ENERGÍAS RENOVABLES CLASE 9

ENERGÍAS RENOVABLES

Las energías renovables son fuentes de energía limpias, inagotables y crecientemente competitivas. Se diferencian de los combustibles fósiles principalmente en su diversidad, abundancia y potencial de aprovechamiento en  cualquier parte del planeta, pero sobre todo en que no producen gases de efecto invernadero –causantes del cambio climático- ni emisiones contaminantes. Además, sus costes evolucionan a la baja de forma sostenida, mientras que la tendencia general de costes de los combustibles fósiles es la opuesta, al margen de su volatilidad coyuntural.

El crecimiento de las energías limpias es imparable, como queda reflejado en las estadísticas aportadas en 2015 por la Agencia Internacional de la Energía (AIE): representan cerca de la mitad de la nueva capacidad de generación eléctrica instalada en 2014, toda vez que se han constituido en la segunda fuente global de electricidad, sólo superada por el carbón.

De acuerdo a la AIE, la demanda mundial de electricidad  aumentará un 70% hasta 2040,-elevando su participación en el uso de energía final del 18% al 24% en el mismo periodo- espoleada principalmente por regiones emergentes (India, China, África, Oriente Medio y el sureste asiático)

¿QUÉ TIPOS DE ENERGÍAS RENOVABLES EXISTEN?

Entre las energías renovables o también llamadas energías limpias encontramos:

• Energía eólica: la energía que se obtiene del viento
• Energía solar: la energía que se obtiene del sol. Las principales tecnologías son la solar fotovoltaica (aprovecha la luz del sol) y la solar térmica (aprovecha el calor del sol)
• Energía hidráulica o hidroeléctrica: la energía que se obtiene de los ríos y corrientes de agua dulce
• Biomasa y biogás: la energía que se extrae de materia orgánica
• Energía geotérmica: la energía calorífica contenida en el interior de la Tierra
• Energía mareomotriz: la energía que se obtiene de las mareas
• Energía undimotriz u olamotriz: la energía que se obtiene de las olas
• Bioetanol: combustible orgánico apto para la automoción que se logra  mediante procesos de fermentación de productos vegetales
• Biodiésel: combustible orgánico para automoción, entre otras aplicaciones, que se obtiene a partir de aceites vegetales 

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/mareomotriz

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.

No renovables

Los combustibles fósiles son recursos no renovables, cuyas reservas son limitadas y se agotan con el uso. En algún momento se acabarán, y serán necesarios millones de años para contar nuevamente con ellos. Las principales son los combustibles fósiles (el petróleo, el gas natural y el carbón) y, en cierto modo, la energía nuclear.

Renovable

Energía solar

 termosolar

La energía solar es una fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en la Tierra3​. 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.

Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central termoeléctrica clásica.

fotovoltaica

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 eólica

Atardecer en un parque eólico situado en el noreste de Alemania.

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 aire4​. 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.

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.

Aprovechamiento tradicional de la energía eólica para sacar agua de un pozo ,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.[cita requerida]

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.

Hay quienes 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.

Con respecto a los efectos sobre la avifauna el impacto de los aerogeneradores no es tan importante como pudiera parecer en un principio.5​ 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.

Energía geotérmica

La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el ser humano mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra6​.

Parte del calor interno de la Tierra (5.000 °C) llega a la corteza terrestre. En algunas zonas del planeta, cerca de la superficie, las aguas subterráneas pueden alcanzar temperaturas de ebullición, y, por tanto, servir para accionar turbinas eléctricas o para calentar.

El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que destacan el gradiente geotérmico y el calor radiogénico. Geotérmico viene del griego geo, "Tierra"; y de thermos, "calor"; literalmente calor de la Tierra.

Energía mareomotriz

Antiguo molino de mareas en Isla Cristina (Huelva).

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:7​

Energía de las olas, olamotriz o undimotriz.

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.

La energía mareomotriz se produce gracias al movimiento de las mareas.

