JAIME RODRÍGUEZ LAGUÍA
     
     

Biodiversidad

Energías renovables

La energía es un bien básico para la humanidad. En la actualidad no es posible imaginar un futuro en el que no crezcan las necesidades energéticas de la especie humana: el incremento de la población exige una mayor disponibilidad de energía. Sin embargo, mientras en los países ricos se derrocha y se presta escasa importancia a su valor, gran parte de la población de los países pobres carece del combustible necesario para calentarse o para preparar alimentos en condiciones de mera subsistencia. El suministro energético es, por tanto, un problema de gran calado al que habrá que hacer frente desde ahora y pensando en el futuro.

Considerando la naturaleza de los recursos empleados en la actualidad por los países más ricos, resulta que el 90,7% de la energía producida proviene de los combustibles fósiles (carbón, petróleo o gas natural) o de centrales nucleares. Las materias primas que alimentan estas energías han tardado en formarse millones de años, pero el hombre las ha extraído a mayor velocidad de la que se necesita para su reposición. Por ello, sus reservas se están agotando y reciben el nombre de energías no renovables. Además, la combustión de las de origen fósil es altamente contaminante y contribuye a generar el tan temido efecto invernadero, con lo que ello supone para el cambio climático global, mientras que el almacenamiento de los residuos nucleares constituye aún un serio problema al que no somos capaces de encontrar una solución adecuada y satisfactoria para todos.

Sin embargo, utilizar la energía que recibimos del Sol no implica que el Sol se vaya acabando, ni utilizar la energía del viento provoca que cada año haya menos viento en la Tierra. Se llaman energías renovables aquellas que no se agotan con su uso, ya que se aprovechan fuerzas de la naturaleza. A este tipo de energías se las ha denominado también “energías dulces” porque su producción no poluciona el ambiente. También se llaman “energías alternativas” porque tienden a sustituir a las no renovables. Estas energías, que producen también residuos en la fabricación de los dispositivos necesarios para obtenerla y en el proceso de transformación y consumo, aunque sean de diferente naturaleza, están llamadas a experimentar un claro crecimiento desde el 9,3% actual, pero lamentablemente hay que reconocer que, de momento, es imposible que puedan sustituir por completo al resto de las fuentes de energía.

Por todo ello, cabe presentar una situación en la que a los países ricos no les queda otro camino que diversificar las fuentes de energía disponibles y, sobre todo, seguir investigando e invirtiendo en nuevas tecnologías energéticas que puedan sustituir a corto y medio plazo a las actuales, entre ellas, por supuesto, las energías renovables.

Las principales fuentes de energía renovable son la energía hidráulica, la energía solar, la energía eólica y la energía de la materia orgánica o biomasa.

La energía hidráulica

El agua de lluvia y la nieve hacen posible la existencia de ríos. El hombre los ha aprovechado desde muy antiguo para mover máquinas (por ejemplo, los molinos que funcionaban de este modo). También se utiliza la fuerza del agua para mover turbinas hidráulicas y producir electricidad. Para facilitar este aprovechamiento se construyen presas que permiten aumentar la potencia, ya que ésta depende de la altura del salto (energía potencial, Ep= mgh).

En España la energía hidráulica nos proporciona alrededor del 1,7% de la energía que necesitamos, aunque varía con los años: los lluviosos disponemos de más energía hidráulica y los secos menos. Como es lógico, la falta de agua en las centrales hidroeléctricas puede aumentar el protagonismo de las térmicas y nucleares.

La energía hidráulica es limpia y tiene un coste nulo de combustible. Más ventajas: no emite CO2 a la atmósfera ni da lugar a la formación de óxidos de nitrógeno, por lo que evita el proceso de calentamiento terrestre, la lluvia ácida y la emisión de residuos tóxicos. Sin embargo, las grandes centrales que aprovechan este tipo de energía pueden alterar el paisaje sumergiendo tierras cultivables, desplazando pueblos enteros, provocando daños a la flora y fauna, afectando al nivel de las capas freáticas o generando cambios en el microclima de la región donde se encuentran. Las centrales de tipo medio (no más de 10 MW de potencia) tienen un impacto menor, pero las que menos daño causan son las llamadas minicentrales (potencia menor de 5 MW), capaces de aprovechar el agua disponible y proporcionar electricidad a amplias zonas que carecen de ella.

