ENERGIAS RENOVABLES
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GENERALIDADES
El sol es la estrella que, por el efecto gravitacional de su masa, domina el sistema planetario que incluye a la Tierra. La Energía Solar es una energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Casi el 30 % de la energía solar que alcanza el borde exterior de la atmósfera se consume en el ciclo del agua, que produce la lluvia y la energía potencial de las corrientes de montaña y de los ríos. La recogida directa de energía solar requiere dispositivos artificiales llamados colectores solares, diseñados para recoger energía, a veces después de concentrar los rayos del Sol. La energía eólica es energía que se extrae del viento, y en ello también debemos considerar la influencia solar como su determinante, debido al calentamiento diferencial de la atmósfera y las irregularidades del relieve terrestre. La dependencia de combustibles no renovables nos obliga a replantear y cambiar el actual modelo energético, debido a la gravedad de los daños ambientales. La eficiencia energética, el ahorro energético y las energías renovables son las mejores vías para afrontar el cambio climático y el efecto invernadero que nos amenaza irremediablemente. Se trata de la utilización de fuentes posibles de energía que sean limpias y renovables que reemplacen a las que emiten gases contaminantes, como las que se generan con la quema de derivados del petróleo. Los recursos que se utilizan son los rayos del sol, el viento, las olas, la marea, la actividad de los volcanes, los residuos, entre otros, y las energías que generan son: la solar fotovoltaica y térmica, la eólica, la hidráulica, la mareomotriz, la geotérmica, el hidrógeno y la biomasa. Las energías renovables han cubierto durante miles de años las necesidades energéticas de la Humanidad y lo volverán a hacer en un futuro, tras un breve paréntesis de apenas dos siglos, en los que las fuentes energéticas basadas en combustibles fósiles y nucleares, han devastado el planeta y continúan poniendo en serio peligro la subsistencia de los seres vivos. Embarcarnos en estas energías limpias, no significa como algunos piensan, en retroceder al pasado y paralizar el avance tecnológico. AI contrario, sacar buen rendimiento de una energía gratuita y aprovechable, es síntoma de progreso y de un desarrollo sostenible En el Noroeste de nuestro país el recurso solar es fundamental y la región Andina es fuerte en geotérmica que se extracta de los vapores de agua a alta temperatura provenientes de las profundidades de la tierra. En la Puna, por ejemplo, la energía solar fotovoltaica ya está siendo útil para acercar energía a poblaciones aisladas. En la Patagonia el recurso más importante es el viento, pero también la costa atlántica del sur ofrece olas o grandes diferencias de mareas que podrían ser capitalizadas como energía mareomotriz.
ENERGIA
HIDROELÉCTRICA
La energía hidroeléctrica aprovecha el movimiento del agua para convertirlo en corriente eléctrica comercial. La primera vez que esto se hizo fue en Northumberland (Gran Bretaña) en 1880 y es una tecnología que se sigue aprovechando en la actualidad con pocas modificaciones.
El aprovechamiento de la energía potencial acumulada en el agua para generar electricidad es una forma clásica de obtener energía. Alrededor del 20% de la electricidad usada en el mundo procede de esta fuente.
Es, por tanto, una energía renovable pero no alternativa, estrictamente hablando, porque se viene usando desde hace muchos años como una de las fuentes principales de electricidad. La energía hidroeléctrica que se puede obtener en una zona depende de los cauces de agua y desniveles que tenga, y existe, por tanto, una cantidad máxima de energía que podemos obtener por este procedimiento. Se calcula que si se explotara toda la energía hidroeléctrica que el mundo entero puede dar, sólo se cubriría el 15% de la energía total que consumimos. En realidad se está utilizando alrededor del 20% de este potencial, aunque en general en los países desarrollados, el porcentaje de explotación llega a ser de más del 50%.