La energía de estas mareas se aprovechan gracias al uso de unas turbinas, conectadas a un alternador que genera energía eléctrica.

Este alternador está conectado con una central en tierra firme que se encarga a distribuir toda la energía hacia los hogares y negocios.

Es una energía renovable y limpia ya que no produce gases de efecto invernadero ni consume elementos fósiles.

Como ya mencionamos en este otro artículo, entre sus ventajas destaca principalmente la fácil predicción de las condiciones óptimas para generar la mayor cantidad de energía posible.

Podemos encontrar instalaciones de energía mareomotriz en la desembocadura de los ríos, en ríos profundos y bajo el océano aprovechando las corrientes marinas.

Métodos de generación

Generación de corriente de marea

Los generadores de corrientes de marea aprovechan la energía cinética del agua mediante su paso a través de las turbinas.

Podemos comparar esta forma de producir energía renovable con la energía eólica.

Este método es cada vez más popular ya que es más barato y presenta un impacto ecológico menor.

Presas de Marea

Las presas de marea aprovechan la energía potencial existente en la diferencia de altura entre las mareas altas y las mareas bajas.

Con este método se sitúan diques en los estuarios. Entre sus desventajas nos encontramos el gran impacto medioambiental.

Energía Mareomotriz Dinámica

Este modelo de generación de energía es tan sólo teórico, en la actualidad no se ha implantado.

Busca aprovechar la energía cinética y potencial mediante la construcción de presas muy largas.

La energía mareomotriz se presenta como una alternativa real al uso de los tradicionales combustibles fósiles.

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 20º. 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.

Polémicas

Origen y Evolución de la energía azul La energía azul fue propuesta por primera vez en 1954 por un ingeniero británico llamado R E Pattle. A veces se le llama “potencia osmótica”, ya que explota el fenómeno de la ósmosis. No fue posible explotar la idea de Pattle para la Electrodiálisis inversa: una batería construida en el agua PRO produce energía a partir de la presión. El segundo método, ElectroDiálisis Inversa o RED, desvía los iones en el agua para crear dos electrodos con un potencial eléctrico entre ellos. RED también está basado en membranas, pero las membranas son diferentes. Varias membranas de intercambio aniónico y catiónico (permeables por iones de sodio+ y cloruro- respectivamente, pero no por agua) están conectadas en serie

generación de energía hasta la década de 1970. Fue entonces cuando los materiales artificiales para hacer membranas semipermeables estuvieron disponibles comercialmente. Un científico israelí llamado Sidney Loeb sugirió que podrían usarse en lo que él llamó “plantas de energía osmótica”; Loeb esperaba que pudieran aprovechar la energía liberada cuando el río Jordán se mezclara con el salado Mar Muerto. ¿Qué es la Energía Azul? La Energía Azul o Potencia Osmótica es aquella energía que se obtiene de la diferencia de concentración de sal entre el agua que proviene del mar y el agua de los ríos, los expertos lo conocen como la diferencia de presión osmótica entre diferentes gradientes de salinidad. Esta fuente de energía renovable presenta un gran potencial en regiones con ríos caudalosos.

¿Cómo se genera la energía azul? La Energía Azul se produce actualmente de 3 formas: Ósmosis Retardada por Presión Electrodiálisis Inversa Mezcla Capacitiva (CapMix) La ósmosis retardada por presión alimenta las turbinas El primer método, Ósmosis retardada por presión o PRO, es similar a la energía hidroeléctrica. Cuando una membrana semipermeable separa dos soluciones con diferente salinidad, el agua atravesará la membrana para equilibrar la diferencia hasta que el sistema alcance el equilibrio. En una planta de energía PRO, el agua del río se bombea a un lado de la membrana y el agua de mar al otro. El flujo de agua dulce a través de la membrana genera una presión más alta en el lado del agua de mar, que puede usarse para alimentar una turbina.

