Energías Renovables - definición

La Energía es una magnitud física que asociamos con la capacidad que tiene los cuerpos para producir trabajo mecánico, emitir luz, generar calor, etc ...
La Energía, tal y como promulga su principio universal, ni se crea ni se destruye, tan solo se transforma. Debido a este principio para poder obtener Energía hemos de partir de un elemento que la posea y pueda experimentar una transformación. A estos cuerpos se les conoce como Fuentes de Energía. Las cantidades disponibles de estas energías es lo que se conoce como Recursos Energéticos.
El concepto de Energía Renovable es el que engloba a una serie de Fuentes de Energía que poseen la doble cualidad, frente a las Energías No Renovables, de estar disponibles de forma inagotable (al menos a nuestra escala) y no producir un impacto sobre el medio ambiente en el cual subsistimos. También son conocidas por el término Energías Alternativas por constituir una alternativa a las No Renovables.
Actualmente nuestro modelo energético unido a nuestros conocimientos técnicos en Energías Renovables y la dictadura del mercado hacen totalmente inviable la sustitución completa de las Fuentes de Energía no Renovables por las Renovables. En cualquier caso con unos cambios mínimos y una buena dosis de concienciación el objetivo es plenamente alcanzable.
En concreto la Hoja de Ruta Energética que deberíamos seguir sería la siguiente (no es necesario un orden de actuación determinado pudiendo ser todas ellas realizadas de forma conjunta):

• Ahorro Energético, disminución del gasto energético a través de un conocimiento y sensibilidad mayor en el uso de cualquier elemento que posea un consumo energético. Siendo tan importante la reducción en el uso de objetos con gasto energético como su uso racionalizado.
• Eficiencia Energética, empleo masivo de sistemas con mayor eficiencia energética.
• Microgeneración de Recursos Energéticos. Gran parte de las Energías Renovables no resultan factibles económicamente en la creación de grandes centros productores lejos de los puntos de consumo aunque si a una escala menor más imbricada con los puntos de consumo. En esta estrategia los propios edificios se convertirían generadores energéticos.

Por supuesto para poder llevar a cabo todos estos pasos se requiere la participación de toda la Sociedad desde las instituciones, las empresas a los propios ciudadanos que son el principal actor en este cometido. Y es en este aspecto personal donde debemos empezar a trabajar en pos de estos objetivos a través de tres simples reglas:

• Seguimiento de la Hoja de Ruta dentro de nuestras capacidades personales y profesionales.
• Difusión de la Hoja de Ruta a nuestros amigos, convecinos y conocidos.
• Exigencia tanto a nuestros gobiernos como empresas en la aplicación de la Hoja de Ruta Energética.

Porque un futuro mejor no solamente es necesario sino posible.

Energía Renovable - Solar

La energía Solar es la que utiliza al Sol como Fuente de Energía directa.
Esta energía viene siendo utilizada desde los primeros tiempos de la humanidad desde su uso como calentamiento directo de la propia casa (mediante una adecuada orientación), iluminación natural (directa o redirigida mediante espejos) e incluso para la generación de fuego mediante lentes.
Actualmente la utilización de esta energía se ha centrado en los siguientes sistemas de utilización:

• Térmica (solar), es una de las más antiguas en su utilización junto con la eólica y la de biomasa. Dentro de estos sistemas tenemos:
  • Por calentamiento directo, (huecos de ventanas, invernaderos, chimeneas solares, ...) mediante una adecuada orientación pudiéndose mejorar sus efectos mediante la concentración de los rayos solares para elevar la energía incidente, a través de paramentos reflectantes, espejos o lentes y también a través del efecto invernadero que impide la salida de los rayos infrarrojos emitidos por los objetos calentados por el sol. Este sistema se ha venido utilizando para calentar la vivienda, cocinar, hacer fuego, etc.
  • Por calentamiento diferido, (paneles solares térmicos, muros trombe, inercia térmica en materiales constructivos, mejora en el funcionamiento de sistemas de calentamiento directo, ...) la clave en estos sistemas está en la inercia térmica que es la capacidad de todos los materiales de almacenar una cantidad de energía y posteriormente devolverla al medio con lo que se consigue un mayor número de posibles aplicaciones en donde podemos aplicar esta energía además de mejorar considerablemente la energía por calentamiento directo. Dentro de los elementos que se suelen utilizar para conseguir esa inercia tenemos:
    • Materiales sólidos, (muros, paredes, ...) es la de mayor uso y mediante una buena utilización es la que consigue mayores efectos al menor coste. Aquí es fundamental la orientación, disposición y diseño de los diferentes elementos.
    • Geles, entre los más utilizados están los geles térmicos que son capaces de absorber y desprender la energía almacenada a una temperatura determinada. Se suelen utilizar en coordinación con otros sistemas de energías renovables como la geotérmica.
    • Fluidos, desde agua a diversos compuestos para evitar problemas de evaporación y congelación (amoniaco, bromuro de litio). Son utilizados para transferir la energía del punto de captación (colectores térmicos planos, al vacío,...) al lugar de uso.
    • Gases, como el aire que a través de su calentamiento se disminuye su peso con lo que se genera un movimiento ascendente que se usa principalmente como sistema de ventilación. Las chimeneas solares suelen utilizar para mejorar su comportamiento materiales de gran inercia en la boca de salida utilizándose en coordinación de la energía geotérmica para el acondicionado de la ventilación.

