Energías Renovables

Energías Renovables

¡Bienvenido al apartado de Energías Renovables! Aquí aprenderás todo lo necesario sobre las cualidades y promesas que traen consigo las fuentes de energía del futuro.

Tipos de Energías Renovables

¿Qué son las energías renovables?

Las energías renovables son formas de generar energía a partir de recursos naturales que teóricamente se perciben con ilimitados. Estos recursos están disponibles sin límite de tiempo o se pueden reponer a una velocidad más rápida de la que se consumen.

Generalmente se habla de energías renovables en contraposición a las energías de combustibles fósiles. La disponibilidad de combustibles fósiles es limitada y no son renovables en la escala de tiempo humana. Los ejemplos más conocidos de estos recursos son el carbón, el petróleo o el gas natural. Por el contrario, las energías renovables se producen a partir de fuentes renovables. Aquí hablamos de energía que proviene de los rayos solares, los ciclos del viento o del agua, todos teóricamente ilimitados en el tiempo a escala humana.

Introducción Energías Renovables

A las energías renovables también se las suelen llamar como “energías verdes” o “energías limpias”. Aún así, esto no significa que estas energías no sean dañinas para el medio ambiente y tengan un impacto nulo. No obstante, tienen un impacto ambiental bajo en comparación con los combustibles fósiles. Por eso se están convirtiendo en elementos cada vez más importantes para diversos sectores de la economía en términos de desarrollo sostenible.

Existen varios tipos de energías renovables que se generan a través de distintas fuentes como el sol, el viento, el agua o la biomasa. Las 7 fuentes de energía limpia que se pueden aprovechar directa o indirectamente para combatir el cambio climático son las siguientes:

  1. Energía Solar: La luz solar es un recurso renovable y su aprovechamiento se consigue capturando la radiación solar. Se utilizan diversas tecnologías de energía solar para convertir dicha radiación en energía, como los paneles solares fotovoltaicos o los calentadores solares.
  2. Energía Eólica: El viento puede considerarse un derivado de la energía solar debido a que este se genera por el movimiento del aire impulsado por el calentamiento y enfriamiento desigual de la atmósfera (así como la rotación de la tierra y otros factores topográficos). El flujo de viento puede ser capturado por turbinas eólicas y convertido en electricidad. A menor escala, los molinos de viento todavía se utilizan hoy en día para bombear agua en las granjas.
  3. Energía hidráulica: Fuente que se aprovecha a través de la transformación de la energía cinética del agua ( ríos, presas, corrientes marinas o mareas) en energía mecánica mediante turbinas.
  4. Bioenergía: Es un tipo de energía renovable derivada de la biomasa que se puede aprovechar para generar calor y electricidad, o para producir combustibles sostenibles (de origen no fósil) como el etanol o el biodiésel que son demandados para el transporte.
  5. Energía geotérmica: Fuente de energía que se genera por el calor de la tierra. Este calor puede provenir cerca de la superficie o de rocas calientes, lava y depósitos de agua caliente a kilómetros bajo tierra.
  6. Energía oceánica: La energía oceánica es una fuente de producción de energía alternativa que se encuentra en evolución. Hay dos tipos de energía que puede producir el océano: la energía proveniente de los cambios en la mareas, la energía mareomotriz, y la energía mecánica del movimiento de las olas, la energía undimotriz.
  7. Hidrógeno: El hidrógeno es el elemento más simple y el más abundante del universo, pero no se produce de forma natural como gas dentro de la atmósfera terrestre. Al ser una sustancia con un alto contenido energético es combustible, pero produce poca o ninguna contaminación cuando se quema.

¿Cuántas energías renovables existen y cómo funcionan?

Cómo ya hemos mencionado, son 7 las energías renovables que existen y de entre ellas se encuentran: la energía solar, la energía eólica, la energía hidráulica, la bioenergía, la energía geotérmica, la energía oceánica (mareomotriz y undimotriz) y la energía del hidrógeno. Las tecnologías más comunes disponibles para aprovechar estos tipos de energía son las siguientes:

Energía Solar: La energía solar se aprovecha mediante tecnología solar fotovoltaica (PV) que convierte la radiación solar en electricidad mediante el uso de semiconductores. Cuando el sol golpea el semiconductor dentro de la celda fotovoltaica, los electrones cargan eléctricamente, se liberan y las barras colectoras recogen dichos electrones activos, lo que genera corriente eléctrica.

Luego están las tecnologías que aprovechan la energía térmica el sol. Los sistemas termo-solares se pueden utilizar para calentar edificios haciendo circular agua a través de colectores solares de placa plana. Los platos con espejos que se enfocan para hervir agua en un generador de vapor convencional pueden producir electricidad al concentrar el calor del sol. Los edificios comerciales e industriales también pueden aprovechar la energía del sol para necesidades de mayor escala, como ventilación, calefacción y refrigeración. Finalmente, los diseños arquitectónicos pensados inteligentemente pueden aprovechar pasivamente el sol como fuente de luz o para calentar y enfriar las edificaciones.