CapMix: dióxido de carbono en lugar de sal Un tercer método se llama CapMix. Es probable que CapMix esté más lejos de un avance comercial, pero tiene mucho potencial. En resumen, los electrodos de un supercondensador están expuestos a concentraciones iónicas alternas: altas y bajas. Lo interesante es que se pueden utilizar soluciones de dióxido de carbono en el agua, lo que abre la oportunidad de utilizar gases de combustión emitidos por las centrales eléctricas en lugar de agua de mar como materia prima. Al final, el avance de la energía azul dependerá de los métodos de fabricación de membranas más eficientes. Las nuevas membranas donde el tamaño de poro varía con la salinidad han mostrado resultados prometedores en el laboratorio, con un rendimiento más allá de lo que se consideró lograr. El desafío es ampliar estos resultados a membranas de tamaño de metro cuadrado sin que los costos aumenten por el techo.

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 causar8​ en el medio ambiente y también sobre el negocio que muchos han visto en este nuevo sector. Este colectivo junto con otras asociaciones ecologistas9​ 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, 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

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 e inconvenientes de la energía renovable

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 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.

No obstante, algunos sistemas de energía renovable generan problemas ecológicos particulares. 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).

Naturaleza difusa

Planta solar fotovoltaica operada por TEPCO en Japón.

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 1.000 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.10​ 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).11​ 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 [1] [2]. 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 [3] 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.

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

Energías Azules

Definición de energía azul:

La energía azul, también llamada energía osmótica. Tiene su origen en un fenómeno natural, en el cual entran en contacto el agua dulce y el agua salada, como ocurre en la desembocadura de un río. La base de la energía azul, se ubica en el límite que separa los ríos de los océanos. En esos puntos, existe una gran diferencia en términos de salinidad acuática. Esta fuente de energía renovable presenta un gran potencial en regiones con ríos caudalosos.

El concepto de a energía azul surgió por primera vez en 1954, de la mano de Pattle, quien defendía que existía una nueva fuente de energía sin explotar localizada en la frontera entre dos masas de agua, una dulce y la otra salada.

Sin embargo, no fu hasta mediados de los años 70 cuando desarrolló el primer método para explotar la energía azul mediante el uso de membranas. La energía azul se basa en la transformación de la energía libre asociada a la diferencia de salinidad en trabajo mecánico, utilizando para ello membranas semipermeables. Este trabajo mecánico, asociado al caudal en unas determinadas condiciones específicas de presión, se puede convertir en corriente eléctrica a través de una turbina en una planta osmótica.

Métodos para aprovechar la energía azul Actualmente contamos con un total de cuatro métodos para aprovechar la energía azul, dos de los cuales han probado su eficacia en terreno real y otros dos que aún se encuentran en la fase de experimentación en un ambiente de laboratorio. ● El primero de ellos es la OSMOSIS POR PRESIÓN RETARDADA, que en pocas palabras, consiste en poner en contacto dos masas de agua, una salada y otra de río, a través de una membrana capaz de dejar pasar el agua, pero no la sal. De este modo, se genera una diferencia de presión que es capaz de mover una turbina y generar de ese modo energía eléctrica o energía azul. ● El segundo método es la ELECTRODIÁLISIS INVERSA, también conocida como la batería de sal de la energía azul. Este método consiste en colocar una serie de membranas de intercambio de aniones y cationes de tal forma que se genere energía eléctrica a partir de la energía libre del agua tanto de río como de mar. ● Por otro lado, contamos con el MÉTODO CAPACITIVO desarrollado por Doriano Brogioli, en este caso un método de explotación de la energía azul que aún no ha abandonado el laboratorio. Este método consiste en introducir un par de electrodos en dos masas de agua, una dulce y la otra salada, propinar descargas consecutivas a ambas y mezclarlas. La utilidad de este método reside en que, a pesar de necesitar de energía eléctrica externa para generar más —y sonar algo redundante— produce más de la que necesita. ● Por último, contamos con los NANOTUBOS DE NITRURO DE BORO, piezas diminutas que, si perforan una membrana impermeable y eléctricamente aislante, son capaces de generar una corriente eléctrica de un nano amperio.

