Energía renovable
energía que se produce a partir de recursos naturales, que se regeneran a una velocidad mayor a la que se consumen
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Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene a partir de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales para la moderación de la extracción de minería de fluidos, gases y fósil.[1]
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Entre las energías renovables se encuentran la energía eólica, la geotérmica, la hidroeléctrica, la mareomotriz, la solar y la undimotriz, la biomasa y los biocombustibles. Las energías renovables desempeñan un papel fundamental en la transición hacia un sistema energético sostenible y son esenciales para mitigar el cambio climático. El empleo de las fuentes de energía no renovables actuales tales como el petróleo, el gas natural o el carbón acarrea consigo problemas como la progresiva contaminación, o el aumento de las emisiones de los gases invernadero, como consecuencia de la obtención de energía procedente de su combustión.
De 2011 a 2021, las energías renovables aumentaron su participación en el suministro mundial de electricidad pasando de un 20 % a un 28 % mientras que el uso de energía proveniente de los combustibles fósiles se redujo del 68 % al 62 %, y la nuclear, del 12 % al 10 %. El uso de energía hidroeléctrica disminuyó del 16 % al 15 %, mientras que la energía solar y eólica aumentó del 2 % al 10 %. La biomasa y la energía geotérmica crecieron del 2 % al 3 %.[2][2] En 2022, las energías renovables representaron el 30 % de la generación mundial de electricidad, frente al 21 % de 1985.[3]
En muchos países del mundo, las energías renovables aportan más del 20 % de su suministro energético total. Algunos países generan más de la mitad de su electricidad a partir de energías renovables.[4] Unos pocos países generan toda su electricidad a partir de energías renovables.[5] Se prevé que los mercados nacionales de energías renovables sigan creciendo con fuerza en la década de 2020 y en años posteriores.[6]
El despliegue de las energías renovables se ve obstaculizado por las subvenciones masivas a los combustibles fósiles.[7] En 2022, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) pidió a todos los países que redujeran sus obstáculos políticos, normativos, de permisos y de financiación para desarrollar energías renovables.[8] Esto aumentaría las posibilidades de que el mundo alcance la neutralidad de carbono en 2050.[8] Según la AIE, para alcanzar las emisiones netas cero en 2050, el 90 % de la generación mundial de electricidad deberá producirse a partir de fuentes renovables.[9][10]
Definición
Existen diferentes definiciones de energía renovable, que afectan al tipo de energía que se incluye en la clasificación.[11]La Agencia Internacional de la Energía define a la energía renovable como «aquella energía que se deriva de procesos naturales que se reabastecen constantemente. En sus varias formas, proviene directa o indirectamente del sol, o de calor generado en la profundidad de la tierra. Incluidas en esta definición se encuentran la energía generada por el sol, el viento, la biomasa, la geotérmica, la hidroeléctrica y los recursos oceánicos, los biocombustibles y el hidrógeno derivado de energías renovables».[12][11]
La Agencia Internacional de las Energías Renovables cuenta con una definición ratificada por 108 países (incluyendo a la Unión Europa) y adoptada en febrero de 2013: «la energía renovable incluye todas las formas de energía producidas a partir de fuentes renovables de una manera sustentable, incluyendo la bioenergía, la energía geotérmica, la hidroeléctrica, la energía de los océanos, la energía solar y la energía eólica».[11]
A estas definiciones, las Naciones Unidas añade la disponibilidad, ya que las "energías renovables se encuentran en cualquier entorno".[13]Esta disponibilidad es clave para la seguridad energética, ya que a diferencia de las energías no renovables, los países no dependen de su importación y pueden producirlas localmente, con un único costo de importación inicial de la infraestructura para producirlas.[14][10]
La energía nuclear no es considerada una energía renovable, ya que su producción requiere la extracción de uranio, un material que no se encuentra de manera abundante en la naturaleza. En este caso, se la considera una energía alternativa. Aunque la definición de las energías alternativas es imprecisa, no son sinónimo de las energías renovables.[15]
La energía renovable, especialmente la solar y la eólica, ha alcanzado un costo competitivo en comparación con los combustibles fósiles. Según IRENA (2020), "la reducción continua en los costos de las energías renovables está transformando los mercados de energía y representa una oportunidad significativa para reducir las emisiones de carbono globales mientras se aumenta el acceso a la energía" (p. 12). Esto sugiere que la inversión en energía renovable no solo es económica, sino también clave para enfrentar el cambio climático[16]
El consumo de energía es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de una sociedad. Sin embargo, el crecimiento económico y el desarrollo de las sociedades suelen ir acompañados de un aumento de demanda de energía y si la infraestructura energética no crece al mismo tiempo que la demanda, puede producirse una crisis.[9] El concepto de crisis energética aparece cuando las fuentes de energía de las que se abastece la sociedad se agotan o se encarecen drásticamente. Un modelo económico como el actual, cuyo funcionamiento depende de un continuo crecimiento, exige también una demanda igualmente creciente de energía. Puesto que las fuentes de energía fósil y nuclear son finitas, es inevitable que en un determinado momento la demanda no pueda ser abastecida y todo el sistema colapse, salvo que se descubran y desarrollen otros nuevos métodos para obtener energía: estas serían las energías alternativas.