La energía solar

Cada segundo se producen millones de reacciones nucleares en el sol. Debido al calor, los átomos chocan y producen una reacción nuclear llamada fusión. La energía se libera desde el núcleo de cada átomo y llega a la Tierra como calor y luz en forma de radiación, que es una mezcla de rayos de distinto tipo. Por ejemplo, en ella se encuentran los rayos infrarrojos, que nos calientan, y los ultravioleta, que nos broncean. Cada año la superficie de la Tierra recibe de la luz solar hasta 1 kilowatio por metro cuadrado, una energía que viene a ser diez veces la que contienen juntas las reservas conocidas de carbón, petróleo, gas natural y uranio, y 3.000 veces el consumo anual de energía en el mundo. En realidad, todas las formas proceden directa o indirectamente del Sol, menos la nuclear, la geotérmica y la de las mareas.

El Sol es generoso con España. Gracias a él poseemos una agricultura y un clima que suponen importantes fuentes de ingresos. Por un lado, exportamos frutas y hortalizas a otros países que, por su clima, no pueden producirlas. Por otro lado, el agradable clima de nuestro país atrae todos los años a millones de turistas que nos dejan fuertes ingresos en divisas. Del mismo modo, este clima permite ahorrar mucha energía cada año, ya que necesitamos menos calefacción y luz eléctrica que en otros países europeos.

Pero aparte de estos usos naturales del Sol, podemos sacar más partido de esta fuente de energía que no cuesta nada y no contamina. España presenta unos valores muy atractivos de insolación que permiten pensar seriamente en su aprovechamiento. En la mitad sur del país —Andalucía es la Comunidad Autónoma que destaca en la producción de energía a partir del sol— pueden asegurarse 2.500 horas de sol al año, que proporcionan una energía de 1.800 kwh por metro cuadrado y año (unas 5.000 kcal por metro cuadrado y día).

¿Cómo podemos aprovechar esta energía? De tres maneras diferentes:

a) Captando la energía solar sin concentrarla para calentar fluidos (aplicación térmica a baja temperatura).

b) Captándola y concentrándola para producir vapor (aplicación térmica a alta temperatura).

c) Convirtiéndola directamente en energía eléctrica (conversión fotovoltaica).

La captación solar a baja temperatura emplea una superficie negra (colector) que absorbe la radiación y se calienta. El colector lleva unos tubos por los que circula un fluido (generalmente agua) al que se transmite este calor elevando su temperatura. Este sistema se utiliza para producir agua caliente en hogares, hospitales, cuarteles, industrias, hoteles, polideportivos, etc.

La captación solar a alta temperatura emplea espejos que reflejan los rayos solares concentrándolos en una superficie muy reducida, con los que el calentamiento de esta superficie es mucho más intenso (es posible alcanzar temperaturas superiores a 3.000ºC). Sin embargo, exige importantes costos dada la baja densidad de la energía solar. Este sistema se utiliza para potabilizar el agua del mar y para producir vapor en centrales eléctricas convencionales dotadas de una “caldera solar”.

