Químicos". VV.AA. (1989). Publicaciones
Marcombo. - "Habitat y Energía". Adriano Cornoldi y
Sergio Los. (1982). Editorial Gustavo Gili. - "La energía solar". Ente Vasco de la
Energía. (en prensa). - http://energia.mecon.gov.ar/permer/PERMER.html
- http://energia3.mecon.gov.ar
- http://www.unescoeh.org
Enviado por:
María Florencia Martinetti
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