Aun así, es importante reseñar que las energías alternativas, aun siendo renovables, son limitadas y, como cualquier otro recurso natural, tienen un potencial máximo de explotación, lo que no quiere decir que se puedan agotar. Por tanto, incluso aunque se pueda realizar una transición a estas nuevas energías de forma suave y gradual, tampoco van a permitir continuar con el modelo económico actual basado en el crecimiento perpetuo. Por ello ha surgido el concepto de desarrollo sostenible. Dicho modelo se basa en las siguientes premisas:
- El uso de fuentes de energía renovable, ya que las fuentes fósiles actualmente explotadas terminarán agotándose, según los pronósticos actuales, en el transcurso de este siglo XXI d. C.
- El uso de fuentes limpias, abandonando los procesos de combustión convencionales.
- La explotación extensiva de las fuentes de energía, proponiéndose como alternativa el fomento del autoconsumo, que evite en la medida de lo posible la construcción de grandes infraestructuras de generación y distribución de energía eléctrica.
- La disminución de la demanda energética, mediante la mejora del rendimiento de los dispositivos eléctricos (electrodomésticos, lámparas, etc.).
- Reducir o eliminar el consumo energético innecesario. No se trata solo de consumir más eficientemente, sino de consumir menos, es decir, desarrollar una conciencia y una cultura del ahorro energético y condena del despilfarro.
Clasificación
Las fuentes renovables de energía pueden dividirse en dos categorías: no contaminantes o limpias y contaminantes. Entre las primeras:
- La llegada de masas de agua dulce a masas de agua salada: energía azul.
- El viento: energía eólica.
- El calor de la Tierra: energía geotérmica.
- Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica o hidroeléctrica.
- Los mares y océanos: energía mareomotriz.
- El sol: energía solar.
- Las olas: energía undimotriz.
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), bien convertida en bioetanol o biogás mediante procesos de fermentación orgánica o en biodiésel, mediante reacciones de transesterificación y de los residuos urbanos.
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. Se encuadran dentro de las energías renovables porque mientras puedan cultivarse los vegetales que las producen, no se agotarán. También se consideran más limpias que sus equivalentes fósiles, porque teóricamente el dióxido de carbono emitido en la combustión ha sido previamente absorbido al transformarse en materia orgánica mediante fotosíntesis. En realidad, no es equivalente la cantidad absorbida previamente con la emitida en la combustión, porque en los procesos de siembra, recolección, tratamiento y transformación, también se consume energía, con sus correspondientes emisiones.
Además, se puede atrapar gran parte de las emisiones de CO2 para alimentar cultivos de microalgas/ciertas bacterias y levaduras (potencial fuente de fertilizantes y piensos), sal (en el caso de las microalgas de agua salobre o salada) y biodiésel/etanol respectivamente, y medio para la eliminación de hidrocarburos y dioxinas en el caso de las bacterias y levaduras (proteínas petrolíferas) y el problema de las partículas se resuelve con la gasificación y la combustión completa (combustión a muy altas temperaturas, en una atmósfera muy rica en O2) en combinación con medios descontaminantes de las emisiones como los filtros y precipitadores de partículas (como el precipitador Cottrel), o como las superficies de carbón activado.
También se puede obtener energía a partir de los residuos sólidos urbanos y de los lodos de las centrales depuradoras y potabilizadoras de agua. Energía que también es contaminante, pero que también lo sería en gran medida si no se aprovechase, pues los procesos de pudrición de la materia orgánica se realizan con emisión de gas natural y de dióxido de carbono.
Evolución histórica
Las energías renovables han constituido una parte importante de la energía utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la hidráulica. La navegación a vela, los molinos de viento o de agua y las disposiciones constructivas de los edificios para aprovechar la luz del sol, son buenos ejemplos de ello.
Sin duda alguna el descubrimiento del fuego fue un acontecimiento que marcó un punto crucial en la historia de la humanidad, representando uno de los avances más significativos para nuestros antepasados, este descubrimiento no solo facilitó la supervivencia sino que también ayudó a la civilización, posteriormente vinieron otros avances como la actividad agrícola y ganadera, pero no fue sino hasta finales del siglo XVIII que se llevan a cabo los primeros experimentos de utilizar el vapor como fuente de energía, pero tienen que pasar casi cien años hasta que James Watt construye la primera máquina de vapor.[17]
Con el invento de la máquina de vapor por James Watt, se van abandonando estas formas de aprovechamiento, por considerarse inestables en el tiempo y caprichosas y se utilizan cada vez más los motores térmicos y eléctricos, en una época en que el todavía relativamente escaso consumo, no hacía prever un agotamiento de las fuentes, ni otros problemas ambientales que más tarde se presentaron.