Energía Eólica: La energía eólica se aprovecha mediante turbinas eólicas. Estas transforman la energía del viento en electricidad utilizando la fuerza aerodinámica de las palas del rotor de dichas turbinas, que funcionan como el ala de un avión o la pala del rotor de un helicóptero.

Energía Eólica

Cuando el viento fluye a través de las palas, la presión del aire en un lado de la hoja disminuye. La diferencia de presión de aire a través de los dos lados de la hoja crea elevación y arrastre. Cuando la fuerza del levantamiento es más fuerte que el arrastre hace que el rotor gire. Luego, el rotor se conecta al generador, ya sea directamente (si es una turbina de transmisión directa) o mediante un eje y una serie de engranajes (una caja de cambios) que aceleran la rotación y permite un generador físicamente más pequeño. Esta traducción de la fuerza aerodinámica a la rotación de un generador crea electricidad.

Bioenergía: Se pueden utilizar diversas vías de conversión para convertir la biomasa en bioenergía en forma de calor, electricidad o combustibles para el transporte. Las vías de conversión de biomasa incluyen métodos térmicos, bioquímicos o mecánicos, ya sean en solitario o en combinación.

Biomasa contaminación

La biomasa se puede convertir en energía a través de una variedad de tecnologías, desde simples calentadores de combustión de madera maciza hasta calderas y biodigestores que a su vez producen gas para procesar vapor útil que generará calor o alimenta motores y turbinas. Las biorrefinerías son instalaciones que se utilizan para convertir biomasa en varios tipos de combustibles y otros bio-productos; similar a las refinerías de petróleo convencionales. Las pilas de combustible pueden convertir el hidrógeno, producido a partir de biomasa, en electricidad para energía estacionaria o de transporte.

Energía hidráulica: Los proyectos hidroeléctricos a gran escala generalmente involucran presas. Los proyectos fluviales y marinos también aprovechan el poder del agua en movimiento para generar electricidad renovable. Una presa hidroeléctrica convierte la energía potencial almacenada en un depósito de agua detrás de una presa en energía mecánica (la energía mecánica también se conoce como energía cinética). A medida que el agua fluye hacia abajo a través de la presa, su energía cinética se usa para hacer girar una turbina. El generador convierte la energía mecánica de la turbina en electricidad.

Energía Hidráulica

Energía geotérmica: Las plantas de vapor seco son los tipos más comunes de plantas de energía geotérmica y representan aproximadamente la mitad de las plantas geotérmicas instaladas en todo el mundo. Funcionan canalizando vapor caliente de los depósitos subterráneos directamente a las turbinas de los depósitos geotérmicos, que alimentan los generadores para proporcionar electricidad. Después de encender las turbinas, el vapor se condensa en agua y se canaliza de regreso a la tierra a través del pozo de inyección.

Energía Geotérmica

Otros tipos de plantas de energía geotérmica son las de vapor flash, que bombean agua caliente en lugar de vapor, y las de ciclo binario, dónde el vapor o agua nunca entra en contacto con las turbinas y se utiliza un intercambiador de calor para calentar otro líquido, como isobuteno, para extraer su calor posteriormente.

Energía Oceánica: La energía oceánica se subdivide en otras 5 fuentes de energía. De entre ellas están: La energía mareomotriz que proviene del movimiento de las mareas. La energía undimotriz que proviene del movimiento de las olas. La energía osmótica que proviene del movimiento del agua por las diferencias de salinidad en diferentes regiones. La energía maremotérmica que proviene de movimiento del agua por las diferencias de temperaturas en diferentes regiones. Y la energía de las corrientes marinas.

Hidrógeno: Las pilas de combustible de hidrógeno producen electricidad mediante la combinación de átomos de hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno reacciona con el oxígeno a través de una celda electroquímica similar a la de una batería para producir electricidad, agua y pequeñas cantidades de calor.

Bateria de Hidrógeno

Aunque muy prometedoras, la comercialización de estas pilas de combustible como una fuente práctica de energía verde es muy limitada, y continuará así hasta que bajen los costos de producción y se mejore la durabilidad.

¿Cómo las energías renovables ayudan al medio ambiente?

Según Our World in Data, la cantidad de emisiones de efecto invernadero provenientes de la industria energética, tanto del sector de manufactura como del sector del transporte, representan aproximadamente el 31,5 % de todas las emisiones globales provenientes de combustibles fósiles y que contribuyen al agravamiento del cambio climático.

Combustibles Fósiles

Como el fin último de las energías renovables es garantizar la no generación de emisiones durante su utilización, el orientar nuestros esfuerzos para erradicar el uso de combustibles fósiles mediante su reemplazo con energías limpias sería una iniciativa sin precedentes para detener el avance de la crisis climática.