• Fotovoltaica (solar), es la transformación de la energía del sol en energía eléctrica mediante diversos sistemas, dentro de ellos tenemos:
  • Paneles Fotovoltaicos, paneles que aprovechan el efecto fotoeléctrico (que permite la conversión de la luz directa del sol en electricidad), estos pueden ser de distintos materiales con diferente eficiencia energética y coste de producción. Independientemente del material utilizado la eficiencia se puede mejorar mediante una orientación continua y la concentración de una mayor superficie de rayos de sol en la propia célula solar. Entre los materiales podemos encontrar:
    • Silicio dopado, es el más utilizado actualmente aunque resulta caro de fabricación y su rendimiento se sitúa en torno al 12% con un coste aproximado de 8€/vatio. Existen tres tipos según su cristalización (monocristalinos, policristalinos y amorfos) siendo más eficientes aunque más caros los de cristales de gran tamaño pudiendo llegar al 20% de eficiencia. Actualmente solo hay seis plantas de producción de este material y se está trabajando para abrir próximamente una séptima en España, en los Barrios (Cádiz) impulsada por Endesa, Isofotón y la Junta de Andalucía.
      (Para aumentar el voltaje el silicio se dopa que consiste en sustituir algunos átomos de silicio por átomos de otros elementos. A estos últimos se les conoce con el nombre de impurezas. Dependiendo del tipo de impureza con el que se dope al semiconductor puro o intrínseco aparecen dos clases de semiconductores los de tipo N y los de tipo P)
    • Plástico Orgánico que actualmente está consiguiendo un aumento considerable de rendimiento frente al máximo teórico del 5% de este tipo de materiales mediante la utilización de paneles solares orgánicos con cédulas llegando a un rendimiento del 6%. La principal ventaja está en su coste de 0,1€/vatio. (Está siendo desarrollado por Los científicos del Instituto de ciencia y tecnología de Gwangju, Corea del Sur)
    • GaInP2/GaAs/Ge que pueden llegar al 28,3% mediante un sistema llamado Ultra Triple Junction (UTJ). Este sistema ha sido desarrollado por Boing-Spectrolab. Esta misma empresa afirma haber obtenido un nuevo panel solar con un 41,7% de eficiencia con un coste de 3€/vatio pero aun no han desvelado los materiales empleados.
    • Zinc-Manganesio-Teluro combinado con átomos de Oxígeno, este sistema puede llagar a conseguir hasta el 45% de eficiencia. (desarrollado por Lawrence Berkeley National Laboratories)
    • Cadmio-Teluro puede alcanzar rendimientos del 12% por 1€/vatio desarrollado por la empresa AVA Solar.
    • Dióxido de titanio conocido también por DSC (Dye Solar Cell) puede ser descrita como una especie de “fotosíntesis artificial”, en la que un electrolito, una capa de óxido de titanio y un pigmento de rutenio, se colocan en el interior de un sandwich de cristal.
    • Y distintas otras combinaciones...

• Sistemas térmicos eléctricos, consisten en sistemas térmicos solares que, a través de sistemas complementarios, generan electricidad. Los hay de distintos tipos:
  
  
  
  • Central Térmica Solar, son grandes extensiones de espejos (heliostats) que orientan los rayos solares hasta un punto en donde al calentar un fluido mueven una turbina que a su vez genera electricidad.
    