La construcción de embalses es cara, pero su costo de explotación es bajo y es una forma de energía rentable económicamente. Al plantearse la conveniencia de construir un embalse no hay que olvidar que su vida es de unos 50 a 200 años, porque con los sedimentos que el río arrastra se va llenando poco a poco hasta inutilizarse
APLICACIONES Desde el punto de vista ambiental la energía hidroeléctrica es una de las más limpias, aunque esto no quiere decir que sea totalmente inocua, ya que los embalses a construir suponen un impacto importante ya que altera gravemente el ecosistema fluvial. Se destruyen habitats, se modifica el caudal del río y cambian las características del agua como su temperatura y grado de oxigenación. También los embalses producen un importante impacto paisajístico y humano, porque con frecuencia su construcción exige trasladar a pueblos enteros y sepultar bajo las aguas tierras de cultivo, bosques y otras zonas silvestres. Impactos ambientales positivos: Así, por ejemplo, han sido muy útiles para algunas aves acuáticas que han sustituido los humedales costeros que usaban, para alimentarse o criar en estos nuevos habitats. Algunas de estas aves han variado incluso sus hábitos migratorios, buscando nuevas rutas de paso a través de determinados embalses. La energía hidroeléctrica tiene su principal ventaja en la facilidad de ceder energía en los momentos de mayor demanda; otros puntos a su favor es que durante la explotación el impacto ambiental es mucho menor que en las energías fósiles (no produce gases de efecto invernadero ni contamina a la atmósfera), su explotación apenas requiere mantenimiento, el almacenamiento de agua también se puede utilizar para regadíos y se evitan inundaciones al poder regular el caudal. Constituyen además en la mayoría de los casos, importantes atractivos turísticos y son en gran medida ámbitos deportivos; generando una movilización comercial y de servicios que implican activación económica y laboral.
ENERGIA
SOLAR
FOTOVOLTAICA
APLICACIONES Las posibilidades de uso de la energía eléctrica solar son prácticamente ilimitadas, desde la electrificación de alambrados, hasta el funcionamiento de una nave espacial. En un uso ligado a la arquitectura, los generadores solares de energía pueden ser una verdadera opción donde la posibilidad de conectarnos con la red de energía eléctrica convencional es dificultosa o imposible. Para aplicaciones en instalaciones remotas, o de difícil acceso, las ventajas con respecto a los generadores diesel son muy amplias. Al estar compuestos por elementos modulares, son sistemas de fácil traslado y sencilla instalación. La placa solar no requiere ningún mantenimiento a lo largo de su vida útil, de aproximadamente 30 años; y sus componentes, carentes de movimiento, no contaminan el medio ambiente. Es posible la construcción de sistemas fotovoltaicos para gestionar plantas depuradoras de aguas residuales e instalación de depuradoras de aguas residuales. En una gran parte de los casos, la instalación de un sistema solar fotovoltaico resuelve el problema del abastecimiento de energía de la planta a un costo mucho más bajo que el enganche a la red convencional.
ENERGIA SOLAR TERMICA
APLICACIONES
COLECTORES SOLARES
Una de las aplicaciones de la energía solar que ha tenido mayor uso y divulgación, por su simplicidad de instalación y economía, es la calefacción de agua para consumo doméstico. En zonas con buena insolación, los calentadores solares pueden ahorrar una fracción considerable del combustible (gas, leña o electricidad) para uso doméstico. Por ejemplo, según las condiciones de la Provincia de Buenos Aires, es posible que más de la mitad del consumo de energía doméstica se deba al calentamiento de agua para baños y cocinas. El resto de la energía se usa para cocinar y calefaccionar. La utilización de sistemas para el calentamiento de agua favorece la higiene y la salubridad de un edificio. La orientación de las placas o colectores solares deberá ser hacia el Norte (en el hemisferio sur) y con una inclinación tal que permita captar las radiaciones solares que van desde el E al O y tanto en invierno como en verano. Las placas colectoras utilizan la energía del Sol para calentar un fluido portador que, a su vez, proporciona calor utilizable en una casa. El fluido portador, agua en este caso, fluye a través de tuberías de cobre en el colector solar, durante el proceso absorbe algo de la energía solar. Después, se mueve hasta un intercambiador de calor donde calienta el agua que
Calefacción domestica Refrigeración Calentamiento de agua Destilación Generación de energía Fotosíntesis Hornos solares Cocinas solares Evaporación Acondicionamiento de aire Control de heladas Secado
se utilizará en la casa. Por último, una bomba lleva de nuevo el fluido hacia el colector solar para repetir el ciclo.