Las consecuencias que surgirían si se continuase con el uso intensivo de energías de fuentes fósiles en las próximas décadas serian una pérdida a gran escala de la biodiversidad mundial, fenómenos climáticos extremos (como mayor cantidad de huracanes y olas de calor), empeoramiento de la calidad del aire, aumento del nivel del mar, entre otros efectos. Por si fuera poco, la suma de todos estos efectos conduciría inevitablemente a la contracción económica de las naciones. Según un informe de la Cuarta Evaluación Nacional del Clima, un organismo de los Estados Unidos, la economía de país anglosajón se contraerá hasta en un 10% para fines de siglo si el cambio climático continúa al ritmo actual, algo fácilmente extrapolable para el resto de los países del mundo.

Energías Limpias

Sin embargo, los beneficios sobre el clima terrestre con la implementación de las energías renovables no serían ni de lejos las únicas ventajas. Las energías renovables proporcionan también numerosos beneficios económicos directos e indirectos que van desde la creación de empleo y reducción de costos hasta la independencia energética. Aquí explicaremos sus virtudes más importantes:

Creación de puestos de trabajo: Actualmente, más de 13 millones de personas trabajan en el sector de las energías renovables en todo el mundo. Los puestos de trabajo que por lo general se ofrecen en este sector incluyen puestos en fabricación, en instalación, ingeniería, ventas, marketing, entre otros. Se espera que los trabajos de energía renovable sigan creciendo en el futuro. La Oficina de Estadísticas Laborales de los Estados Unidos (BLS) pronostica que la ocupación de instaladores solares fotovoltaicos crecerá un 105% entre los años 2016 y 2026, y que la demanda de técnicos de servicio de turbinas eólicas crecerá un 96% durante el mismo período. Esta información convierte a estos empleos en el primer y segundo de más rápido crecimiento en los EE. UU.

Empleo Energías Renovables

Reducción de los costos de energía: El cambio a la energía renovable es una excelente iniciativa para que los consumidores de energía residencial, comercial e industrial ahorren dinero en sus facturas. La instalación de paneles solares en su propiedad le permite generar su propia electricidad, lo que teóricamente le da la capacidad de reducir su factura de energía a cero. La cantidad exacta que se ahorra depende de muchos factores, incluido el lugar donde se vive. Por ejemplo, en las zonas de la tierra más cercanas al ecuador, los ahorros de energía por el uso de energía solar son mayores que los registrados en latitudes más altas.

Aumento de ingresos a los Propietario: La energía renovable brinda una fuente adicional de ingresos para los propietarios de tierras y agricultores rurales. Según datos de la Asociación Estadounidense de Energía Eólica (AWEA), los parques eólicos en los Estados Unidos proporcionan alrededor de $ 222 millones cada año a los propietarios rurales que cuando los instalan en su propiedad. Adicionalmente, los agricultores pueden ganar dinero cultivando sustratos que se pueden utilizar como biocombustibles. La producción de etanol a partir del maíz es actualmente el principal motivo por el que los agricultores participan en el sector energético en EE.UU. De la misma manera, la producción de etanol a partir de la caña de azúcar para los agricultores de Brasil. Sin embargo, otros biocombustibles como el biodiesel están comenzando a recibir más atención en todo el mundo.

Etanol Maíz

Los precios de energía se mantienen estables: La instalación de predios de energía renovable requiere una inversión inicial sustancial, pero luego de la instalación, los costos de operación son muy bajos. Esto se debe en gran parte a que no requieren que se compre combustible. La eliminación de los costos de combustible reduce el costo de la electricidad producida. También significa que el precio de la electricidad no es dependiente a los cambios en el precio de los combustibles, como ocurre con el gas natural o el carbón. Esto garantiza precios de la energía más estables a largo plazo.

Aumento del valor de propiedades: La instalación de equipos de energía renovable tiene la capacidad de aumentar el valor de las propiedades donde se haga de manera significativa. Instalar un panel solar en una casa, por ejemplo, puede aumentar el valor del inmueble en aproximadamente veinte dólares por cada dólar que ahorra en facturas de energía. Se pueden recuperar una cantidad significativa del costo de instalación de los módulos solares cuando se venda una casa, incluso hogares con paneles solares se venden más rápido que otras casas.

La independencia energética: El uso generalizado de energía renovable podría ayudar a un país a lograr la independencia energética, reduciendo así su dependencia de naciones extranjeras y de la susceptibilidad a cambios en los precios de la energía en el extranjero. Además, si un país no produce petróleo o no dispone del suficiente para cubrir toda su demanda, un aumento de la cantidad de energía renovable disponible para consumir podría reducir también la dependencia del petróleo extranjero. Además, los recursos de energía renovable no se agotan, por lo que cualquier nación podría contar con esa independencia a largo plazo.

¿Qué energías renovables contaminan?

