Tipos de fuentes y tecnologías
En este tema se van a resumir por encima cuales son los principios de funcionamiento de las fuentes renovables de energía actualmente más extendidas, y los medios utilizados para su aprovechamiento. Así, los principales tipos de energías renovables son:
1. Energía solar: Las reacciones de fusión que tienen lugar en el interior de nuestra estrella más cercana, por las que 4 átomos de hidrógeno (H) se transforman en 2 de helio (He), generan radiaciones electromagnéticas que llegan a la Tierra permitiendo, entre otras cosas, la vida en su superficie. Según que parte de esa energía se aproveche y el fin con el que se use, se distinguen los siguientes tipos de energía solar:
a. Energía solar térmica de baja temperatura: Se usa para calentar agua, normalmente agua caliente sanitaria (ACS) para uso doméstico, y se basa en el “efecto invernadero”.
El primer elemento de una instalación solar térmica de este tipo son los captadores o placas solares que son básicamente unos paneles con todos sus lados opacos salvo uno, que está orientado al sol, por cuyo interior discurre un serpentín en el que entra el agua fría y sale caliente. La radiación solar de longitud de onda corta traspasa la cubierta transparente e incide sobre un serpentín por el que circula el agua, que capta esa energía. Al calentarse, la tubería emite radiación infrarroja que no puede escapar al exterior y rebota hacia el interior del panel multiplicando el efecto térmico además, al quedar protegido del viento, se minimizan las pérdidas de calor en el serpentín. El agua caliente que sale de las placas se acumula en un depósito que cede el ACS directamente al punto de consumo o (lo más común) por medio de un intercambiador de calor.
b. Energía solar fotovoltaica: Aunque también se utilicen “placas solares”, estas no tienen nada que ver con las térmicas ya que se componen de módulos o células que transforman directamente la radiación solar en energía eléctrica y además, las temperaturas elevadas perjudican su rendimiento.
Estos módulos se componen de láminas de materiales con diferente capacidad de conducción eléctrica, los fotones de la radiación solar impactan sobre la superficie del panel penetrando en este, así son absorbidos por materiales semiconductores (generalmente de silicio) donde impactan con los electrones que se liberan de sus átomos y circulan a través del material generando electricidad.
Estas placas son los captadores de unas instalaciones fotovoltaicas donde además suele haber reguladores de tensión, baterías (para acumular energía), inversores (que transforman la corriente continua en alterna) y otros equipos cuya presencia o ausencia dependerá del fin último de la electricidad y de si va a ser destinada a autoconsumo (muy útil en viviendas aisladas de núcleos de población) o para su venta a la red eléctrica (el conocido como negocio fotovoltaico, que en Europa ha provocado la aparición de muchos promotores energéticos en búsqueda de primas y subvenciones).
c. Energía solar térmica de alta temperatura o termoeléctrica: Tiene como fin último la producción de energía eléctrica a partir de la potencia térmica acumulada en un fluido, que se produce concentrando la radiación solar sobre él por medio de espejos o lentes.
Los modelos más extendidos son los receptores centrales (consistentes en una serie de espejos o heliostatos que apuntan hacia un punto en la parte superior de una torre por donde circula el fluido térmico), los canales parabólicos (formados por heliostatos curvos que reflejan la radiación sobre un tubo de vacío colocado sobre ellos por cuyo interior discurre el fluido térmico) y los discos parabólicos (de aspecto similar a una antena de televisión, se trata de un heliostato circular sobre el que se sitúa el captador térmico). En la mayoría de los sistemas al final, el fluido térmico cede su energía a un volumen de agua cuyo vapor alimenta a una turbina que genera electricidad.