El calor recogido en los colectores puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades. Por ejemplo, se puede obtener agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para dar calefacción a nuestros hogares, hoteles, colegios, fábricas, etc. Incluso podemos climatizar las piscinas y permitir el baño durante gran parte del año. Las aplicaciones agrícolas son muy amplias. Con invernaderos solares pueden obtenerse mayores y más tempranas cosechas; los secaderos agrícolas consumen mucha menos energía si se combinan con un sistema solar, y, por citar otro ejemplo, pueden funcionar plantas de purificación o desalinización de aguas sin consumir ningún tipo de combustible.
También, y aunque pueda parecer extraño, otra de las más prometedoras aplicaciones del calor solar será la refrigeración durante las épocas cálidas .precisamente cuando más soleamiento hay. En efecto, para obtener frío hace falta disponer de una «fuente cálida», la cual puede perfectamente tener su origen en unos colectores solares instalados en el tejado o azotea. En los países árabes ya funcionan acondicionadores de aire que utilizan eficazmente la energía solar.
E N E R G I A
E O L I C A
A P L I C A C I O N E S
La energía eólica se obtiene de la fuerza que genera el viento a través de molinos o aerogeneradores: sistemas mecánicos con una, dos o tres palas, los cuales giran con el viento y que, acoplados a un generador eléctrico, producen la energía. Por ejemplo, con un molino de 1 MW de potencia podría abastecerse eléctricamente a una pequeña ciudad. En nuestro país hay regiones en donde la energía eólica sería muy abundante, principalmente todo el litoral marítimo y el Sur continental. La potencia que se logra obtener de los generadores eólicos es proporcional al cubo de la velocidad del viento. Por eso, en los recursos eólicos, se debe tener en cuenta que el lugar en el que se instalen los aerogeneradores tenga buena calidad ventosa y que sea constante en el tiempo. Los vientos patagónicos son ideales. La Patagonia es la región que posiciona al país como uno de los de mayor potencial para la generación de energía eólica del planeta. La matriz energética argentina está conformada en más de la mitad de su volumen por energía térmica (centrales que funcionan con derivados del petróleo), luego por energía hidráulica (represas) y, en menor proporción, por energía nuclear. Los lugares óptimos para instalar los molinos son los terrenos planos y la Patagonia tiene grandes extensiones de mesetas. Esta característica del suelo abarata también los costos de instalación de los aerogeneradores. Según los técnicos, nuestra Patagonia tiene 300.000 MW potenciales de instalación de una sola de esas energías: la eólica. ¿Qué significa este número? Para medir su dimensión basta con decir que la potencia eléctrica instalada en nuestro país es del orden de los 25.000 MW En Europa son colocados principalmente off shore, porque carecen de espacio. Alemania, por ejemplo, tiene muchos molinos mar adentro. Pero en eseL caso, la instalación es mucho más costosa que si se hace en la superficie
Las aplicaciones más comunes son: generación eléctrica y bombeo de agua. Es derivada de la energía solar, porque una parte de los movimientos del aire atmosférico se debe al calentamiento causado por el Sol (también existe un efecto de la rotación de la Tierra y otro de la atracción gravitacional de la Luna y el Sol). Comparativamente, este recurso ofrece ventajas por sobre la energía solar en los casos de generación para inyección de
terrestre. La Patagonia tiene grandes extensiones desérticas, lo que evitaría una de las principales desventajas de este tipo de energía: el entorpecimiento del paisaje (de alto impacto visual). Pero además, este tipo de energía es sumamente útil para épocas en las que crece el consumo y se producen picos de demanda. Estas instalaciones permiten inyectar energía a la red eléctrica para cubrir la demanda y evitar el colapso. Alejandro Zitzer le dijo a Clarín.com: “podrían abastecer al país, generar hidrógeno que reemplazaría al petróleo (la energía sucia más utilizada), construir centrales combinadas que utilizaran energía hidráulica y eólica y aún quedaría algo como para exportar, por ejemplo, a Chile”.