Es necesario partir de la base de que todas las fuentes de energía, directa o indirectamente, generan algún tipo de impacto sobre el medio ambiente. Sin embargo, hay algunas que provocan perjuicios más severos en la naturaleza si se utilizan desproporcionadamente, como es en el caso de los combustibles fósiles. Teniendo esto presente, las fuentes de energía renovables pueden ser un buen sustituto a las energías fósiles por ser menos contaminantes. A continuación, detallaremos de qué formas las energías renovables pueden impactar negativamente sobre el medio ambiente:

Energía Hidráulica Contaminante
  • La energía solar es considerada por muchos como la energía renovable menos contaminante. Sin embargo, esto no la exenta de problemas. Cuando se debe reemplazar un panel solar de un predio, esta suele ser muy difícil de reciclar y desecharla directamente puede generar contaminación ya que posee metales raros en su composición. Además, el tiempo de amortización de una célula fotovoltaica y la necesidad de mantenimiento suelen ser elevados también.
  • La energía eólica crea contaminación visual en paisajes naturales. Cómo esta se aprovecha mayormente a través de aerogeneradores verticales de gran tamaño, es imposible que su presencia pase desapercibida y obstaculice la visión del entorno. Adicionalmente, las torres eólicas suelen ser el responsable de la muerte de miles de aves en todo el mundo cuando estas vuelan e impactan en las aspas.
  • La biomasa, si bien es una alternativa más ecológica a los combustibles fósiles, esta produce contaminación ambiental de todas maneras ya que su combustión genera dióxido de nitrógeno y otros agentes contaminantes. Por otra parte, no es lo suficientemente eficiente como abastecer energéticamente a una comunidad, ya que para cultivarse se necesitarían enormes extensiones de tierra y de hacerlo dejaría relegada a la producción de alimentos.
  • La energía hidráulica es considerada una de las energías renovables más controvertidas. En pequeña extensiones, este tipo de energía no genera tanto impacto. Sin embargo, la construcción de grandes presas para generar a mayor escala trae consigo diversos problemas ambientales: pueden generar grandes pérdidas de biodiversidad en las zonas donde se priva y se acumula el agua, pueden volver más salino el cauce de los ríos, generar contaminación visual, generan gas metano si la vegetación no se retira, e incluso, si colapsan pueden generar catástrofes ambientales adicionales e incluso poner en peligro vidas humanas.
  • La energía geotérmica trae consigo ciertos riesgos cuando se extrae calor de las profundidades de la tierra. Los mayores peligros asociados son la posibilidad de arrastrar gases y metales tóxicos a la superficie, pudiendo llegar a contaminar el ambiente e incluso afectar a los seres humanos.
  • Con el caso de la energía oceánica (mareomotriz y undimotriz), lo mismo sucede como en el caso de la energía eólica. Generan un impacto visual difícil de disuadir en las zonas costeras y la vida marina podría verse perjudicada por su presencia. Adicionalmente, los costos de instalación de una central de energía mareomotriz suelen ser muy altos, lo que muchas veces no lo hacen una fuente viable de energía limpia.
  • Por último, los problemas que traen consigo la energía a partir del hidrógeno son las enormes dificultades asociadas a esta para producirse, ya que no es una sustancia que se encuentre libre en la naturaleza, y las enormes dificultades para almacenarse y transportarse, lo que implica elevadas inversiones.

¿Por qué la energía nuclear no es una energía renovable?

Muchas personas suelen catalogar, por error, a la energía nuclear como una energía renovable más del montón. Pero si bien es cierto que la energía nuclear no produce emisiones de gases de efecto invernadero como el resto de las energías limpias, esta fuente está lejos de poder considerarse renovable debido a que el combustible nuclear que necesita para que funcione es limitado.

Energía Nuclear

El mineral fundamental para generar este tipo de energía es el uranio. Gracias a que el uranio se puede encontrar de forma natural en rocas terrestres, la proliferación de la energía nuclear ha sido posible en las últimas décadas. Sin embargo, es un recurso finito. Si bien es cierto que existen otras sustancias radioactivas que generan energía, solo el uranio (y más concretamente el isótopo del uranio U-235) es capaz de generar una reacción controlada de fisión nuclear. Por supuesto, la cantidad calculada de uranio que todavía hay disponible en la tierra es inmensa por lo que está lejos de agotarse. Sin embargo, eso no quita su calidad de energía no renovable. Según las estimaciones realizadas la Agencia de Energía Nuclear y la Agencia Internacional de Energía Atómica en su informe: “Uranio 2016: Recursos, Producción y Demanda “, las reservas globales de uranio ascienden a 7,6 millones de toneladas y se calcula que, al ritmo de producción de energía actual, habrá uranio disponible solo para los siguientes 200 años.

Mineral de Uranio
Mineral de Uranio

Sin embargo, hay que remarcar que este tipo de energía está rodeado de muchas controversias que hacen que se desincentiven su uso, de entre ellas: su cuestionamiento como energía limpia por generar residuos nucleares difíciles de eliminar o su cuestionamiento como energía segura ya que un accidente durante su utilización podría llegar a ser catastrófico. Pero independientemente de estos factores, y aun que se defienda que la energía nuclear es la única capaz de generar energía limpia en grandes cantidades para el futuro, no debemos olvidar que tarde o temprano por tratarse de una energía no renovables se acabará. Y por ello, sería mejor orientar nuestros esfuerzos en innovar métodos para aprovechar mejor las energías que sí son renovables.

¿Cuánto cuestan las energías renovables?

