La energía renovable se está convirtiendo en un tema cada vez más importante en el mundo de hoy. Además del aumento en el costo de los combustibles fósiles y la amenaza del cambio climático, también ha habido desarrollos positivos en este campo que incluyen mejoras en la eficiencia, así como la disminución de los precios.
Todo esto ha aumentado la demanda de energía alternativa y ha acelerado la transición hacia métodos de energía eléctrica más limpios y sostenibles. Sin embargo, es importante tener en cuenta que hay muchos tipos: biomasa, solar, eólica, mareomotriz y geotérmica, y que cada uno tiene sus propias ventajas e inconvenientes.
Biomasa:
La forma más utilizada de energía renovable es la biomasa. La biomasa simplemente se refiere al uso de materiales orgánicos y convertirlos en otras formas de energía que pueden usarse. Aunque algunas formas de biomasa se han utilizado durante siglos, como la quema de madera, otros métodos más nuevos se centran en métodos que no producen dióxido de carbono.
Por ejemplo, hay biocombustibles de combustión limpia que son alternativas al petróleo y al gas. A diferencia de los combustibles fósiles, que son producidos por procesos geológicos, un biocombustible se produce a través de procesos biológicos, como la agricultura y la digestión anaeróbica. Los combustibles comunes asociados con este proceso son el bioetanol, que se crea fermentando carbohidratos derivados de cultivos de azúcar o almidón (como el maíz, la caña de azúcar o el sorgo dulce) para crear alcohol.
Otro biocombustible común se conoce como biodiesel, que se produce a partir de aceites o grasas mediante un proceso conocido como transesterificación, donde las moléculas de ácido se intercambian por alcohol con la ayuda de un catalizador. Estos tipos de combustibles son alternativas populares a la gasolina, y pueden quemarse en vehículos que se han convertido para funcionar con ellos.
Energía solar:
La energía solar (también conocida como fotovoltaica) es una de las fuentes de energía alternativa más populares y de más rápido crecimiento. Aquí, el proceso involucra células solares (generalmente hechas de láminas de silicio cristalino) que dependen del efecto fotovoltaico (PV) para absorber fotones y convertirlos en electrones. Mientras tanto, la energía solar térmica (otra forma de energía solar) se basa en espejos o lentes para concentrar un área grande de luz solar o energía solar térmica (STE) en un área pequeña (es decir, una célula solar).
Inicialmente, la energía fotovoltaica solo se usaba para operaciones pequeñas a medianas, que iban desde dispositivos alimentados por energía solar (como calculadoras) hasta conjuntos de hogares. Sin embargo, desde la década de 1980, las plantas comerciales de energía solar concentrada se han vuelto mucho más comunes. No solo son una fuente de energía relativamente barata donde la energía de la red es inconveniente, demasiado costosa o simplemente no está disponible; Los aumentos en la eficiencia de las células solares y la caída de los precios están haciendo que la energía solar sea competitiva con las fuentes convencionales de energía (es decir, los combustibles fósiles y el carbón).
Hoy en día, la energía solar también se usa cada vez más en situaciones conectadas a la red como una forma de alimentar la energía baja en carbono a la red. Para 2050, la Agencia Internacional de Energía anticipa que la energía solar, incluidas las operaciones de STE y FV, constituirá más del 25% del mercado, lo que la convertirá en la mayor fuente de electricidad del mundo (con la mayoría de las instalaciones desplegadas en China e India).
Energía eólica:
La energía eólica se ha utilizado durante miles de años para empujar velas, molinos de viento o para generar presión para bombas de agua. Aprovechar el viento para generar electricidad ha sido objeto de investigación desde finales del siglo XIX. Sin embargo, fue solo con grandes esfuerzos para encontrar fuentes alternativas de energía en el siglo XX que la energía eólica se ha convertido en el punto focal de una considerable investigación y desarrollo.
En comparación con otras formas de energía renovable, la energía eólica se considera muy confiable y constante, ya que el viento es constante de año en año y no disminuye durante las horas pico de demanda. Inicialmente, la construcción de parques eólicos fue una empresa costosa. Pero gracias a las recientes mejoras, la energía eólica ha comenzado a establecer precios máximos en los mercados de energía al por mayor en todo el mundo y reducir los ingresos y las ganancias de la industria de los combustibles fósiles.
Según un informe emitido en marzo pasado por el Departamento de Energía, el crecimiento de la energía eólica en los Estados Unidos podría generar aún más empleos altamente calificados en muchas categorías. Titulado "Visión del viento: una nueva era para la energía eólica en los Estados Unidos", el documento indica que para 2050, la industria podría representar hasta el 35% de la producción eléctrica de los Estados Unidos.
Además, el año pasado, el Global Wind Energy Council y Greenpeace International se unieron para publicar un informe titulado "Global Wind Energy Outlook 2014". Este informe indicó que en todo el mundo, la energía eólica podría proporcionar hasta un 25 a 30% de la electricidad mundial para 2050. En el momento de redactarse el informe, las instalaciones comerciales en más de 90 países tenían una capacidad total de 318 gigavatios (GW), proporcionando alrededor del 3% de la oferta global.