ENERGIA
electricidad en la red interconectada nacional. ¿Más allá de la contaminación visual, la energía eólica presenta alguna desventaja?: su costo inicial, el valor de un aerogenerador instalado, de 1 MW de potencia, es de 800.000 a 1 millón de dólares. Otro de los problemas que hay que estudiar es el tema de las aves: cómo les afectaría y si la instalación de aerogeneradores traería inconvenientes con las corrientes migratorias. Sólo es cuestión de estudiarlo y buscar una solución
M A REOMOT R IZ
La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de La Tierra y La Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última sobre las masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. La energía mareomotriz tiene la cualidad de renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han evitado una proliferación notable de este tipo de energía.
ENERGIA
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BIOMASA
APLICACIONES La utilización de la biomasa es tan antigua como el descubrimiento y el empleo del fuego para calentarse y preparar alimentos, utilizando la leña. Aún hoy, la biomasa es la principal fuente de energía para usos domésticos empleada por más de 2.5000 millones de personas en los países envías de desarrollo. Los empleos actuales son la combustión directa de la leña, los residuos agrícolas y la producción de alcohol como combustible para los automóviles.
TIPOS DE BIOMASA Biomasa natural: es la que se produce espontáneamente en la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana. Los recursos generados en las podas naturales de un bosque constituyen un ejemplo de este tipo de biomasa. La utilización de estos recursos requiere de la gestión de su adquisición y transporte hasta la empresa lo que puede provocar que su uso sea inviable económicamente. Biomasa residual seca: se incluyen en este grupo los subproductos sólidos no utilizados en las actividades agrícolas, en las forestales y en los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera y que, por tanto, son considerados residuos. Este es el grupo que en la actualidad presenta un mayor interés desde el punto de vista del aprovechamiento industrial. Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la cáscara de almendra, el orujillo, las
¿Es la biomasa una energía alternativa? A lo largo y ancho del planeta el consumo de leña está ocasionando una grave y creciente deforestación. En el caso de la incineración de basuras, tal y como se viene haciendo con los residuos urbanos en muchas ciudades, emite a la atmósfera sustancias contaminantes, algunas de ellas altamente cancerígenas como las dioxinas. El reciclaje de residuos, es la solución apenas ensayada. Permitiría ahorrar gran cantidad de energía y numerosas materias primas como papel, metales, vidrio y plásticos, convirtiendo la fracción orgánica de los residuos en compost, y generando muchos puestos
podas de frutales, el aserrín, etc.
de trabajo.
Biomasa residual húmeda: son los vertidos denominados biodegradables: las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos (principalmente purines).
¿QUÉ APLICACIONES ENERGÉTICAS TIENE?
Cultivos energéticos: son cultivos realizados con la única finalidad de producir biomasa transformable en combustible. Algunos ejemplos son el cardo (cynara cardunculus), el girasol cuando se destina a la producción de biocarburantes, el miscanto, etc. Biocarburantes: aunque su origen se encuentra en la transformación tanto de la biomasa residual húmeda (por ejemplo reciclado de aceites) como de la biomasa residual seca rica en azúcares (trigo, maíz, etc.) o en los cultivos energéticos (colza, girasol, papa, etc.), por sus especiales características y usos finales este tipo de biomasa exige una clasificación distinta de las anteriores.