En los años 1970, las energías renovables se consideraron una alternativa a las energías tradicionales, tanto por su disponibilidad presente y futura garantizada (a diferencia de los combustibles fósiles que precisan miles de años para su formación) como por su menor impacto ambiental en el caso de las energías limpias, y por esta razón fueron llamadas energías alternativas. Actualmente, muchas de estas energías son una realidad, no una alternativa, por lo que el nombre de alternativas ya no debe emplearse.
Tipos de energía renovables
Renovables o verdes
Energía verde es un término que describe la energía generada a partir de fuentes de energía primaria respetuosas con el medio ambiente. Las energías verdes son energías renovables que no contaminan, es decir, cuyo modo de obtención o uso no emite subproductos que puedan incidir negativamente en el medio ambiente.
Actualmente, están cobrando mayor importancia a causa del agravamiento del efecto invernadero y el consecuente calentamiento global, acompañado por una mayor toma de conciencia a nivel internacional con respecto a dicho problema. Asimismo, economías nacionales que no poseen o agotaron sus fuentes de energía tradicionales (como el petróleo o el gas) y necesitan adquirir esos recursos de otras economías, buscan evitar dicha dependencia energética, así como el negativo en su balanza comercial que esa adquisición representa.
Energía hidráulica
La energía potencial acumulada en los saltos de agua puede ser transformada en energía eléctrica. Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía de los ríos para poner en funcionamiento turbinas que mueven generadores eléctricos. En España se utiliza esta energía para producir alrededor de un 15 % del total de la electricidad.
Uno de los recursos más importantes cuantitativamente en la estructura de las energías renovables es la procedente de las instalaciones hidroeléctricas; una fuente energética limpia y autóctona pero para la que se necesita construir las necesarias infraestructuras que permitan aprovechar el potencial disponible con un coste nulo de combustible. El problema de este tipo de energía es que depende de las condiciones climatológicas.
Biomasa
La vida a partir de la energía solar se lleva a cabo por el proceso denominado fotosíntesis vegetal, que a su vez es desencadenante de la cadena biológica. Mediante la fotosíntesis, las plantas que contienen clorofila, transforman el dióxido de carbono y el agua de productos minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con alto contenido energético y a su vez sirven de alimento a otros seres vivos. La biomasa mediante estos procesos almacena a corto plazo la energía solar en forma de carbono. La energía almacenada en el proceso fotosintético puede ser posteriormente transformada en energía térmica, eléctrica o carburantes de origen vegetal, liberando de nuevo el dióxido de carbono almacenado.
Energía solar
La energía solar es una fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en la Tierra.[18] Cada año la radiación solar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como energía térmica o energía eléctrica utilizando paneles solares.
Mediante colectores solares, la energía solar puede transformarse en energía térmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energía lumínica puede transformarse en energía eléctrica. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí en cuanto a su tecnología. Así mismo, en las centrales térmicas solares se utiliza la energía térmica de los colectores solares para generar electricidad.
Se distinguen dos componentes en la radiación solar: la radiación directa y la radiación difusa. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la radiación difusa que proviene de todas direcciones. Sin embargo, tanto la radiación directa como la radiación difusa son aprovechables.
Se puede diferenciar entre receptores activos y pasivos en que los primeros utilizan mecanismos para orientar el sistema receptor hacia el Sol —llamados seguidores— y captar mejor la radiación directa.
Una importante ventaja de la energía solar es que permite la generación de energía en el mismo lugar de consumo mediante la integración arquitectónica en edificios. Así, podemos dar lugar a sistemas de generación distribuida en los que se eliminen casi por completo las pérdidas relacionadas con el transporte —que en la actualidad suponen aproximadamente el 40 % del total— y la dependencia energética.
Las diferentes tecnologías fotovoltaicas se adaptan para sacar el máximo rendimiento posible de la energía que recibimos del sol. De esta forma, por ejemplo, los sistemas de concentración solar fotovoltaica (CPV por sus siglas en inglés) utiliza la radiación directa con receptores activos para maximizar la producción de energía y conseguir así un coste menor por kWh producido. Esta tecnología resulta muy eficiente para lugares de alta radiación solar, pero actualmente no puede competir en precio en localizaciones de baja radiación solar como Centro Europa, donde tecnologías como la célula solar de película fina (también llamada Thin Film) están consiguiendo reducir también el precio de la tecnología fotovoltaica tradicional a cotas nunca vistas.
Energía solar térmica
La energía solar térmica o energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción o para producción de energía mecánica y, a partir de ella, de energía eléctrica. Adicionalmente, puede emplearse para alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para producir frío, con el que se puede acondicionar el aire de los locales. También puede utilizarse en la agricultura, para los invernaderos solares o los secaderos agrícolas. Por último, pueden utilizarse también en plantas de purificación o desalinización de aguas sin consumir ningún tipo de combustible.
