Mucho se escucha y se habla de las energías renovables. Pero, ¿cuáles son? ¿cuáles son sus potenciales y sus costos? ¿cuáles son más utilizadas o tienen mayores posibilidades de desarrollo? Este Catálogo de renovables tiene por objeto dar respuesta a éstas y otras interrogantes.

Biomasas

La biomasa es la fuente renovable más utilizada en el mundo entero en sus diversas formas: aceites vegetales, leña, residuos rurales, residuos urbanos, etc. Es utilizada para cocción, calefacción, calentamiento de agua, generación de electricidad y usos industriales. Puede ser gasificada, fermentada, o convertida de distintas formas para producir biocombustibles como etanol, biodiesel o hidrógeno. La Agencia Internacional de Energía estima que el abastecimiento actual de bioenergía es alrededor del 11% de la oferta primaria total energética del mundo. Dos tercios de su consumo corresponde a usos de sectores rurales de bajos recursos para cocción y calefacción y son explotados de forma insustentable (ver Renovable vs Sustentable). Es difícil organizar una clasificación de las tecnologías y usos de la biomasa. Pero aparte de su uso directo (para calefacción, cocción, etc.) vamos a tratar de dar cuenta de las variadas gamas de posibilidades en los tres párrafos siguientes.

Bio-combustibles

Los bicombustibles líquidos como el etanol o el biodiesel están aumentando rápidamente su participación en la matriz energética. El etanol es el combustible líquido de biomasa de mayor consumo y los mayores productores son Estados Unidos (a partir del maíz) y Brasil (caña de azúcar) con un producción anual en torno a los 18 mil millones de litros anuales cada uno. El biodiesel por su parte se fabrica mayormente en Alemania, Francia e Italia y con una producción total de 2 mil millones de litros. El costo de producción de etanol en Brasil, ya es menor que el de producir gasolina mientras en Estados Unidos y Europa se espera que lo sea en la próxima década, pues en este momento es tres veces más costoso que los derivados del petróleo. Al ritmo de crecimiento actual se espera que la producción de biocombustibles se cuadruplique, alcanzando los 120 mil millones de litros en el 2020.

Bio-electricidad

El uso de biomasa para generación de electricidad es amplio en varios países de la OCDE, India y Brasil (en este último en forma de bagazo de caña) y se espera que la capacidad instalada mundial alcance los 60 mil MW para el año 2013 y triplique los niveles actuales hacia el 2030. La generación de electricidad con biomasa puede ser a partir de leña o plantaciones realizadas para tal fin, a partir de residuos agropecuarios, o del uso de “chips” o “pellets” formas de trituración de la biomasa para su uso más eficiente. Actualmente está en el rango de 80 a 120 dólares por MWh generado y se espera que llegue a 60 dólares en los próximos 20 años. Combinar la generación de electricidad con la producción de calor (conocido como “co-generación”) es la forma energética y económicamente más eficiente de utilizar la biomasa: los costos de generación bajan a 40 dólares el MWh generado y la eficiencia energética es del 90%.

Bio-gas

Se trata del gas metano proveniente tanto de los rellenos sanitarios municipales como de biodigestores que procesan residuos orgánicos urbanos o rurales (típicamente en tambos). El gas puede ser utilizado de forma directa para usos calóricos o para generar electricidad. En el mundo existen alrededor de mil rellenos sanitarios cuya producción de gas metano es recuperada generalmente para generación de electricidad. Más de la mitad de ellos están instalados en Estados Unidos (325), Alemania (150) y el Reino Unido (135). En Uruguay hay uno de estos rellenos en la ciudad de Maldonado provisto de dos generadores de electricidad con una potencia nominal de 1 MW. Los biodigestores por su parte han tenido históricamente un desarrollo importante en las zonas rurales de China e India. Han ganado en tamaño y adaptabilidad a distintos residuos orgánicos proporcionando energía, biofertilizantes (“residuo” de la biodigestión) y una adecuada disposición final de los residuos.

Eólica

La energía del viento ha sido muy utilizada desde tiempo atrás para bombear agua y también para generar energía acumulable en baterías. Hoy ya hay generadores eólicos de alta tecnología en varios países. En la última década la potencia a nivel mundial ha pasado de 3 mil a 47 mil MW siendo Alemania y España los países con mayor capacidad instalada. Para el 2013 se espera llegar a los 150 mil MW de potencia con un avance significativo en Estados Unidos, Europa, Japón y China. El costo de la energía eólica no ha dejado de bajar desde que comenzó su producción en gran escala y compite a la par de las fuentes convencionales. En los últimos años se han desarrollado instalaciones “off-shore” (en el mar) que han permitido alcanzar potencias de 5 MW por turbina.

