Tipos de energías renovables

El sector gasista y el petrolero tienen limitaciones muy importantes derivadas de las especificaciones técnicas de las actuales calderas de gas y de los motores de los vehículos. Las previsiones de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) señalan que para 2030, las energías renovables cubrirán al menos el 43% de la demanda de energía en todo el mundo.

Este tipo de energías es muy importante, sobre todo, porque ayudan a reducir la emisión de gases de efecto invernadero y combatir el cambio climático.

Pero, ¿qué energías renovables existen y cómo funcionan? En este artículo te hablaremos de las más importantes, y te explicaremos de qué manera cada una de ellas contribuye a la generación de energía limpia y sostenible.

Energía solar

La energía solar es una de las principales energías renovables y se obtiene directamente del sol. Existen dos tecnologías:

• La solar fotovoltaica: que se produce mediante paneles solares fotovoltaicos  Estos funcionan tomando como base el efecto fotoeléctrico, que permite que materiales como el silicio liberen electrones cuando son expuestos a la luz solar generando una corriente eléctrica.
• La solar térmica: en este caso se utiliza el calor que genera el sol para generar energía. El principio de funcionamiento de la planta solar térmica consiste en la concentración de los rayos solares para producir vapor que permita mover una turbina que sea capaz de producir energía eléctrica.

Energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica es un tipo de energía que se produce al convertir la luz solar en electricidad a través de células fotovoltaicas. Estas células también se conocen por el nombre de celdas solares, y forman parte de un dispositivo que absorbe los fotones de luz solar y los convierte en energía eléctrica.

Se trata de una energía renovable, que puede generarse a pequeña escala y para el autoconsumo, o en grandes plantas fotovoltaicas que pueden abastecer a comunidades enteras o generar energía que se verterá a la red eléctrica.

Energía solar térmica

Con la energía solar térmica no se aprovecha la luz que emite el sol, sino el calor que genera. El principio de funcionamiento de la solar termoeléctrica consiste en la concentración de los rayos solares para calentar el agua y generar así el vapor necesario para mover una turbina que produzca electricidad.

Los dispositivos que se utilizan para la producción de energía solar térmica se conocen por el nombre de colectores solares, y al igual que los paneles solares utilizados en la producción de energía solar fotovoltaica, se absorbe la luz para producir energía.

Hay distintas tecnologías:

• colectores (espejos) cilíndricos parabólicos
• espejos lineales direccionables dispuestos en un plano inferior a un tubo colector que fijo. (Sistema Fresnel)
• torre donde se coloca un receptor al que le llegan los rayos reflejados por un campo de heliostatos, unos espejos con movimiento en dos ejes.
• discos parabólicos que concentran la radiación en su foco donde se sitúa un motor Stirling que trabaja con hidrógeno o helio. Con esta tecnología se consigue el rendimiento máximo

Energía eólica

Otro tipo de energía renovable que ha ganado popularidad durante las últimas décadas es la energía eólica, que genera electricidad de manera limpia y sostenible aprovechando el viento:  movimiento del aire desde zonas de alta presión hasta zonas de baja presión .

Esta energía se obtiene a través de aerogeneradores que pueden estar en tierra o en alta mar. La ubicación de los parques eólicos es un factor muy importante, ya que se requiere que el viento tenga cierta velocidad para poder producir electricidad. Otro factor clave es el tipo de turbina elegida (diámetro del rotor y la altura).

Todos los aerogeneradores que forman parte de un parque eólico están conectados entre sí, y conducen toda la energía que se produce hasta una subestación transformadora, desde donde se redirecciona hacia los usuarios a través de redes de distribución.

Energía hidráulica

La energía hidráulica o hidroeléctrica es una de las fuentes de energía más antiguas, y en ella se aprovecha los flujos o caídas de agua para generar electricidad. Esto se hace a través de centrales hidroeléctricas, construidas cerca de embalses y presas, en las que se controla el flujo y el movimiento del agua.

Es importante resaltar que la energía hidráulica proporciona una producción de electricidad estable, porque no está sujeta a las condiciones climáticas, algo que sí sucede con la energía eólica y la energía solar.

Hay dos formas básicas de explotar un determinado emplazamiento: construyendo una presa que permita embalsar el río y posteriormente llevar el agua hasta las turbinas a través de un conjunto de canalizaciones; o construyendo lo que se denomina una central fluyente y ubicando las turbinas en el propio cauce del río dentro de una construcción destinada a tal efecto. Este último esquema es más simple y económico, además de tener un menor impacto medioambiental, pero evidentemente no tiene capacidad de gestión sobre la generación eléctrica: en épocas de sequía, bajos caudales impedirán la generación de electricidad.

En España, la producción de energía hidráulica representa el 17% de toda la energía eléctrica generada. Se trata de un porcentaje significativo, sobre todo, si tomamos en cuenta que existen muchos tipos de energías renovables.

Energía geotérmica

Una de las energías renovables menos conocidas es la energía geotérmica, que aprovecha el calor del interior de la tierra para generar electricidad. Esta energía se produce mediante la perforación de pozos que pueden llegar a tener varios kilómetros de profundidad, en los que se extrae el calor contenido en el suelo.

El único punto que tiene en contra la producción de energía geotérmica es que no se puede generar en cualquier parte, porque se requiere de unas condiciones geológicas muy particulares. En función de los lugares en los que se perforen pozos, se puede producir energía geotérmica de alta temperatura, o energía geotérmica de baja y media temperatura.