Los colectores de energía solar térmica están clasificados como colectores de baja, media y alta temperatura. Los colectores de baja temperatura, generalmente, son placas planas usadas para calentar agua. Los colectores de temperatura media también, usualmente, son placas planas usadas para calentar agua o aire para usos residenciales o comerciales. Los colectores de alta temperatura concentran la luz solar usando espejos o lentes y, generalmente, son usados para la producción de energía eléctrica. La energía solar térmica es diferente y mucho más eficiente[19][20][21] que la energía solar fotovoltaica, la que convierte la energía solar directamente en electricidad. Mientras que las instalaciones generadoras proporcionan solo 600 megavatios de energía solar térmica a nivel mundial a octubre de 2009,[22] otras centrales están bajo construcción por otros 400 megavatios y se están desarrollando otros proyectos de energía termosolar de concentración por un total de 14 gigavatios.[23]
Energía eólica
La energía eólica es la energía obtenida de la fuerza del viento, es decir, mediante la utilización de la energía cinética generada por las corrientes de aire.[24] Se obtiene mediante unas turbinas eólicas que convierten la energía cinética del viento en energía eléctrica por medio de aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, a través de una serie engranajes (la transmisión) a un generador eléctrico.
El término eólico viene del latín Aeolicus (griego antiguo Αἴολος / Aiolos), perteneciente o relativo a Éolo o Eolo, dios de los vientos en la mitología griega y, por tanto, perteneciente o relativo al viento. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía verde.
La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales (gradiente de presión). Por lo que puede decirse que la energía eólica es una forma no-directa de energía solar. Las diferentes temperaturas y presiones en la atmósfera, provocadas por la absorción de la radiación solar, son las que ponen al viento en movimiento.
Es una energía limpia y también una de las menos costosas de producir, lo que explica el fuerte entusiasmo por sus aplicaciones. De entre todas ellas, la más extendida, y la que cuenta con un mayor crecimiento es la de los parques eólicos para producción eléctrica. La energía se obtiene mediante aerogeneradores que aprovechan la energía cinética del viento transformándola en energía eléctrica. Este recurso puede calificarse como perpetuo, y la cantidad potencialmente obtenible en una zona geográfica concreta depende del régimen de vientos y de la orografía del lugar.
Un parque eólico es la instalación integrada de un conjunto de aerogeneradores interconectados eléctricamente. Los aerogeneradores son los elementos claves de la instalación de los parques eólicos que, básicamente, son una evolución de los tradicionales molinos de viento. Como tales son máquinas rotativas que suelen tener tres aspas, de unos 20-25 metros, unidas a un eje. El elemento de captación o rotor que está unido a este eje, capta la energía del viento. El movimiento de las aspas o paletas, accionadas por el viento, activa un generador eléctrico que convierte la energía mecánica de la rotación en energía eléctrica.
Estos aerogeneradores suelen medir unos 40-50 metros de altura dependiendo de la orografía del lugar, pero pueden ser incluso más altos. Este es uno de los grandes problemas que afecta a las poblaciones desde el punto de vista estético.
Los aerogeneradores pueden trabajar solos o en parques eólicos, sobre tierra formando las granjas eólicas, sobre la costa del mar o incluso pueden ser instalados sobre las aguas a cierta distancia de la costa en lo que se llama granja eólica marina, la cual está generando grandes conflictos en todas aquellas costas en las que se pretende construir parques eólicos.
El gran beneficio medioambiental que proporciona el aprovechamiento del viento para la generación de energía eléctrica viene dado, en primer lugar, por los niveles de emisiones gaseosas evitados, en comparación con los producidos en centrales térmicas. En definitiva, contribuye a la estabilidad climática del planeta. Un desarrollo importante de la energía eléctrica de origen eólico puede ser, por tanto, una de las medidas más eficaces para evitar el efecto invernadero, ya que, a nivel mundial, se considera que el sector eléctrico es responsable del 29 % de las emisiones de CO2 del planeta.[25]
Como energía limpia que es, contribuye a minimizar el calentamiento global. Centrándose en las ventajas sociales y económicas que nos incumben de una manera mucho más directa, son mayores que los beneficios que aportan las energías convencionales. El desarrollo de este tipo de energía puede reforzar la competitividad general de la industria y tener efectos positivos y tangibles en el desarrollo regional, la cohesión económica y social y el empleo, aunque existen discusiones sobre la importancia de los impactos económicos en las áreas rurales.[26]
Hay quienes [¿quién?] consideran que la eólica no supone una alternativa a las fuentes de energía actuales, ya que no genera energía constantemente cuando no sopla el viento. Es la intermitencia uno de sus principales inconvenientes. El impacto en detrimento de la calidad del paisaje, los efectos sobre la avifauna y el ruido, suelen ser los efectos negativos que generalmente se citan como inconvenientes medioambientales de los parques eólicos.[cita requerida] A pesar de los numerosos beneficios de las energías renovables como la reducción de las emisiones de los gases de efecto invernadero, el aumento de consumo de estas energías también presenta algunas desventajas, y además desafíos, por ejemplo en el caso de la energía solar y eólica dependen de la situación meteorológica y ambiental que se presente en los lugares donde se aprovecha, por tanto su producción no es constante, además también pueden tener impactos negativos. La principal desventaja de la energía eólica es que existe incapacidad para controlar el viento, al ser una energía menos predecible no puede ser utilizada como única fuente de generación eléctrica. Para salvar los momentos en los que no se dispone de viento suficiente para la producción de energía eólica dispensable un respaldo de las energías convencionales y el resto de renovables[27]
Energía geotérmica
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Biocarburante |
La energía geotérmica[29] es una energía renovable[30][31] que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra[32]que se transmite a través de los cuerpos de roca o piedras calientes o conducción y convección, donde se suscitan procesos de interacción de agua subterránea y rocas, dando origen a los sistemas geotérmicos. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que destacan el gradiente geotérmico y el calor radiogénico.