En la última década, la industria de las energías renovables ha cambiado enormemente. Sus costos se han reducido radicalmente, las tecnologías se han vuelto más eficientes y las soluciones para integrar las energías renovables en las redes eléctricas han progresado enormemente. Actualmente, en la mayoría de los lugares del mundo, la energía proveniente de fuentes renovables ya es más barata de producir que la energía proveniente de combustibles fósiles.

Dinero Energía Renovable

Según un estudio realizado por BloombergNEF, los costos asociados a la instalación de energía eólica y solar se han reducido mundialmente de 100$/300$ por Megawatt hora, a principios de 2010, a 44$/50$ por Megawatt hora en la actualidad. En los Estados Unidos, esta reducción fue incluso más marcada con una reducción de hasta 24$/46$ por Megawatt hora, siendo estos costos ya muchos menores que casi toda la producción de energía a gas natural. Adicionalmente, el almacenamiento de energía mediante el uso de baterías ha experimentado la caída más notable de precio global entre de todas las tecnologías de aproximadamente 600$ por Megawatt hora en el 2015 a casi 150$ por Megawatt hora en 2020. Algo muy importante si tenemos en cuenta que las baterías son las fuentes de almacenamiento que garantizan la viabilidad de la energía solar y eólica.

El impulsor fundamental que explica este cambio parte de que las tecnologías de energía renovable siguen una curva de aprendizaje. Esto significa que con cada duplicación de la capacidad instalada acumulada, el precio de generación disminuye en la misma fracción. Sin embargo, el precio de la electricidad proveniente de fuentes de combustibles fósiles no sigue una curva de aprendizaje, o mejor dicho, ya no sigue una curva de aprendizaje. Esto se debe a que la eficiencia y reducción de costos en este sector ya ha alcanzado su máximo posible desde los inicios de la industria, por lo que se debería esperar que la diferencia de precio entre los costosos combustibles fósiles y las energías renovables baratas sea aún mayor en el futuro.

Este es un buen argumento para incentivar a los inversores a apostar por las tecnologías renovables en este momento. El aumento de la capacidad instalada tiene como consecuencia positiva importante la reducción de los precios y, por lo tanto, hace que las fuentes de energía renovable sean más atractivas que antes.

Dinero Energía Limpia

 La caída de los precios de la energía también significa el aumento de los ingresos reales de las personas. Por lo tanto, las inversiones para aumentar la producción de energía eléctrica barata a partir de fuentes renovables no solo son una oportunidad para reducir las emisiones, sino también una oportunidad para lograr un mayor crecimiento económico, especialmente para los lugares más pobres del mundo.

¿Cuándo surgen las energías renovables?

Puede sonar algo disparatado pero las energías renovables son más antiguas de lo que parecen. Antes del descubrimiento de los depósitos de carbón, combustible con el que se impulsó la primera Revolución Industrial, la mayor parte de la energía que utilizaba la humanidad, ya sea para calefacción o iluminación, provenía de fuentes renovables. A lo largo de la mayor parte de la historia y la prehistoria de la humanidad, nuestra especie se sirvió de materia vegetal como madera, pasto y hojas para crear fuego como fuente de energía para iluminar y calentar sus hogares y, más tardes, sus granjas. Este tipo de combustible de origen vegetal es lo que después se nombraría como “biomasa” en nuestra época actual. La biomasa se convirtió en una importante fuente de combustible durante la antigüedad, de ahí que el uso de chimeneas fuese algo fundamental para los hogares hasta hace relativamente poco tiempo.

Descubrimiento del Fuego

Desde esta perspectiva, el descubrimiento y la utilización del fuego es la historia de la civilización humana utilizando fuentes de energías renovables. Esta tendencia continuó durante muchos de miles de años antes del descubrimiento del carbón para dar paso a la primera era industrial y, posteriormente, la perforación masiva de petróleo durante la segunda era industrial. Otros usos de las energías renovables en la antigüedad incluyen la energía animal (utilizando animales de ganado para conducir arados, girar piedras de molino o transportar mercancía por tierra) y el viento para impulsar las velas de los barcos, descubrimiento que ha posibilitado el comercio en ultramar durante los últimos ocho mil años de historia humana. El uso de fuentes de agua, como la creación de presas para aprovechar el poder del movimiento fluido del agua, tampoco es una idea nueva.

No fue hasta la década de 1970, con la consecuente crisis del petróleo, cuando se comenzó a reconsiderar los métodos y tecnologías antiguos como fuentes de inspiración para producir la energía del mañana. Pero incluso antes, durante la década de 1950, el concepto del cenit del petróleo (punto teórico en el que la disponibilidad del petróleo comenzaría a disminuir hasta agotarse) inició un nuevo impulso hacia las energías renovables. Tanto los movimientos ambientalistas como los industriales comenzaron a incentivar el uso de la energía solar, la hidroeléctrica, entre otras. Ambos estaban igualmente preocupados tanto por el crecimiento exponencial de la población humana como por el consumo de petróleo, y se dieron cuenta de que es un recurso finito y se agotará independientemente del tamaño del suministro actual. Con un creciente movimiento ambiental acompañado con protestas contra la contaminación y posteriormente el desarrollo de las ciencias ambientales, más que nunca, la energía renovable se convirtió en no solo una innovación científica para el futuro, sino una necesidad.