De este modo, una membrana de un metro cuadrado podría llegar a generar hasta cuatro kilovatios y 30 megavatios hora por año.

Potencia Instalada /Generada

Esta fuente de energía renovable presenta un gran potencial en regiones con ríos caudalosos: Por ejemplo, en los Países Bajos, en promedio, más de 3,300 m³ de agua dulce por segundo desembocan en el mar. El potencial energético es por lo tanto de 3,300 MW, suponiendo 1 MW/m³ de agua fresca por segundo.

La aplicación, viabilidad y eficiencia del proceso y la tecnología PRO (Ósmosis por Presión Retardada), dependen de las características de la membrana semipermeable, como la potencia por unidad de área, y las propiedades fisicoquímicas y de superficie de esta. En la actualidad, se utilizan membranas de acetato de celulosa, las cuales dan potencias (1W/m2). Sin embargo, se está investigando con membranas de materiales compuestos, como, por ejemplo, las basadas en grafeno, las cuales permiten un mayor flujo de agua y potencias superiores a 5 W/m2.

Potencia máxima generada: La energía máxima por (PRO) es de 0.75kwh/m3, y la energía libre de mezclado es de 0.81 kwh/m3 con una eficiencia de extracción termodinámica del 91%.

Ventajas de la Energía Azul

 Tal como la eólica y la solar es una energía renovable.

 Es una energía constante, esto quiere decir que se puede aprovechar las 24 horas se puede obtener independientemente de las condiciones climáticas.

 Con ella se podría abastecer más del 80% del planeta, ya que se da en todo el mundo, solo se necesita que el agua de rio se ponga en contacto con el agua del mar.

 Las emisiones de CO2 son un gran problema para el cambio climático. Las plantas para obtener este tipo de energía no tienen emisiones de CO2. Su impacto ecológico es muy bajo gracias a como son diseñadas.

 Es una energía predecible y estable.

 Se puede gestionar el agua para el funcionamiento de la planta para que el impacto ecológico sea el mínimo.

 No son necesarias la construcción de represas.

Desventajas de la Energía Azul (COSTO)

 Construir una central de salinidad conlleva una inversión económica muy grande.

 El precio de megavatio es el doble del que se obtienen con los combustibles fósiles.

 Las membranas semipermeables son realmente costosas, además para que se dé la presión necesaria para poder mover la turbina que luego producirá la electricidad, estas deben ser membranas semipermeables de gran tamaño.

 La energía azul es costosa y es posible un impacto ambiental negativo.

 Por otro lado, el desviar el caudal fluvial hacia una planta de energía azul puede alterar rutas de navegación.

Retos de Las Energías Azules

Conforme avanza el tiempo se descubren nuevos métodos para poder hacer uso de la energía azul de forma eficiente. Aun así, los científicos siguen investigando y en 2016 desarrollaron una nueva membrana capaz de generar 1 MW por metro cuadrado. Y no queda todo ahí, además el uso de este tipo de membrana compuesta por disulfuro de molibdeno de tres átomos de grosor,producirlo sería más económico.

Esta nueva membrana se desarrolla gracias a la nanotecnología y, aunque aún queda un largo camino que recorrer hasta llegar a un sistema eficiente capaz de plantar cara a las energías no renovables, los científicos van por el buen camino. Los científicos investigan las posibilidades y viabilidad de la energía azul, su desarrollo y abaratamiento de las membranas osmóticas permitirán en el futuro satisfacer parte de la demanda de electricidad en poblaciones con las condiciones necesarias para la instalación de estas plantas.