La conversión fotovoltaica, descubierta por Edmond Becquerel en 1839, consiste en transformar directamente la radiación solar en energía eléctrica mediante excitación directa de los electrones. Esta conversión tiene lugar en un material fotosensible, por lo común de silicio, dispuesto en forma de cristales llamados células fotovoltaicas. La conversión fotovoltaica se ha empleado para dotar de energía eléctrica a satélites artificiales y ya se ha extendido su uso en ayudas a la navegación aérea y en urbanizaciones y viviendas rurales. Sin embargo, aún tiene el inconveniente de su elevado coste económico, lo cual constituye uno de los principales obstáculos al desarrollo del sistema. Entre los problemas centrales a resolver para hacer de la energía fotovoltaica una alternativa viable a los combustibles fósiles figuran, además, maximizar la conversión de la radiación solar en electricidad y minimizar las pérdidas energéticas en las conexiones a las redes eléctricas. Hay dos formas de rebajar su alto precio: producir materiales baratos para los sistemas de placa plana y el uso de lentes o reflectores para concentrar la luz del Sol en áreas menores de célula solar. Los dispositivos fotovoltaicos que funcionan hoy son sistemas de placa plana. Algunos giran para seguir al Sol a lo largo del día, por lo que son más eficaces, pero la mayoría carece de partes móviles. “Cabe ser optimistas —dice William Hoagland (1), experto en programas sobre materiales solares, combustibles y biocombustibles— con respecto al futuro de estos aparatos porque los rendimientos disponibles comercialmente están muy por debajo de los límites teóricos y porque las técnicas de fabricación apenas han iniciado su fase de aplicación.”

La energía eólica

La energía del viento, fruto de la transformación de la energía solar que llega a la baja atmósfera en combinación con las irregularidades del relieve de la superficie terrestre, ha sido empleada por el hombre desde las épocas más remotas de su historia. Por tratarse de una energía mecánica (depende de la velocidad del viento), la conversión en trabajo útil se consigue con relativa facilidad, ya que no es necesario convertirla previamente en calor. Pero la velocidad del viento es un aspecto esencial. Baste decir que, con buenas condiciones de viento, unos 8 m/s, una moderna turbina de viento puede generar 1.300 Mw/h anuales. Pero si el viento fuera sólo de 6 m/s la generación de energía se reduce a 500 Mw/h. La tecnología actual, sin embargo, permite recoger energía a partir de 4 m/s.

La elección de los emplazamientos para las máquinas generadoras también es importante. En estos lugares el viento debe soplar un número mínimo de horas al año para hacer rentable la instalación. Ese número es tal que suponga al menos 2.000 horas a plena capacidad de producción de las máquinas o cantidad equivalente.

En la generación de energía eléctrica es donde reside tal vez su principal futuro. Aunque el aprovechamiento de la energía eólica se consigue con cierta facilidad y buenos rendimientos, existe la dificultad que supone construir hélices del tamaño descomunal que sería necesario (una turbina de viento moderna tiene un diámetro de rotor de 35-40 metros).

Las limitaciones más importantes a las que los investigadores deben hacer frente son la intermitencia del viento y la mejora de los medios de almacenamiento de la energía. Otras dificultades para su desarrollo se encuentran en la falta de planes de ordenación territorial, la reticencia de algunos ayuntamientos a conceder licencias o la ausencia de puntos de conexión accesibles a la red eléctrica.

Dentro de Europa, las mejores condiciones se dan en Irlanda y Escocia. En España comenzó a instalarse en Tarifa (Cádiz) en 1981, pero el gran estirón de esta fuente renovable de energía se ha dado en los años noventa, colocando a España en los puestos privilegiados de esta energía en Europa, tras los pasos de Dinamarca y Alemania. Se vive una verdadera fiebre eólica, gracias a las inmensas posibilidades de desarrollo de este tipo de energía y las inmejorables condiciones de mercado. España es ya uno de los líderes mundiales del aprovechamiento de esta energía, la que más ha despegado de todas las renovables porque ha llegado a un nivel de madurez tecnológica que ya le permite ser competitiva. Sin embargo, es preciso el apoyo incondicional de la Administración: la potencia generada en la actualidad aún supone una proporción ínfima de toda la electricidad generada en España (2,4% del consumo total). Las previsiones, no obstante, son optimistas. La implantación de multitud de pequeños parques eólicos con molinos de fabricación nacional puede ser pronto un hecho y convertir en realidad el uso de este tipo de energía en buena parte de los hogares españoles.