La energía geotérmica se utiliza como fuente de calor y energía eléctrica desde hace milenios. En la actualidad, la energía geotérmica se obtiene a partir de plantas geotérmicas, fundamentalmente para la generación de energía eléctrica, y se la considera una energía renovable, porque las tasas de extracción de calor son insignificantes en comparación con el balance térmico interno de la Tierra.[33] A diferencia de la energía eólica y solar, las centrales geotérmicas producen energía a un ritmo constante, sin tener en cuenta las condiciones meteorológicas.[34] En teoría, los recursos geotérmicos son más que suficientes para abastecer las necesidades energéticas de la humanidad. Sin embargo, sólo una pequeña parte de los recursos geotérmicos del planeta es actualmente accesible con la tecnología y la viabilidad económica existentes.[34]
El coste de la generación de energía geotérmica disminuyó un 25 % durante las décadas de 1980 y 1990. Los avances tecnológicos continuaron reduciendo los costes y ampliando así la cantidad de recursos viables. En 2021, el Departamento de Energía de los Estados Unidos estimó que la energía de una planta «construida hoy» cuesta alrededor de 0,05 $/kWh. La generación de electricidad a partir de la energía geotérmica ha alcazando una capacidad total instalada de aproximadamente 16.873 MW en 2024. Para calefacción y refrigeración, el despliegue geotérmico creció a un ritmo medio de alrededor del 9 % anual entre 2015 y 2020 para alcanzar los 107 gigavatios térmicos (GWth) en 2020.[34]
El término «geotérmico» viene del griego geo («Tierra»), y thermos («calor»); literalmente «calor de la Tierra».
Energía mareomotriz
La energía marina o energía de los mares (también denominada a veces energía de los océanos o energía oceánica) se refiere a la energía renovable producida por las olas del mar, las mareas, la salinidad y las diferencias de temperatura del océano. El movimiento del agua en los océanos del mundo crea un vasto almacén de energía cinética o energía en movimiento. Esta energía se puede aprovechar para generar electricidad que alimente las casas, el transporte y la industria. Los principales tipos son:[35]
- Energía de las olas, olamotriz o undimotriz.
- Energía de las mareas o energía mareomotriz.
- Energía de las corrientes: consiste en el aprovechamiento de la energía cinética contenida en las corrientes marinas. El proceso de captación se basa en convertidores de energía cinética similares a los aerogeneradores empleando en este caso instalaciones submarinas para corrientes de agua.
- Maremotérmica: se fundamenta en el aprovechamiento de la energía térmica del mar basado en la diferencia de temperaturas entre la superficie del mar y las aguas profundas. El aprovechamiento de este tipo de energía requiere que el gradiente térmico sea de al menos 20 °C. Las plantas maremotérmicas transforman la energía térmica en energía eléctrica utilizando el ciclo termodinámico denominado “ciclo de Rankine” para producir energía eléctrica cuyo foco caliente es el agua de la superficie del mar y el foco frío el agua de las profundidades.
- Energía osmótica: es la energía de los gradientes de salinidad.
Hidrógeno Verde
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El término hidrógeno verde o hidrógeno renovable (abreviado como H2V) se refiere a la producción de hidrógeno generada por energías renovables bajas en emisiones, tales como la energía solar y la eólica. Se distingue de otros métodos de producción como el del hidrógeno gris, el cual se obtiene con la técnica de reformado por vapor de gas natural y que representa el 95% del mercado comercial actual.
El hidrógeno verde certificado requiere una reducción de emisiones de >60-70% (dependiendo del organismo de certificación) por debajo del umbral de intensidad de emisiones de referencia (= emisiones de GEI de hidrógeno gris, por ejemplo, valores de referencia de acuerdo con la directiva de energía renovable RED II).[36][37][38]
Hay varias vías para producir hidrógeno verde:
- Electrólisis del agua con electricidad generada por fuentes de energía bajas en carbono[39][40]
- Reformado con vapor de biometano
- Gasificación de biomasa
- Piro-reformado de glicerina de origen renovable
- Electrólisis de solución salina utilizando electricidad de fuentes renovables.