Desde entonces, ha habido varios debates sobre si la humanidad ya ha alcanzado el pico del petróleo. Algunos expertos coinciden en que esto ocurrió alrededor del 2008. Por fortuna, y por ahora, la oferta de petróleo continúa superando la demanda en la actualidad. Sin embargo, la inestabilidad en los países productores de petróleo ha provocado fluctuaciones, especialmente desde la década de 1990, y eso ha llamado la atención del mundo sobre otra cuestión: la seguridad energética.

Seguridad Energética

La seguridad energética ha sido otra preocupación muy importante para los líderes del mundo desde finales del siglo XX, pero todavía más a comienzos del siglo XXI. El término seguridad energética, se refiere al vínculo entre la seguridad nacional de cada país y la disponibilidad de un recurso energético de ese país para la producción y el consumo de energía. Si un país pierde, o se topa con un acceso restringido, al petróleo y otros recursos, es probable que haya inestabilidad a causa de la racionalización de la energía. La falta de seguridad energética puede ser el resultado de conflictos armados o de inestabilidad política en los países productores de gas o petróleo, o en los países compradores al que se le restringe el acceso cuando un país productor corta deliberadamente un suministro.

Para evitar que sucesos desafortunados así ocurran en el futuro, resulta mandatorio que la humanidad emprenda la transición hacia energías renovables.

¿Pueden las Energías Renovables ser almacenadas?

Existen muchos métodos para almacenar energía proveniente de fuentes renovables. De entre ellas, cinco tecnologías de almacenamiento se han vuelto muy populares para suavizar los picos y caídas en la demanda de este tipo de energía sin la necesidad de recurrir a combustibles fósiles. Entre las opciones tenemos la energía hidráulica, la energía térmica, la energía mecánica, el uso de baterías y el hidrógeno verde.

Baterías Solares

Energía Hidráulica: El almacenamiento de energías renovables mediante energía hidroeléctrica implica bombear agua cuesta arriba en momentos de baja demanda de energía. El agua se almacena en un depósito y, en períodos de alta demanda, se libera el fluido y se lo hace pasar a través de turbinas para generar electricidad. Se espera que la energía hidroeléctrica, incluido el almacenamiento por bombeo, siga siendo la mayor fuente de generación de electricidad renovable del mundo en el futuro. También será clave para colmar las brechas en la demanda de energía cuando la energía renovable principal no está disponible.

Almacenamiento de energía térmica: El almacenamiento de energía mediante fuentes térmicas es un método frecuentemente utilizado en edificios y procesos industriales. Aquí se almacena el exceso de energía, generalmente energía excedente de fuentes renovables o calor residual, para utilizarla más tarde para calefacción, refrigeración o para generación de electricidad. Los líquidos, como el agua o refrigerantes químicos, o los materiales sólidos, como la arena o las rocas, pueden almacenar energía térmica. También se pueden utilizar reacciones químicas o cambios en los materiales para almacenar y liberar energía térmica, las baterías son un caso de almacenamiento de energía por reacciones químicas. Los tanques de agua en los edificios son otro clásico ejemplo de sistemas de almacenamiento de energía térmica.

Almacenamiento de energía mecánica: El almacenamiento de energía renovable mediante energía mecánica funciona utilizando el movimiento se sistemas mecánicos o de la gravedad para almacenar electricidad. Por ejemplo, un volante es un dispositivo mecánico giratorio que se utiliza para almacenar energía de rotación que puede activarse instantáneamente. Otros sistemas mecánicos incluyen el almacenamiento de energía mediante aire comprimido. El proceso implica almacenar aire u otros gases presurizados para luego calentarlo y expandirlo en una turbina para generar energía cuando sea necesario.

Baterías: Las baterías existen desde su la invención dela pila de volta concebida a fines del siglo XIX. Y desde entonces, las baterías consisten en convertir la energía química almacenada en energía eléctrica. Los avances en la tecnología y la caída de los precios para su fabricación en la última década (el costo de almacenamiento ha disminuido de 600$ por Megawatt hora en el 2015 a casi 150$ por Megawatt hora en 2020) traen la promesa de que las instalaciones de baterías a escala de red podrán almacenar mayores cantidades de energía en los próximos años.

Hidrógeno Verde: Sin duda la estrategia de almacenamiento más reciente y prometedora de todas. El almacenamiento de energía mediante hidrógeno consiste en aprovechar la electricidad generada por cualquier otra fuente de energía renovable para utilizarla en la electrólisis del agua, un proceso químico que separa los componentes del agua (H2O) en oxígeno (O2) e hidrógeno gaseoso (H2). El hidrógeno obtenido, se almacena para ser utilizado más adelante cuando la demanda energética lo precise. Por el momento, este no es una tecnología tan extendida en uso como las anteriores, pero dado su potencial la reducción de los costo de la electrólisis es uno de los desafíos que tiene el mundo hoy, dada a la importancia que está tomando el hidrógeno para suplir la demanda de energía proveniente de fuentes renovables.