La materia orgánica o biomasa

La materia orgánica, esto es, residuos forestales, animales y agrícolas, pasta de papel, cultivos energéticos y otros residuos como la paja de cereales y los procedentes del procesamiento de la aceituna, es energía solar almacenada. Durante millones de años la leña obtenida gracias a la energía que el Sol aporta a los árboles ha sido la principal fuente de energía del hombre. En África todavía supone el 60% de la energía consumida. Tras la crisis energética de principios de los años 70, muchos países han vuelto a recurrir a ella para utilizarla como combustible. Sin embargo, no podemos afirmar con absoluta rotundidad que este tipo de energía sea renovable por cuanto la masa forestal lo es, pero a muy largo plazo. Esto se puede comprender fácilmente si tenemos en cuenta que el desierto gana 12 hectáreas de terreno cada minuto, esto es, unos 60.000 km2 anuales (una extensión equivalente a la comunidad de Castilla-La Mancha se convertiría en arena en algo más de 15 meses).

No obstante, se está investigando con éxito en la producción de otros combustibles a partir de la materia orgánica que se alejan de aprovechamientos tradicionales y se basan en la innovacióon tecnológica. Y es que la biomasa no es sólo leña. Este término engloba otros recursos como residuos forestales, agrícolas, ganaderos, biodegradables y subproductos industriales. Por ejemplo, se ha conseguido obtener grandes cantidades de alcohol a partir de ciertas plantas, como la caña de azúcar, para mezclarlo con la gasolina y aumentar así el rendimiento en los motores de los coches, reduciendo con ello las emisiones del tubo de escape. Pero por sí solo, el etanol puede ser un combustible eficiente a tener en cuenta como sustituto de la gasolina. Millones de vehículos se mueven ya utilizando este producto. En el futuro es posible que gracias a las plantaciones de biomasa se “cultive” esa energía en las tierras degradadas de las naciones en desarrollo. En opinión del citado William Hoagland, los cultivos de energía podrían además propiciar una mejor gestión de las tierras y mayores beneficios. La dificultad estriba en lograr cosechas grandes en climas dispares y que, aun teniendo en cuenta los adelantos técnicos, la fotosíntesis en sí misma es ineficiente y requiere un gran aporte de agua. Purines de cerdo, orujo de aceituna, huesos de melocotón o pipas de girasol son otros productos que pueden sustituir a los contaminantes petróleo y carbón.

También se puede aprovechar la materia orgánica contenida en los desperdicios urbanos, industriales y agrícolas. Su aprovechamiento se puede contemplar desde una doble vertiente:

•  Recuperación de materias primas de interés mediante clasificación selectiva (vidrio, metales, papel, etc.). Con ello se evita tener que fabricar de nuevo estos productos, con el consiguiente ahorro de energía.

•  Aprovechamiento energético de la materia orgánica, convirtiéndola en un combustible sólido o gaseoso que sustituya a otros productos energéticos, en especial, al petróleo. Con la fracción ligera de estas basuras (papel, cartón, trapos y plásticos) se puede fabricar un combustible con un poder calorífico de 4.000 calorías por gramo.

Los organizadores de la I Conferencia Mundial sobre Energía de la Biomasa, celebrada en Sevilla en junio de 2000, estaban convencidos de que, con la tecnología actual, se podría generar a partir de la biomasa diez veces la energía consumida por el mundo en un año. En España, sin embargo, la energía de la biomasa sólo supone el 40% de la energía renovable producida al año, lo que representa únicamente el 3,8% del consumo total. A pesar de todo, la biomasa ofrece también aspectos negativos. El uso excesivo de la leña contribuye a la deforestación y su combustión es contaminante. Además, extensas tierras fértiles se están destinando a la producción de alcohol en lugar de alimentos.

Otras energías

Merecen ser destacadas otras formas de energía renovable que se encuentran en estudio y experimentación, como la energía mareomotriz, que aprovecha la fuerza de las mareas, la energía térmica de los mares cálidos, que utiliza la diferencia de temperatura entre la superficie del mar y la de las profundidades, la incineración de residuos sólidos urbanos, método discutido por diversos sectores pero con un enorme potencial si tenemos en cuenta que cada español produce un kilo de basura al día, o la energía geotérmica, que emplea el agua caliente contenida en el interior de la tierra. También se habla del hidrógeno como carburante del futuro, cuyo único producto residual sería el vapor de agua, pero cuenta con graves inconvenientes como los elevados costos de producción y las dificultades de almacenamiento. Las técnicas para producir hidrógeno están en sus primeras fases de desarrollo, pero a largo plazo quizá resulten las más eficaces. Al dar la luz solar en un electrodo se produce una corriente eléctrica que divide el agua en hidrógeno y oxígeno; a este proceso se le llama “fotoelectrólisis”. Además de benigno para el medio ambiente, el hidrógeno proporciona una manera de aliviar el problema de almacenar la energía solar.