Geotermia

Aunque pueda parecer una rareza, la geotermia es la mayor fuente de generación de electricidad en más de 20 países, aportando unos 13 mil MW de potencia (8% de la capacidad instalada mundial) y cada vez es más utilizadas en aplicaciones directas como calefacción o calentamiento de agua. La primera vez que se generó electricidad a partir de esta fuente fue en Larderello, Italia, en 1904.

En función de las temperaturas –básicamente- la energía geotérmica puede ser de alta (más de 150º C), media (80º C a 150º C) o baja (60º C a 80º C) “entalpía” (1). Si el calor es suficiente como para producir vapor, entonces puede generarse electricidad. Hay distintos diseños de centrales geotérmicas para generar electricidad dependiendo de factores como la temperatura, profundidad del “magma” geotérmico, etc.

Hay un potencial muy importante para el desarrollo de esta fuente en numerosos países. En nuestra región, toda la zona andina tiene grandes reservas geotérmicas siendo Méjico y Chile quienes están promoviendo más esta tecnología.

Hidroelectricidad

La fuente hidráulica para generar electricidad tiene varias décadas de desarrollo y cuenta hoy con una potencia instalada a nivel mundial del orden de los 800 mil MW (20% de la oferta eléctrica), siendo América latina uno de los continentes con mayor potencial. Tanto la capacidad de generación como los costos dependen de factores hidrológicos y geográficos. Su implementación ha tenido impactos positivos en desarrollo de muchos países al tener otras finalidades como riego o control de crecidas.

Sin embargo, también ha tenido impactos sociales y ambientales negativos lo que ha llevado a muchos analistas en los últimos años a revisar su carácter sustentable (ver renovabilidad sustentabilidad). En América latina la hidroenergía representa el 14% del total de la oferta primaria de energía y se estima que el potencial es varias veces la capacidad instalada actual.

Energía solar de concentración

Este tipo de plantas generan electricidad a partir de la concentración de la energía solar. Existen básicamente tres sistemas para lograr esta transformación: los concentradores parabólicos, el “plato solar” y la instalación de torre. La descripción de los tres sistemas excede la disponibilidad de espacio de este artículo pero cualquier persona interesada podrá encontrar abundante información en internet. Baste decir que estas tecnologías están en un estado muy inicial de desarrollo y las únicas plantas hasta ahora en funcionamiento están en Estados Unidos, aunque hay anuncios de futuras instalaciones en España, India, Egipto y Méjico. En España, Estados Unidos e Israel hay incentivos estatales para la instalación de concentradores parabólicos y tecnología de torre.

Torre solar

Hay otro sistema “de Torre” que está a punto de ser puesto en operación en el desierto australiano. Se trata de una usina montada por “Enviro Misson” que combina generación eólica con solar. La torre es en realidad una chimenea en cuya base se extienden 5 km2 de paneles cuya función es generar un enorme campo de aire caliente. El aire se mete por la base de la chimenea ubicada en el centro de este campo, buscando salida (los fluidos a mayor temperatura suben con relación a los más fríos). En su camino el aire caliente se encuentra con 36 molinos de 6,5 MW de capacidad cada uno que compondrán una potencia total de generación de unos 200 MW. El año próximo en las cercanías de Toledo, España, se comenzará a construir otra central de este tipo de 40 MW de potencia. Una animación del funcionamiento de esta tecnología puede verse en: http://www.enviromission.com.au/project/video/video.htm

Solar fotovoltaica

Esta seguramente sea la más conocida y la primera que se nos viene a la mente cuando hablamos de energía solar. Se trata de las “celdas fotovoltaicas” dispuestas en paneles solares que son bastante comunes en las zonas rurales alejadas de la red para alimentar teléfonos celulares, alambrados eléctricos o usos domésticos. Sin embargo en muchos países ya hay centrales de pequeño o gran porte conectadas a la red, suministrando electricidad. La tecnología ha ido ganando en eficiencia a la vez que capacidad instalada pero aún sigue siendo costosa comparada con sus alternativas.

En algunos países se han desarrollado planes especiales como el “Programa 100.000 techos” en Alemania que facilitó hasta 2004 la instalación de paneles solares en casas e industrias. La generación no es para autoconsumo sino que está conectada a la red y cada casa recibe y entrega electricidad. Actualmente los techos solares generan energía para ser vendida a la red a un precio cinco veces más alto que la que compra de la misma red.