2. Energía eólica: Se basa en la transformación del empuje del viento en energía eléctrica por medio de una turbina eólica que técnicamente se denomina aerogenerador. La energía cinética contenida en el aire se transforma en energía mecánica al mover los álabes del aerogenerador situados sobre el rotor. Éste transforma energía mecánica en rotacional al hacer girar un eje conectado a un generador que produce energía eléctrica a partir del giro. Lo normal es que el aerogenerador vaya colocado sobre una torre cuya altura dependerá del tipo de viento que haya en el lugar para lo cual es necesario un estudio previo del mismo (normalmente se utilizan medidas puntuales con anemómetros, datos históricos, rosa de los vientos, etc.). Los aerogeneradores colocados sobre el mar suelen tener mayor altura de torre que los situados sobre tierra firme, pues la lámina de agua hace que el viento sea menos turbulento, por lo que la orografía es un factor determinante para la instalación de estas máquinas sobre suelo.
Cuando se agrupan varios aerogeneradores para la producción conjunta de energía eléctrica se habla de Parque Eólico, y estos presentan ciertos aspectos polémicos desde el punto de vista ecológico (al estar situados, en algunos casos, en lugares por los que pasan rutas migratorias de aves que chocan contra ellos) aunque también se ha demostrado que tienen particularidades beneficiosas en este sentido (los cimientos que los soportan en alta mar sirven de alojamiento a especies de moluscos, crustáceos, esponjas, etc.).
3. Energía hidroeléctrica: Se trata de una de las más tradicionales, ya que son muchos años los que lleva el hombre aprovechando los saltos de agua, que por lo general provoca el mismo con la construcción de embalses, para mover las palas de las turbinas que transforman la energía mecánica en eléctrica.
Este tipo de generación tiene un inconveniente de carácter ambiental, normalmente para la producción de energía hidroeléctrica se necesita que el salto de agua tenga unas ciertas características que los técnicos de las centrales deben poder controlar, por lo que lo normal es que sitúen bajo las presas que almacenan agua para diferentes usos. Cuando se construye un embalse en un río se cambia su régimen hídrico, su temperatura, su caudal… por lo que llegan a desaparecer especies vegetales y animales autóctonas que muchas veces son sustituidas por otras invasoras. Lo más sostenible es aprovechar pequeños caudales naturales para la producción de energía eléctrica que alimente las bombas de riego de las explotaciones agrícolas, el sistema de iluminación de caminos y senderos etc. Esta aplicación se conoce como minihidráulica (menor a 10 MW de potencia) y en Europa se están desarrollando programas para extender su uso por zonas rurales.
4. Energía de la biomasa: La biomasa abarca todo tipo de materiales de origen orgánico que van desde el forraje agrícola hasta los lodos de depuradora, pasando por restos de poda, virutas de madera, huesos de fruta, etc. Su aprovechamiento abarca desde la combustión directa en calderas hasta la elaboración de biocombustibles como el biodiesel (a partir de especies vegetales oleaginosas) o el etanol (a partir de los alcoholes producidos por algunas plantas). Por este motivo, en el mundo se han desarrollado numerosos tipos de agricultura energética como el de paulownia (especie arbórea con una capacidad rebrotadora muy elevada) o el de girasol (que produce el aceite vegetal que luego se emplea para producir biodiesel), lo que ha originado controversia por la escasez de alimentos en ciertas zonas donde se han cambiado cultivos tradicionales por energéticos.
Aunque se obtenga mediante combustión, se trata de una energía renovable porque el balance de CO2 emitido a la atmósfera es neutro, ya que el que se emite en la combustión es de nuevo captado por las plantas mediante la fotosíntesis por lo que se cierra el ciclo. Además, a diferencia de los combustibles fósiles no se emiten otros contaminantes gaseosos.
Además, desde el punto de vista económico, gracias al uso de la biomasa como fuente de energía se ponen en valor terrenos agrícolas abandonados (para la producción de biodiesel se usan malas hierbas), se gana en independencia energética del exterior (en aquellos países sin petróleo), se generan puestos de trabajo en zonas rurales, etc.
Además de las mencionadas, existen otras fuentes renovables de energía menos conocidas como la mareomotriz (que aprovecha los ciclos mareales), la undimotriz (generada por las olas), la geotérmica (procedente del calor del subsuelo), etc.
De este modo ya han sido presentados los principales tipos de energías renovables, los sucesivos temas se dedicarán a explicar con mayor detenimiento las particularidades que caracterizan a cada una de ellas.