La producción del hidrógeno verde es una tecnología innovadora que puede ayudar a la descarbonización del sector energético. Es una alternativa prometedora a los combustibles fósiles y puede contribuir a acelerar la transición energética, necesaria para mitigar el cambio climático.[41]
Polémicas
Existe cierta polémica sobre la inclusión de la incineración (dentro de la energía de la biomasa) y de la energía hidráulica (a gran escala) como energías verdes, por los impactos medioambientales negativos que producen, aunque se trate de energías renovables.
El estatus de la energía nuclear como «energía limpia» es objeto de debate. En efecto, aunque presenta una de las más bajas tasas de emisiones de gases de efecto invernadero, genera desechos nucleares cuya eliminación no está aún resuelta. Según la definición actual de "desecho" no se trata de una energía limpia.
Aunque las ventajas de las energías renovables son notorias, también han causado controversia en la opinión pública. Por un lado, colectivos ecologistas como Greenpeace, han alzado la voz sobre el impacto ambiental que la biomasa puede llegar a causar[42] en el medio ambiente y también sobre el negocio que muchos han visto en este nuevo sector. Este colectivo junto con otras asociaciones ecologistas[43] han rechazado el impacto que energías como la eólica causan en el entorno, aunque es menor que las fuentes no renovables. Para ello han propuesto que los generadores se instalen en el mar, obteniendo así mayor cantidad de energía y evitando una contaminación paisajística. Ahora bien, estas alternativas han sido rechazadas por otros sectores, principalmente el empresarial, debido a su alto coste económico y también, según los ecologistas, por el afán de monopolio de las empresas energéticas. Algunos empresarios,[¿quién?] en cambio, defienden la necesidad de tal impacto, pues de esa forma los costes son menores y, por tanto, el precio a pagar por los usuarios es más bajo.
Impacto ambiental
También hay debates en torno a la geopolítica, la extracción de metales y minerales necesarios para los paneles solares y las baterías, las posibles instalaciones en zonas protegidas y la necesidad de reciclar los paneles solares. Aunque la mayoría de las fuentes de energía renovables son sostenibles, algunas no lo son. Por ejemplo, algunas fuentes de biomasa son insostenibles al ritmo actual de explotación.[44]
La energía eólica puede afectar la vida silvestre, principalmente las aves que en ocasiones chocan con las turbinas, asimismo puede provocar contaminación auditiva y también visual en áreas cercanas. Con respecto a los efectos sobre la avifauna el impacto de los aerogeneradores no es tan importante como pudiera parecer en un principio.[45] [cita requerida] Otro de los mayores inconvenientes es el efecto pantalla que limita de manera notable la visibilidad y posibilidades de control que constituye la razón de ser de sus respectivos emplazamientos, consecuencia de la alineación de los aerogeneradores. A las limitaciones visuales se añaden las previsibles interferencias electromagnéticas en los sistemas de comunicación.[cita requerida]
Todas las fuentes de energía producen algún grado de impacto ambiental. La energía geotérmica puede ser muy nociva si se arrastran metales pesados y gases de efecto invernadero a la superficie; la eólica produce impacto visual en el paisaje, ruido de baja frecuencia, puede ser una trampa para aves. La hidráulica menos agresiva es la minihidráulica, ya que las grandes presas provocan pérdida de biodiversidad, generan metano por la materia vegetal no retirada, provocan pandemias como fiebre amarilla, dengue, esquistosomiasis en particular en climas templados y climas cálidos, inundan zonas con patrimonio cultural o paisajístico, generan el movimiento de poblaciones completas, entre otros Asuán, Itaipú, Yacyretá y aumentan la salinidad de los cauces fluviales. La energía solar se encuentra entre las menos agresivas debido a la posibilidad de su generación distribuida salvo la electricidad fotovoltaica y termoeléctrica producida en grandes plantas de conexión a red, que utilizan generalmente una gran extensión de terreno. La mareomotriz se ha descontinuado por los altísimos costos iniciales y el impacto ambiental que suponen. La energía de las olas junto con la energía de las corrientes marinas habitualmente tienen bajo impacto ambiental, ya que usualmente se ubican en costas agrestes. La energía de la biomasa produce contaminación durante la combustión por emisión de CO2, pero que es reabsorbida por el crecimiento de las plantas cultivadas y necesita tierras cultivables para su desarrollo, disminuyendo la cantidad de tierras cultivables disponibles para el consumo humano y para la ganadería, con el peligro de aumentar el coste de los alimentos y favorecer los monocultivos.