Almacenamiento Hidrógeno Verde

¿Cuáles energías renovables podrías implementar en tu casa?

Es común pensar que las tecnologías que aprovechan las energías renovables, al tratarse de invenciones recientes, solo sean asequibles para el sector industrial debido a sus altos precios y difícil manejo. Pero nada más alejado de la realidad. Dejando de lado la energía geotérmica, la energía marina, la energía hidráulica y la energía por combustión del hidrógeno (fuentes de energía que por motivos geográficos o por la necesidad de elevadas inversiones de capital no son accesibles para uso doméstico); el resto de energías renovables son lo suficientemente escalables para poder ser aprovechadas a nivel residencial. Las principales fuentes de energía renovables que pueden ser utilizadas para uso doméstico son la energía solar fotovoltaica, la energía solar térmica, energía eólica y la biomasa.

Energía solar fotovoltaica: Es el tipo de energía renovable más accesible para el hogar y se consigue con simplemente instalar una célula fotovoltaica (paneles solares) en el techo de una casa o por alrededores. Su generación de electricidad se basa en aprovechar los rayos del sol para producir energía necesaria para la vivienda. Si bien la instalación de una placa solar requiere un cierto nivel de ahorro para poder uno permitírselo, el beneficio a largo plazo que este representaría es enorme, consiguiéndose reducciones drásticas en las facturas de electricidad.

Panel Solar en Casa

Energía solar térmica: Similar al anterior, este tipo de energía es también fácilmente aprovechable mediante la instalación de calentadores solares en las azoteas de una casa o edificio. En este caso, la energía del sol que ingresa dentro de estos dispositivos se aprovecha para producir calor. Dicho calor resulta útil para producir agua caliente, calefacción o para la generar energía mecánica que posteriormente se convertirá en energía eléctrica. Mediante un diseño inteligente, esta tecnología puede emplearse también para la alimentación de dispositivos de refrigeración, por ejemplo, como acondicionador de aire en hogares y edificios comerciales.

Calentador Solar

Energía eólica: El segundo tipo de energía renovable más utilizado, después de la energía solar, es la energía eólica. Esta fuente produce energía eléctrica a través del viento y, aunque menos común, también puede tener un uso doméstico. Para generar electricidad a través del viento se utilizan unos aerogeneradores domésticos (turbinas eólicas de pequeña escala). Sin embargo, el optar por instalar un aerogenerador en una casa requiere primero de tener en cuenta algunos factores para que sea aprovechable. De entre ellos se encuentra, la cantidad de viento en la zona de residencia y la disponibilidad de espacio para la instalación por mencionar algunos.

Turbina Eólica en Casa

Biomasa: Y por último ¿Cómo no aprovechar la forma más primitiva de energía? Los residuos forestales, como la madera de árbol, o los de jardinería, como pasto cortado y ramas, pueden ser utilizados para generar calor en chimeneas, hornos o salamandras; útiles para calentar agua o brindar calefacción a un hogar. Fabricar compost con residuos de jardinería o de frutas y verduras, es también una forma interesante de aprovechar la energía química que brinda la biomasa.

Varias Biomasas

Dependiendo de cuáles sean las necesidades en una vivienda, se pude optar por elegir una fuente de energía renovable u otra. Es importante primero analizar cuál de todas son las que aportan más beneficios y generan menos inconvenientes.

¿Cuál es la energía renovable más utilizada en el mundo?

Actualmente, la energía hidroeléctrica es la fuente de energía renovable más utilizada. Se estima que la capacidad instalada de fuentes hidroeléctrica en todo el mundo supera ya los 1.295 GigaWatts, lo que representaría más del 18% de la capacidad de generación de energía instalada total mundial y más del 54% de la capacidad de generación de energía renovable de todo el mundo.

energia hidraulica mundial

La metodología más común de generación de energía hidroeléctrica implica construir presas en los ríos y liberar agua de los embalse para impulsar turbinas integradas a la estructura. Las plantas de almacenamiento por bombeo es otro ejemplo de generación de energía hidroeléctrica.

De todos los países del mundo, China es el que tiene la mayor capacidad de generación hidroeléctrica, al mismo tiempo que posee la planta hidroeléctrica más grande del mundo, las Tres Gargantas (que genera 22,5 GigaWatts). Para el momento actual, el país asiático presenta más del 40 por ciento de la capacidad hidroeléctrica total agregada en el mundo (año 2021). Otros países como Brasil, Canadá, Estados Unidos y Rusia también poseen algunas de las instalaciones hidroeléctricas más grandes del mundo.

Las Tres Gargantas
Las Tres Gargantas

Sin embargo, la energía hidroeléctrica como tal es constantemente cuestionada en cuanto a su cualidad de energía sostenible. Los proyectos hidroeléctricos se han vuelto controvertidos en los últimos tiempos debido a los impactos ambientales y sociales que estos provocan durante su construcción y operación, algunos de ellos relacionados con la biodiversidad, el reasentamiento humano y el riesgo de inundaciones.

