Fuentes de Energía Renovables y su Aprovechamiento Tecnológico
Toda la energía que utilizamos procede directa o indirectamente del Sol: el viento y las corrientes de agua son consecuencia de la energía solar.
El Sol como fuente de calor
La acción de los rayos del Sol produce calor elevando la temperatura. En los sistemas de baja temperatura se capta el calor mediante un colector en cuyo interior se encuentra una lámina metálica pintada de negro que absorbe al máximo las radiaciones. Sobre ella se apoya una red de tuberías por las que circula el agua, que pasará a un tanque de almacenamiento bien aislado para evitar las pérdidas de calor. El agua calentada se aprovecha para usos domésticos.
Las centrales solares térmicas
Cuando se concentran las radiaciones en un punto con la ayuda de espejos, se aumenta la temperatura a valores muy altos. El calor es absorbido por un fluido (sodio o aceite) que lo cederá a un circuito de agua, produciendo vapor a presión. Este vapor mueve un grupo turbina-alternador donde se genera la energía eléctrica.
Se construyen según dos sistemas principales:
- Central termosolar de torre central: un campo de espejos móviles o heliostatos reflejan y concentran la radiación solar en un punto receptor situado en lo alto de una torre, donde se encuentra el fluido que absorbe la energía calorífica.
- Central termosolar de colector distribuido: un grupo de espejos curvos y orientables proyecta la radiación sobre una tubería que los recorre y por la cual circula aceite térmico. Este fluido cederá su calor al sistema de agua y vapor.
El efecto fotovoltaico
La energía solar puede convertirse directamente en energía eléctrica por la utilización de células solares o fotovoltaicas. Las células están hechas con un material semiconductor que se trata previamente con impurezas para aumentar o disminuir el número de electrones en sus diferentes capas. Al incidir la luz sobre la capa superior, se excitan sus electrones originando una pequeña corriente eléctrica; este fenómeno se conoce como efecto fotovoltaico.
Las células fotovoltaicas se unen en serie para sumar sus valores y forman un módulo o panel solar. Varios módulos interconectados forman una placa solar montada sobre un bastidor metálico que puede girar para orientarse respecto al Sol. Las placas se conectan a una batería que acumula la energía eléctrica, pudiendo disponer de ella en cualquier momento. Las placas solares se utilizan en edificios aislados, farolas de carretera, entre otros.
Las centrales solares fotovoltaicas
La producción de grandes cantidades de energía eléctrica en las centrales solares fotovoltaicas se consigue con la instalación de campos solares formados por muchas placas que proporcionan el voltaje y la intensidad de corriente necesarios. La energía eléctrica que se obtiene está en forma de corriente continua; para incorporarla a la red general es preciso transformarla en corriente alterna mediante un grupo convertidor o inversor.
La energía del viento
La conversión de la energía eólica en electricidad se realiza mediante aerogeneradores, que deben situarse en lugares donde la velocidad del viento sea alta y las corrientes de aire sean continuas y estables. El viento hace girar las palas de la turbina produciendo energía mecánica, que se transforma en eléctrica a través de un alternador situado en el cuerpo principal del aerogenerador. Desde el alternador salen los cables que transportarán la energía eléctrica.
Los parques eólicos
Es la concentración de un número elevado de aerogeneradores que permite obtener grandes cantidades de energía, formando una central productora que recibe el nombre de parque eólico. Las instalaciones disponen de centros de control que regulan el funcionamiento y orientación de los aerogeneradores en función del viento y controlan el suministro de energía eléctrica a la red general.
La energía del agua
La energía de las corrientes de agua ha sido aprovechada tradicionalmente por molinos o norias. A partir del siglo XX se ha convertido en una de las principales fuentes de energía por la instalación de grandes centrales hidroeléctricas. La construcción de grandes embalses produce importantes alteraciones del entorno que afectan al relieve y a la dinámica fluvial del río.
Las minicentrales hidroeléctricas
Son centrales que tienen una capacidad de producción eléctrica limitada, ya que no superan los 10.000 kilovatios de potencia. Se pueden instalar en ríos de caudal irregular aprovechando los saltos naturales o construyendo pequeñas presas.
La energía del mar
Se aprovecha a través del movimiento de las olas y de las mareas:
- Energía mareomotriz: cuando la diferencia de altura entre la marea alta y la baja es de varios metros, se retiene con una presa el agua que entra en la bahía hasta que alcanza su punto más alto, y se suelta durante la marea baja. La salida del agua moverá varios grupos de turbina-alternador produciendo energía eléctrica.
- Energía de las olas (undimotriz): consiste en situar sobre una central flotante varios grupos de turbinas. En su parte inferior existe una cámara de aire en contacto con el oleaje. Las olas comprimen o succionan el aire de la cámara, provocando el giro de la turbina y del alternador unido a ella.
La biomasa
La biomasa o materia orgánica animal o vegetal puede convertirse en una fuente importante de energía aprovechando diversos residuos:
- Residuos agrícolas: como la paja sobrante del desgranado de los cereales.
- Residuos forestales: como resultado de la tala o entresacado de bosques.
- Residuos ganaderos: formados por excrementos animales.
- Cultivos energéticos: como plantaciones de remolacha de las que se obtienen productos sustitutivos de los derivados del petróleo.
La energía de la basura
Las basuras, denominadas residuos sólidos urbanos (RSU), pueden ser aprovechadas como recurso energético. Su combustión en incineradoras proporciona energía para producir electricidad o para alimentar sistemas de calefacción. Asimismo, de su descomposición en los vertederos o en digestores de fermentación se obtiene gas metano, utilizable como combustible.
Las centrales geotérmicas
En algunos lugares hay un aumento importante de la temperatura por la presencia de magma. Esta diferencia de temperatura puede ser aprovechada como fuente de energía. Las aguas subterráneas atraviesan los géiseres o fuentes termales; el calor de esta agua es utilizado en algunas zonas para alimentar la calefacción.
En las zonas donde no existen acuíferos en contacto con las rocas calientes, se inyecta agua fría desde la superficie para aprovechar esta energía calorífica. Si las temperaturas que se consiguen superan los 150 °C, puede emplearse el vapor de agua para mover grupos de turbina-alternador y generar electricidad en las centrales geotérmicas.
Buscando nuevas fuentes: la pila de hidrógeno
Nuevas alternativas tecnológicas incluyen la pila de hidrógeno, que se basa en la reacción de oxígeno e hidrógeno para producir vapor de agua al tiempo que cede energía eléctrica. Constituye un carburante innovador de emisión totalmente limpia.