Ventajas de la energía renovable
Costos
Los costos de producir energía renovable disminuyeron significativamente con el tiempo,[46] con el 62% de la generación total de energía renovable añadido en 2020 con menores costes que la opción más barata de combustibles fósiles.[47]
Energías ecológicas
Las fuentes de energía renovables son distintas a las de combustibles fósiles o centrales nucleares debido a su diversidad y abundancia. Se considera que el Sol abastecerá estas fuentes de energía (radiación solar, viento, lluvia, etc.) durante los próximos cuatro mil millones de años. La primera ventaja de una cierta cantidad de fuentes de energía renovables es que no producen gases de efecto invernadero ni otras emisiones, contrariamente a lo que ocurre con los combustibles, sean fósiles o renovables. Algunas fuentes renovables[¿cuál?] no emiten dióxido de carbono adicional, salvo los necesarios para su construcción y funcionamiento, y no presentan ningún riesgo suplementario, tales como el riesgo nuclear. Además, muchas de estas infraestructuras se realizan mediante colaboraciones público-privadas, permitiendo alinear los intereses de múltiples actores sociales.[48]
No obstante, algunos sistemas de energía renovable generan problemas ecológicos particulares.[¿cuál?] Así pues, los primeros aerogeneradores eran peligrosos para los pájaros, pues sus aspas giraban muy deprisa, mientras que las centrales hidroeléctricas pueden crear obstáculos a la emigración de ciertos peces, un problema serio en muchos ríos del mundo (en los del noroeste de Norteamérica que desembocan en el océano Pacífico, se redujo la población de salmones drásticamente).[cita requerida]
Diversidad geográfica
La diversidad geográfica de los recursos es también significativa. Algunos países y regiones disponen de recursos sensiblemente mejores que otros, en particular en el sector de la energía renovable. Algunos países disponen de recursos importantes cerca de los centros principales de viviendas donde la demanda de electricidad es importante. La utilización de tales recursos a gran escala necesita, sin embargo, inversiones considerables en las redes de transformación y distribución, así como en la propia producción.
Administración de las redes eléctricas
Si la producción de energía eléctrica a partir de fuentes renovables se generalizase, los sistemas de distribución y transformación no serían ya los grandes distribuidores de energía eléctrica, pero funcionarían para equilibrar localmente las necesidades de electricidad de las pequeñas comunidades. Los que tienen energía en excedente venderían a los sectores deficitarios, es decir, la explotación de la red debería pasar de una "gestión pasiva" donde se conectan algunos generadores y el sistema es impulsado para obtener la electricidad "descendiente" hacia el consumidor, a una gestión "activa", donde se distribuyen algunos generadores en la red, debiendo supervisar constantemente las entradas y salidas para garantizar el equilibrio local del sistema. Eso exigiría cambios importantes en la forma de administrar las redes.
Sin embargo, el uso a pequeña escala de energías renovables, que a menudo puede producirse "in situ", disminuye la necesidad de disponer de sistemas de distribución de electricidad. Los sistemas corrientes, raramente rentables económicamente, revelaron que un hogar medio que disponga de un sistema solar con almacenamiento de energía, y paneles de un tamaño suficiente, solo tiene que recurrir a fuentes de electricidad exteriores algunas horas por semana. Por lo tanto, los que abogan por la energía renovable piensan que los sistemas de distribución de electricidad deberían ser menos importantes y más fáciles de controlar.
Inconvenientes de las energías renovables
Naturaleza difusa
Un problema inherente a las energías renovables es su naturaleza difusa, con la excepción de la energía geotérmica, la cual, sin embargo, solo es accesible donde la corteza terrestre es fina, como las fuentes calientes y los géiseres.
Puesto que ciertas fuentes de energía renovable proporcionan una energía de una intensidad relativamente baja, distribuida sobre grandes superficies, son necesarias nuevos tipos de "centrales" para convertirlas en fuentes utilizables. Para 1000 kWh de electricidad, consumo anual per cápita en los países occidentales, el propietario de una vivienda ubicada en una zona nublada de Europa debe instalar ocho metros cuadrados de paneles fotovoltaicos (suponiendo un rendimiento energético medio del 12,5 %).
Sin embargo, con cuatro metros cuadrados de colector solar térmico, un hogar puede obtener gran parte de la energía necesaria para el agua caliente sanitaria aunque, debido al aprovechamiento de la simultaneidad, los edificios de pisos pueden conseguir los mismos rendimientos con menor superficie de colectores y, lo que es más importante, con mucha menor inversión por vivienda.
Irregularidad
El suministro de energía eléctrica exige producir tanta electricidad como demanda la red. Pero la energía eólica y la fotovoltaica son irregulares: dependen de que sople el viento o luzca el sol, y ese momento puede no coincidir con el de demanda de la red. Necesitan, por tanto, medios de almacenamiento de energía, como centrales hidroeléctricas reversibles, baterías o pilas de combustible.[49] Así pues, hay que tener en cuenta los costos de almacenamiento de la energía cuando se diseñe un sistema autónomo de energía renovable independiente de la red eléctrica general.
Por otra parte, si bien es cierto que la energía eólica y la fotovoltaica son irregulares, esa irregularidad es altamente predecible (con más del 95 % de fiabilidad).[50] Esto permite saber con anticipación en qué momentos del día siguiente puede no haber suficiente sol o viento para atender a la demanda eléctrica, y tener preparadas para ese momento otras fuentes de suministro, como centrales de gas natural de ciclo combinado.