¿Cuál es la energía renovable más importante?

De entre las principales fuentes de energía renovable, la energía solar es la más importante de todas por los siguientes factores:

La energía más importante
  • Es la fuente de energía madre: muchas otras energías renovables surgen a parir de la energía solar. El movimiento de los vientos que genera la energía eólica se debe a las diferencias de temperatura provocadas en la atmósfera ya que el sol calienta la Tierra de forma irregular, lo que a su vez da origen a la energía marina por el impulso de los vientos. La energía hidráulica se origina por el derretimiento de los glaciares a causa del calor aportado por el sol como parte del ciclo del agua. La bioenergía, como las plantas y algas, se nutren de la energía solar para proliferar.
  • Debido a los avances tecnológicos, la producción de electricidad a partir de energía solar aumenta rápidamente. Se estima que su utilización se duplica cada dos años.
  • Los costos de producción se reducen en un 11% cada año y los costos de mantenimiento son mínimos. Adicionalmente, se espera que se dupliquen los puestos de trabajo relacionados con esta fuente de energía para el año 2026.
  • La escalabilidad de este tipo de energía es muy versátil. Se pueden construir desde granjas solares masivas para abastecer una región, hasta simplemente colocar paneles en el tejado de las casas donde se necesiten. Esto reduce los costos de transmisión y también reduce la dependencia de alguna fuente puntual de falla.
  • Es una energía de bajo riesgo, con un rápido retorno de la inversión y con baja carga regulatoria. En comparación, puede llevar años aprobar, financiar y construir un molino de viento y décadas para una planta nuclear.

¿Cuál es el problema con las energías renovables?

Mucha gente duda de la fiabilidad de las fuentes renovables de energía debido a estas no se encuentran disponibles el 100% del tiempo. Por ejemplo, los parques eólicos producen electricidad solo cuando hay viento y los parques solares producen energía solo cuando hay sol, lo que genera una variabilidad en el suministro de energía

Problema de Almacenaje

Sin embargo, este problema inherente de las fuentes renovables de energía puede ser solucionado con una mejor administración de estos recursos a través de prácticas operativas, pronósticos, cargas sensibles e infraestructura de almacenamiento y transmisión.

En primera instancia, las redes eléctricas ya están diseñadas para abordar la variabilidad en el suministro energético. Esta variabilidad tiene en cuenta la demanda de electricidad de los clientes, el equilibrio continuo entre generación y demanda, y el resguardo de reservas para cualquier tipo de interrupción en el sistema (como las fallas en las plantas de energía). Sin embargo, las cuadrículas deben modificarse para que sean más flexibles en el tiempo, para integrar mayores cantidades de energía eólica y solar, al mismo tiempo que se aborde la variabilidad adicional que viene con una mayor dependencia de las energías renovables.

Adicionalmente, si bien la mayor parte del almacenamiento de energía proviene actualmente de instalaciones de energía hidráulica por bombeo, el uso de almacenamiento de energía por medio de baterías también está creciendo a gran velocidad debido a su aumento en competitividad en cuanto a costos. Los sistemas de almacenamiento de energía de iones de litio han experimentado las caídas de precios más drásticas de entre todas las tecnologías de energías limpias, con hasta un 85% entre los años 2010 y 2018. Las baterías son portadores eficientes de energía, su eficiencia entre ida y vuelta ronda por los 85-90%. Si se cargan con fuentes de energía renovables, no tienen emisiones adicionales de gases de efecto invernadero.

Relacionado con lo explicado anteriormente, las baterías pueden proporcionar una variedad de servicios a la red, incluido suavizar la variabilidad de la energía eólica y solar. El almacenamiento con baterías podría proporcionar la energía de respaldo necesaria en lugar de recurrir a combustibles fósiles para compensar la demanda faltante. El uso de baterías para reemplazar el respaldo de combustible fósil significará niveles más altos de energía eólica y solar en la red, menos necesidad de gas y carbón, y menos emisiones. 

Sin embargo, debe esclarecerse que las baterías con descargas de cuatro horas no pueden resolver todos los requisitos del sistema de energía, por supuesto. Se necesitará realizar más trabajo en opciones de almacenamiento de larga duración como parte del conjunto de herramientas necesarias para un sistema de energía confiable, asequible y con bajas emisiones de carbono.

Hidrógeno Verde Almacenaje

Ante dicho panorama, tampoco puede dejarse pasar desapercibido una alternativa adicional de almacenamiento de energía que se está erigiendo con gran fuerza: el hidrógeno verde. La transformación de la energía eléctrica, proveniente de fuentes renovables, en hidrógeno combustible es una tecnología muy prometedora que aspira a solucionar los problemas de variabilidad energética en el futuro. Sin embargo, dado los altos costos de inversión que requieren las células electrolíticas de hidrógeno para funcionar, se deberá esperar unas décadas hasta que la innovación en esta materia reduzca los precios de esta tecnología.

Solarpedia