  • Torre eólico-solar, consiste en acelerar lo máximo posible el aire para hacerlo pasar por un generador eólico. La forma de acelerar el aire utiliza dos sistemas de forma conjunta, por un lado mediante el calentamiento del volumen de aire que va a pasar por la torre y por otro la diferencia de presión debido a la altura.

• Iluminación (solar), es la más extendida y utilizada. La utilización de la luz solar como fuente de iluminación además de contribuir a un gran ahorro nos da una calidad lúminica dificilmente igualable, sin olvidar sus efectos terapéuticos.

Energía Renovable - Biomasa

El término biomasa en su acepción más amplia incluye toda la materia viva existente en un instante de tiempo en la Tierra. La biomasa energética también se define como el conjunto de la materia orgánica, de origen vegetal o animal, incluyendo los materiales procedentes de su transformación natural o artificial.
En cuanto a las perspectivas del aprovechamiento de la biomasa, se puede aprovechar mediante combustión directa de la biomasa como de sus derivados:

• Biomasa tradicional, aplicaciones domésticas e industriales que funcionan mediante la combustión directa de la biomasa (madera, piñas, huesos de aceituna, cascaras de almendra,...). Este tipo de aplicación es el que se ha venido utilizando de forma tradicional. Aunque actualmente se ha avanzado mucho en hornos de mayor eficiencia. El problema fundamental de este tipo de combustible es el gran volumen necesario para alcanzar las necesidades energéticas.
• Biomasa tratada, mediante diversos tratamientos es posible obtener nuevos combustibles con un mayor poder
  
  energético, menor volumen de almacenamiento o diferentes propiedades que le hacen susceptible de utilizar en diferentes campos:
  • Pellets o lignograno como se diría en castellano, es un combustible sólido, granulado realizado mediante prensado actuando la propia lignina de la madera como aglomerante. Como virtudes frente a la biomasa sin tratar tiene un mayor poder calorífico, menor volumen y se puede transportar en camión cisterna y transferir a depósitos por sistema neumático.
    Los pellets se suelen realizar con los desechos de podas, talas o carpinterías aunque también se está investigando en España por parte del CENER el uso de herbáceos para utilizar el gran potencial de nuestro país en este recurso, e incluso la creación de cultivos energéticos destinados a este uso.
    Actualmente existen calderas para la quema de pellets o incluso mixtas (pellets y otros tipos de biomasa) con unos altos rendimientos y una automatización al mismo nivel que las de gas o gasóleo aunque los precios de estas instalaciones siguen siendo altos.
• Biocarburantes, Constituyen una alternativa a los combustibles tradicionales en el área del transporte, con un grado de desarrollo desigual en los diferente países. Bajo esta denominación se recogen dos líneas totalmente diferentes, la del bioetanol y la del biodiesel.
  • Bioetanol, sus principales aplicaciones van dirigidas a la sustitución de la gasolina o a la fabricación de ETBE (Etil-ter-butil eter, aditivo oxigenado de elevado índice de octano que se incorpora a la gasolina). se obtiene de cultivos tradicionales como el cereal, maíz y remolacha, que presentan un alto rendimiento en alcohol etílico.
  • Biodiesel, su principal aplicación va dirigida a la sustitución de gasóleo. Las tecnologías para la producción de biodiesel, en la actualidad parten del uso de las variedades comunes de especies convencionales como el girasol y la colza.
• El Biogás se obtiene por la acción de un determinado tipo de bacterias sobre los residuos biodegradables, utilizando procesos de fermentación anaerobia. Esta además de su uso directo permite utilizarla en centrales de cogeneración de ciclo combinado para la producción de energía eléctrica.
• Bio-Syngas, es un gas de síntesis (mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno) producido a través de un proceso de gasificación (reacción de la biomasa -pellets- con el vapor y oxígeno a alta temperatura y presión en una atmósfera reductora). La combustión de este gas genera anhídrido carbónico y vapor de agua.
  El uso principal que se le da es la generación de electricidad en plantas de cogeneración (utilización de la electricidad y el calor obtenido)

El concepto de biomasa no se debe incluir la turba, que a efectos de emisiones de CO2 equivale a un combustible fósil; además, dados los impactos ambientales derivados de la explotación de turberas, no se podría considerar energía renovable la obtenida de esta fuente de energía.