Generación de energía térmica: quema de biogás procedente de la digestión anaerobia de un residuo líquido o el gas de síntesis generado en la gasificación de uno sólido (ver esquema) Generación de energía eléctrica: Por tres procedimientos a) Ciclo de vapor: está basado en la combustión de biomasa, a partir de la cual se genera vapor que es posteriormente expandido en una turbina de vapor. b)Turbina de gas: utiliza gas de síntesis procedente de la gasificación de un recurso sólido. Si los gases de escape de la turbina se aprovechan en un ciclo de vapor se habla de un ciclo combinado. c) Motor alternativo: utiliza gas de síntesis procedente de la gasificación de un recurso sólido o biogás procedente de una digestión anaerobia. Generación de energía mecánica: Los biocarburantes pueden ser empleados en los motores alternativos de automóviles, camiones, autobuses, etc.
E N E R G I A
G E O T É R M I C A inyectar, en el otro caso se utiliza en turbinas de generación de electricidad.
Las altas temperaturas del centro de la Tierra (superiores a los mil grados centígrados), genera una corriente de calor hacía la superficie, que es la fuente de la energía geotérmica. El potencial geotérmico almacenado, en los diez kilómetros exteriores de la corteza terrestre, supera en 2000 veces a las reservas mundiales de carbón. Su explotación comercial, al margen de los tradicionales usos termales, comenzó a finales del siglo XIX en Larandello (Italia), con la producción de electricidad. Hoy son ya los 17 países que generan electricidad a partir de la geotermia, con una capacidad instalada en 1988 equivalente a cinco centrales nucleares de tamaño grande.
La forma más generalizada de explotar esta fuente energética, 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
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. La energía geotérmica tiene la principal ventaja de que su impacto ambiental y a los ecosistemas es mínimo, y tiene rendimientos que le permiten competir con el petróleo. Pero sus principales desventajas son que requieren de grandes inversiones Actualmente, una profundidad de perforación de 3000 m. constituye el máximo económicamente viable. Otra de las limitaciones de la geotermia es, que las aplicaciones de ésta (electricidad o calor para calefacciones o invernaderos) deben encontrarse en las proximidades del yacimiento en explotación; que los campos geotérmicos son relativamente escasos y muchas veces se ubican en zonas desfavorables.
LA PRESENTE COMPILACIÓN CITA MATERIAL DE: MICROSOFT CORPORATION ECOMULTIDIVERSIDAD - Julia Tortoriello
[email protected] - Arq. Fabián Garreta 2001 Eco2site Fernando Sebastián, Javier Royo, CIRCE, Universidad de Zaragoza, http://www.iespana.es/luigidanycompany/energia_mareomotriz_y_geotermica.htm
B I O C O M B U S T I B L E S BIOETANOL
Es alcohol etílico procedente de la fermentación de celulosa de caña de azúcar o del maíz. Todo residuos vegetales será n susceptibles de ser transformados en azúcar, y luego gracias a la fermentación por levaduras obtener el alcohol destilando el producto obtenido. En un pequeño porcentaje (15%) puede ser añadido directamente a la gasolina corriente sin necesidad de modificar el motor --genera una mayor demanda de mano de obra en las zonas azucareras y maiceras. --produce un aprovechamiento total de los desechos de producción de azúcar. --puede extraerse de múltiples tipos de celulosa “no util” los tallos, de elementos reciclados, de piensos, de las mazorcas de maíz, y de productos sobrantes de las granjas. --Su éxito productivo esta generando desmontes incontrolados, especialmente en toda América latina
BIODIESEL
Es un combustible que se obtiene de aceites vegetales de girasol, soja o grasas animales mediante un sencillo proceso denominado transesterificación. El producido se denomina Metil Ester de Ácido Graso, común-mente llamado Biodiesel. puede ser usado en el motor, puro o mezclado con gasoil (37%) fósil en cualquier proporción. --La fabricación del BIODIESEL es sencilla, y no requiere de economías de escala . --Es 100% biodegradable . --Tiene un gran poder de lubricación y minimiza el desgaste del motor. --No requiere modificaciones en los motores diesel. --Permite a países agrícolas independizarse de los países productores de petróleo --Su éxito productivo esta generando desmontes incontrolados, especialmente en toda América latina.
http://www.youtube.com/embed/qGGabrorRS8?rel=0
COMPILACION ARQ. LUIS JOSE MADIA