Hidrógeno

El hidrógeno viene siendo usado como combustible desde hace décadas en la industria espacial. Actualmente existen prototipos de automóviles funcionando en varios países y estaciones de servicio –muy pocas- que ofrecen este combustible. El hidrógeno puede usarse en motores de combustión (con un uso similar al gas natural) o para generar electricidad a partir de células de combustibles, tecnología que por razones ambientales y económicas es más favorable. Mediante la combinación de hidrógeno y oxígeno, las células de combustible pueden producir suficiente energía eléctrica, emitiendo únicamente agua pura como residuo. Es una tecnología prometedora pero aún le faltan muchos años de maduración para universalizarse. Hace unos pocos años, el famoso escritor Jeremy Riffkin impactó al mundo con su visión de una próxima “Economía del hidrógeno” donde la disponibilidad energética sería prácticamente ilimitada.

Mareomotriz

Hay varias maneras de aprovechar la energía de las aguas oceánicas y marítimas para producir electricidad. Todas ellas están en un estado muy inicial de investigación. La llamada mareomotriz específicamente, saca provecho de los movimientos de las mareas, es decir de los movimientos ocasionados por las diferentes posiciones de la Tierra y la Luna.

La energía de las olas, es otra de las fuentes aprovechables. En este caso, en vez de aprovechar los movimientos ascendentes y descendentes del mar como el anterior, se procura utilizar el movimiento de ida y vuelta de las olas para mover un generador. Enersis en Portugal e Iberdola en España están construyendo plantas de este tipo.

Una tercera forma de utilizar las corrientes marinas es el uso, bajo agua, de molinos similares a los que se usan para el aprovechamiento del viento. Como el agua es más densa que el aire, la velocidad necesaria para generar electricidad es menor. Con una velocidad de la corriente marina de 2 metros por segundo (m/s) se logra lo que en la superficie se obtiene con velocidades de viento de 12 m/s.

Finalmente, hay otra tecnología basada en el aprovechamiento del gradiente térmico oceánico, es decir de diferencia de temperaturas entre las superficie y la profundidad del mar. Es la que tiene menor desarrollo de todas.

Solar térmica

Hasta ahora hemos visto tecnologías utilizadas para “transformar” energía solar en electricidad, etc. Pero también se están desarrollando equipos para aprovechar la energía directamente. Por ejemplo la energía solar utilizada en cocinas, hornos, calentadores de agua, calefacción, etc. De todas ellas, el colector solar para calentamiento de agua es el que mayor desarrollo tecnológico y de mercado ha alcanzado. Estos sistemas utilizan la energía solar de forma directa para calentar agua que luego es utilizada para uso sanitario a nivel residencial, edificios comerciales, piscinas, etc. En nuestro país existen varios sistemas instalados y es una de las tecnologías solares más apropiadas en nuestro país por su costo y capacidades nacionales.

Es una tecnología muy desarrollada en China (60% de la capacidad instalada a nivel mundial), Israel, Europa y Japón. Se estima que los 110 millones de metros cuadrados de paneles instalados en el mundo ofrecen agua caliente a 40 millones de viviendas. Existen tres tipos de calentadores: de termosifón, de tubos de vacío y de dos láminas.

Eficiencia

En los últimos años se ha venido tomando conciencia que el aumento del consumo energético esperado es de tal magnitud que no habrá energía ni renovable ni convencional capaz de dar respuesta a esa demanda. Por eso, cada vez más, se tiende a incluir el las listas de las fuentes renovables a la eficiencia energética como una de las formas de las renovables. Si el sistema energético tiene una oferta y una demanda, la “falta” de energía puede solucionarse tanta aumentando la oferta como reduciendo la demanda.

Hay al menos dos maneras de entender la eficiencia. Una está relacionada con la cantidad de energía que es requerida para proporcionar un bien o un servicio; cambios tecnológicos pueden ofrecer el mismo resultado con menor consumo energético. El uso racional de la energía es otra forma de eficiencia; aplicar la energía de manera de no desperdiciarla inútilmente. Porque sin duda el kilovatio más barato y limpio es el que no se gasta.

Nota:

(1) Más específicamente la entalpía es un concepto termodinámico que refiere a una combinación de temperatura, presión exterior y volumen.

Publicado en el Suplemento Energía No 4. La Diaria, Montevideo, 24 de octubre de 2006. Reproducido en el semanario Peripecias Nº 20 el 25 de octubre 2006. Se reproduce en nuestro sitio con el consentimiento del autor.