Poder de marea:
Al igual que la energía eólica, la energía de las mareas se considera una fuente potencial de energía renovable porque las mareas son constantes y predecibles. Al igual que los molinos de viento, los molinos de marea se han utilizado desde los días de la antigua Roma y la Edad Media. El agua que entraba se almacenaba en grandes estanques y, a medida que bajaban las mareas, giraban las ruedas hidráulicas que generaban energía mecánica para moler el grano.
Fue solo en el siglo XIX que el proceso de usar agua que cae y turbinas giratorias para crear electricidad se introdujo en los Estados Unidos y Europa. Y solo desde el día 20, este tipo de operaciones se han reestructurado para la construcción a lo largo de las costas y no solo en los ríos.
Tradicionalmente, la potencia de las mareas ha sufrido un costo relativamente alto y una disponibilidad limitada de sitios con rangos de mareas o velocidades de flujo suficientemente altas. Sin embargo, muchos desarrollos y mejoras tecnológicas recientes, tanto en diseño como en tecnología de turbinas, indican que la disponibilidad total de energía de las mareas puede ser mucho mayor de lo que se suponía anteriormente, y que los costos económicos y ambientales pueden reducirse a niveles competitivos.
La primera planta de energía mareomotriz a gran escala del mundo es la Central Eléctrica de Mareas Rance en Francia, que entró en funcionamiento en 1966. Y en Orkney, Escocia, se estableció la primera instalación de pruebas de energía marina del mundo, el Centro Europeo de Energía Marina (EMEC). 2003 para comenzar el desarrollo de la industria de las olas y las mareas en el Reino Unido.
En 2015, la primera estación de energía de olas conectada a la red del mundo (CETO, que lleva el nombre de la diosa griega del mar) se puso en línea frente a la costa de Australia Occidental. Desarrollada por Carnegie Wave Energy, esta central eléctrica opera bajo el agua y utiliza boyas submarinas para bombear una serie de bombas ancladas en el fondo marino, que a su vez genera electricidad.
Geotérmica:
La electricidad geotérmica es otra forma de energía alternativa que se considera sostenible y confiable. En este caso, la energía térmica se deriva de la Tierra, generalmente de conductos de magma, aguas termales o circulación hidrotermal, para hacer girar turbinas o calentar edificios. Se considera confiable porque la Tierra contiene 1031 Joules de energía térmica, que fluye naturalmente a la superficie por conducción a una velocidad de 44.2 teravatios (TW), más del doble del consumo de energía actual de la humanidad.
Un inconveniente es el hecho de que esta energía es difusa y solo puede aprovecharse de forma económica en ciertos lugares. Sin embargo, en ciertas áreas del mundo, como Islandia, Indonesia y otras regiones con altos niveles de actividad geotérmica, es una forma fácilmente accesible y rentable de reducir la dependencia de los combustibles fósiles y el carbón para generar electricidad. Los países que generan más del 15 por ciento de su electricidad a partir de fuentes geotérmicas incluyen El Salvador, Kenia, Filipinas, Islandia y Costa Rica.
A partir de 2015, la capacidad de energía geotérmica mundial asciende a 12.8 gigavatios (GW), que se espera que crezca de 14.5 a 17.6 GW para 2020. Además, la Asociación de Energía Geotérmica (GEA) estima que solo el 6.5 por ciento del potencial global total ha sido aprovechado hasta ahora, mientras que el IPCC informó que el potencial de energía geotérmica está en el rango de 35 GW a 2 TW.
Problemas con la adopción:
Un problema con muchas formas de energía renovable es que dependen de las circunstancias de la naturaleza (viento, suministro de agua y suficiente luz solar) que pueden imponer limitaciones. Otro problema ha sido el gasto relativo de muchas formas de energía alternativa en comparación con las fuentes tradicionales como el petróleo y el gas natural. Hasta hace muy poco, operar plantas a carbón o petróleo era más barato que invertir millones en la construcción de grandes operaciones solares, eólicas, de mareas o geotérmicas.
Sin embargo, las mejoras continuas realizadas en la producción de células solares, turbinas eólicas y otros equipos, sin mencionar las mejoras realizadas en la cantidad de energía producida, han dado como resultado que muchas formas de energía alternativa se vuelvan competitivas con otros métodos. En todo el mundo, las naciones y las comunidades están avanzando para acelerar la transición hacia métodos más limpios, más sostenibles y más autosuficientes.
Hemos escrito muchos artículos interesantes sobre energía alternativa en la revista Space. Aquí está ¿Qué es la energía alternativa ?, ¿Qué es la energía solar? y ¿De dónde viene la energía geotérmica ?, ¿podría el mundo funcionar con energía solar y eólica ?, y la recolección de energía solar desde el espacio.
También debe consultar el Laboratorio Nacional de Energía Renovable y el Proyecto de Política de Energía Renovable.
Astronomy Cast también tiene un episodio sobre el tema. Aquí está el Episodio 51: Tierra.
Fuentes:
- Wikipedia - Energía renovable
- Administración de Información de Energía de EE. UU. - Combustibles renovables y alternativos