Fuentes renovables contaminantes
En lo que se refiere a la biomasa, es cierto que almacena activamente el carbono del dióxido de carbono, formando su masa con él y crece mientras libera el oxígeno de nuevo, al quemarse vuelve a combinar el carbono con el oxígeno, formando de nuevo dióxido de carbono. Teóricamente el ciclo cerrado arrojaría un saldo nulo de emisiones de dióxido de carbono, al quedar las emisiones fruto de la combustión fijadas en la nueva biomasa. En la práctica, se emplea energía contaminante en la siembra, en la recolección y la transformación, por lo que el balance es negativo.
Por otro lado, también la biomasa no es realmente inagotable, aun siendo renovable. Su uso solamente puede hacerse en casos limitados. Existen dudas sobre la capacidad de la agricultura para proporcionar las cantidades de masa vegetal necesaria si esta fuente se populariza, lo que se está demostrando con el aumento de los precios de los cereales debido a su aprovechamiento para la producción de biocombustibles. Por otro lado, todos los biocombustibles producen mayor cantidad de dióxido de carbono por unidad de energía producida que los equivalentes fósiles.
La energía geotérmica no solo se encuentra muy restringida geográficamente sino que algunas de sus fuentes son consideradas contaminantes. Esto debido a que la extracción de agua subterránea a alta temperatura genera el arrastre a la superficie de sales y minerales no deseados y tóxicos. La principal planta geotérmica se encuentra en la Toscana, cerca de la ciudad de Pisa y es llamada Central Geotérmica de Larderello Archivado el 21 de agosto de 2008 en Wayback Machine. . Una imagen de la central en la parte central de un valle y la visión de kilómetros de cañerías de un metro de diámetro que van hacia la central térmica muestran el impacto paisajístico que genera.
En Argentina la principal central fue construida en la localidad de Copahue y en la actualidad se encuentra fuera de funcionamiento la generación eléctrica. El surgente se utiliza para calefacción urbana, calefacción de calles y aceras y baños termales.
La integración en el paisaje
Algunos críticos de las energías renovables señalan la impacto visual de los generadores eólicos y de las instalaciones solares a gran escala en entornos rurales. Se han propuesto alternativas para integrar estas tecnologías en el paisaje urbano y periurbano, como el uso de paneles solares en barreras acústicas de autopistas, su instalación en techos de edificios o la incorporación de células fotovoltaicas en ventanas y superficies acristaladas.[51]
Las fuentes de energía renovables en la actualidad
Representan un 18,054 %[52] del consumo mundial de electricidad, siendo el 90 % de origen hidráulico. El resto es muy marginal: biomasa 5,5 %, geotérmica 1,5 %, eólica 0,5 % y solar 0,5 %.[53]
Alrededor de un 80 % de las necesidades de energía en las sociedades industriales occidentales se centran en torno a la industria, 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.[54]
En España, las renovables fueron responsables del 19,8 % de la producción eléctrica. La generación de electricidad con energías renovables superó en el año 2007 a la de origen nuclear.[55]
En 2011, por primera vez, la producción de energía renovable en Estados Unidos superó a la generación nuclear, alcanzando el 11,73 % del total energético del país. Del conjunto de fuentes renovables, el 48 % correspondió a biocombustibles, el 35 % a centrales hidroeléctricas y el 16 % restante a energía eólica, geotérmica y solar.[56]
Producción de energía y autoconsumo
Greenpeace presentó un informe[57] en el que sostiene que la utilización de energías renovables para producir el 100 % de la energía es técnicamente viable y económicamente asumible, por lo que, según la organización ecologista, lo único que falta para que en España se dejen a un lado las energías sucias, es necesaria voluntad política. Para lograrlo, son necesarios dos desarrollos paralelos: de las energías renovables y de la eficiencia energética (eliminación del consumo superfluo).[58]
Por otro lado, un 64 % de los directivos de las principales utilities consideran que en el horizonte de 2018 existirán tecnologías limpias, asequibles y renovables de generación local, lo que obligará a las grandes corporaciones del sector a un cambio de mentalidad.[59]
La producción de energías verdes va en aumento no solo por el desarrollo de la tecnología, fundamentalmente en el campo de la solar, sino también por claros compromisos políticos, siendo también uno de los sectores que más contribuye a la estabilidad económica nacional.[60] Así, el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio de España prevé que las energías verdes alcancen los 83 330 MW, frente a los 32 512 MW actuales, y puedan cubrir el 41 % de la demanda eléctrica en 2030.[61][62] Para alcanzar dicha cuota, se prevé alcanzar previamente el 12 % de demanda eléctrica abastecida por energías renovables en 2010 y el 20 % en 2020.[63]
El autoconsumo de electricidad renovable está contemplado en el Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se regula la conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia.[64]
Por países
Instituciones que fomentan las Energías Renovables
Continentales y nacionales
- LAWEA - Asociación Latinoamericana de Energía Eólica
- ASADES - Asociación Argentina de Energías Renovables y Ambiente
- Agencia EUREC,[66] asociación europea que conecta los centros de investigación punteros y los departamentos universitarios activos en el campo de la tecnología de las energías renovables.
- IDAE, Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, España.