Impactos Ambientales

Los impactos ambientales, están altamente ligados a las ventajas y desventajas y desventajas previamente descritas, ya que la construcción de una planta de energía azul u osmótica:

 No genera GEI(Gases de Efecto Invernadero)

 Tiene una buena relación superficie-eficiencia comparada con otras fuentes de energía limpia y su impacto ambiental es muy bajo.

 La gestión del agua asociada al funcionamiento de la planta puede ser diseñada de forma que los biotipos del río, estuario y océano sean mantenidos en un estado saludable.

 En algunos casos, en áreas muy industrializadas, es posible que la planta de energía azul pueda mejorar las condiciones medioambientales.

 Las plantas de energía azul pueden ser construidas parcial o completamente bajo tierra, lo que hace que el impacto visual en el entorno sea mínimo.

 El proceso de gestión del agua asociado con la operación de la planta puede ser diseñado para que no afecte a los biotipos del río, desembocadura del río o al océano.

Sin embargo, para algunos, la construcción de una de estas plantas conlleva efectos negativos tales como:

 Los ambientes marinos y fluviales pueden verse afectados debido a sus diferencias obvias en la calidad del agua, en este caso, la salinidad. Algunas especies animal o vegetal solo están adaptadas para su supervivencia en cualquiera de los dos ambientes el marino (salobre) o el fluvial(agua dulce).Incluso hay especies que pueden tolerar ambientes mixtos, pero dichas especies prosperarán en un ambiente acuático específico.

 Dado que el principal residuo del gradiente de la tecnología de gradiente de salinidad es el agua salobre. La descarga de esta agua a las aguas circundantes, si se realiza en grandes cantidades y sin regularidad provocará fluctuaciones de salinidad.

 Los cambios extremos de salinidad en un medio acuático pueden dar como resultado una disminución en la densidad de población de animales y plantas debido a la intolerancia a extremas bajas o alzas repentinas de salinidad.

 El impacto de las estructuras de toma de agua constituyen una gran preocupación debido a los grandes volúmenes de agua de mar y de río a ser utilizados en esquemas PRO Y RED.

Manejo de Residuos

El único residuo derivado de esta fuente de energía azul es el agua salobre, algo que en sí mismo no es nocivo ni presenta ninguna amenaza para el medioambiente ni para ningún ser vivo. Sin embargo, como casi todo, si se trata de forma irresponsable, este residuo puede tener consecuencias negativas para nuestro entorno y su ecosistema. Y es que, si se vierte sin ningún tipo de cuidado ni control este residuo de aguas salobres sobre masas de agua de alrededor, los niveles de salinidad de estas últimas podrían cambiar de forma drástica.

Este cambio drástico supondría un gran impacto para las especies vegetales y animales pertenecientes a dicho ecosistema, intolerantes a niveles de sal a los que son ajenos y, por tanto, desapareciendo de la zona de forma paulatina. Por suerte, una de las muchas soluciones que se contemplan para tratar con este residuo es bombearlo de vuelta al mar.

Conclusión

Las Energías azules, a pesar de su potencial en el medio de las energías renovables, sigue teniendo un gran talón de Aquiles, el cual es el costo. Esta energía se sigue estudiando y planeando, de tal forma que se busca ingresar de manera industrial al mercado energético, aportando así otra alternativa para contrarrestar los impactos negativos del calentamiento global y del tan temido cambio climático.

Webgrafía

https://nabaliaenergia.com/que-es-la-energia-azul/

https://www.ecologiaverde.com/autor/sandra-ropero-portillo-55.html

https://www.fassaingenieria.com/eficiencia-energ%C3%A9tica-1/

https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_azul#:~:text=La%20energ%C3%ADa%20azul%20o%20potencia,proceso%20es%20%C3%BAnicamente%20agua%20salobre.

https://www.factorenergia.com/es/blog/eficiencia-energetica/que-es-la-energia-azul/

https://www.tecpa.es/energia-azul/

https://www.cienciacanaria.es/files/Libro-de-energias-renovables-y-eficiencia-energetica.pdf