Especial atención en materia de energías renovables merecen los avances realizados con los llamados biocombustibles o combustibles vegetales. Cada vez se ve más cerca la posibilidad de que plantas como los cardos, los tojos, la caña de azúcar y la patata sustituyan al carbón y el petróleo para conseguir energía, en este caso limpia y barata. Los biocombustibles se pueden obtener también a partir de los excedentes de cultivos agrícolas y se distinguen dos tipos: los bioaceites , que sustituyen o se mezclan con el gasóleo de automoción y proceden de semillas de oleaginosas (girasol, colza, soja), y los bioalcoholes (bioetanol), que sustituyen o se mezclan con la gasolina y proceden de cultivos azucareros (caña, remolacha) o de materias ricas en almidón (cereales, mandioca, patata).

Concretamente los bioaceites son productos totalmente inocuos, no contaminantes y biodegradables. De su fabricación no se derivan desechos indeseables de difícil eliminación. Su aplicación en los automóviles llevaría consigo mayor potencia, menor consumo y cero de monóxido de carbono en sus emisiones de escape. Además, se reducirían en un 50-70% las emisiones de otros gases contaminantes (CO, NOx, SO2, principalmente). Todo son ventajas en la lucha contra la contaminación atmosférica.

Con la implantación de los biocombustibles, la agricultura sería una gran beneficiada, puesto que se daría una aplicación industrial a los productos cultivados con fines alimentarios, se frenaría el aumento del desempleo rural y la migración de esta población hacia zonas urbanas, evitando también la desertización derivada del abandono de cultivos. Sin embargo, uno de los principales problemas de los combustibles vegetales es actualmente su elevado precio, que triplica al de los carburantes convencionales.

Cambio climático

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Crecimiento demográfico

Cultura del agua

Energías renovables

 
Reducción de la pobreza

 

Rincón del desarrollo sostenible

“Los combustibles fósiles son limitados y la energía nuclear presenta muchos problemas. ¿Por qué, entonces, no empleamos los recursos que la Tierra nos da gratuitamente?”.

Patrick Moore, astrónomo, músico y compositor británico.

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MATERIAL DIDÁCTICO
La Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid, FENERCOM, ofrece el siguiente material de interés:
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¿Dónde puedo recargar mi coche eléctrico?
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Energía y crisis socioambiental (I). Las centrales nucleares no son una alternativa energética contra el cambio climático
 
 
   
 
Energía y crisis socioambiental (II) Una revolución energética global es necesaria y posible
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La energía inagotable del futuro
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

La energía de las mareas
("La noche temática", de RTVE)

 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
 
 

(1) Investigación y Ciencia, noviembre, 1995

     
     

PARA SABER MÁS...

•  VILCHES, Amparo y GIL, Daniel: Construyamos un futuro sostenible, Cambridge University Press, Madrid, 2003

     
NOTICIAS
   
Energía solar... sin sol (El País, 7-10-2011)
 
El Gobierno no estudia aplicar un 'céntimo verde' a los carburantes (EuropaPress, 03-01-2011)
 
Se castiga a la producción de energía fotovoltaica (ABC, 01-01-2011)
 
El informe de FAES para Rajoy apuesta por la energía nuclear y una revisión de ayudas... (EuropaPress, 29-12-2010)
 
Molinos de viento en alza (ABC, 07-06-2010)
 
El 45% de la electricidad es renovable (El Mundo, 31-03-2010)
 
Las renovables redujeron un 21% las emisiones del sector eléctrico en 2009 (El Mundo, 08-01-2010)