Islandia es una referencia muy interesante en torno a la producción de energía geotérmica, ya que el 30% de la energía se produce de esta manera. Además, el 70% restante también proviene de fuentes de energía renovable, porque se produce a partir de fuentes hidráulicas.

En Canarias también es posible producir electricidad geotérmica, ya que la zona geográfica en la que se encuentra tiene una actividad volcánica muy alta, y es posible aprovechar los recursos geotérmicos disponibles. Hacer esto ayudaría a reducir las emisiones contaminantes que se producen en las centrales de gasoil actuales.

Energía de los océanos

Los océanos constituyen una fuente alternativa de energía, con un enorme potencial como fuente de abastecimiento renovable. Hay cuatro tipos diferentes de tecnologías de producción eléctrica:

• la energía de las olas o undimotriz: esta energía captura la energía cinética y el potencial que posee la formación de olas en el mar, existiendo una importante diversidad de dispositivos diseñados para tal fin
• la energía maremotriz (incluye la energía de amplitud de mareas y de corrientes de mareas) (ver siguiente apartado)
• la energía térmica oceánica (aprovechamiento del gradiente térmico de las corrientes), y la energía derivada del gradiente salino (aprovechamiento de la diferencia de potencial químico entre agua dulce y agua salada). Estas tecnologías están menos extendidas que los dos anteriores.

Energía maremotriz

Para completar la lista de energías limpias y renovables tenemos que hablar de la energía mareomotriz, que aprovecha el movimiento de las mareas para generar electricidad bien aprovechando las corrientes de agua originadas por los flujos y reflujos de las mareas (energía de las corrientes de marea) a través de turbinas de eje horizontal similares a los generadores eólicos, bien aprovechando la diferencia de altura entre la pleamar y la bajamar.  Las empresas que se dedican a la producción de este tipo de energía renovable suelen construir presas o diques en las áreas costeras en las que las mareas son más fuertes.

Un ejemplo muy claro sobre el uso de la energía mareomotriz es Holanda, donde se han construido diques, equipados con dispositivos hidráulicos especiales que sirven para aprovechar el vaivén de las mareas y el oleaje.

Comparativa entre los tipos de energías renovables

Más allá de las diferencias que puedan existir entre cada una de las energías renovables, es importante resaltar que con cada una de ellas se genera electricidad limpia, a partir de fuentes renovables, y sin contribuir a la emisión de gases de efecto invernadero que se generan con otro tipo de fuentes de energía.

En todo caso, podemos destacar que hay energías renovables que dependen de las condiciones climáticas, como la energía solar y la energía eólica, que están sujetas a variaciones y no son previsibles; y las energías renovables que no están sujetas a este tipo de variaciones, pero que también tienen sus propios retos.

Contar con todas estas fuentes de energía renovable puede ayudar a cubrir las necesidades eléctricas de una gran parte de la población y reducir la dependencia de los combustibles fósiles.

Emisiones contaminantes

Existen emisiones contaminantes de tres tipos: emisiones de gases precursores del ozono troposférico, emisiones de Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs) y emisiones de gases de efecto invernadero.

Estas últimas son las principales causantes del aumento de las temperaturas y, en consecuencia, del cambio climático, pues actúan absorbiendo la energía y el calor del sol que se irradia desde la superficie. Aunque algunos son expulsados de la atmósfera, la mayoría quedan atrapados.

Las emisiones de gases de efecto invernadero se miden por el dióxido de carbono (CO2) y provienen principalmente de la quema de combustibles fósiles como el carbón, el gas y el petróleo.

Destrucción de los bosques

La deforestación está íntimamente relacionada con el cambio climático porque la vegetación elimina el dióxido de carbono, uno de los principales gases de efecto invernadero.

Mejor dicho, no lo elimina, lo transforma en oxígeno a través de la función clorofílica que tiene lugar durante el día. Por eso, los bosques son los principales combatientes del cambio climático.

Si se destruyen los bosques y quedan extensiones yermas, como ya ha ocurrido con el 30% de los suelos fértiles de la Tierra, se reduce la posibilidad de eliminar el CO2 de la atmósfera.

Causas naturales

Desde hace millones de años en nuestro planeta han existido cambios radicales en el clima por eventos naturales como erupciones volcánicas o modificaciones en la rotación de la Tierra. Cambios excepcionales con consecuencias a largo plazo.

Pero el cambio climático del último siglo está causado por acciones continuadas que en el largo plazo han alterado y pueden seguir alterando la temperatura de nuestro planeta. Es decir, es consecuencia de la acción del ser humano.

¿Qué consecuencias tiene el cambio climático?

Las consecuencias del cambio climático en el medio ambiente y en las sociedades humanas son cada vez mayores. Algunas podrían superar las previsiones de los expertos en pocos años.

Aumento de las temperaturas

Según los últimos informes de la Organización de Naciones Unidas (ONU), la comunidad científica ya ha alertado de que los gases de efecto invernadero están en los niveles máximos de los dos últimos millones de años. También, que como consecuencia de la actividad humana la temperatura global subirá un 2,8ºC para finales de siglo.

Deshielo de los polos

Otra de las preocupantes consecuencias del cambio climático es el deshielo de los polos. Por un lado, reduce la radiación solar que devolvemos a la atmósfera y por lo tanto, aumenta la radiación terrestre. Además, el deshielo libera metano, uno de los principales gases contaminantes y de efecto invernadero. Y finalmente, en la actualidad ya está provocando la extinción de algunas especies como el zorro ártico.

Subida del nivel del mar

Según el departamento de cambio climático de la NASA, desde 1880 el nivel del mar ha subido 20 centímetros y, en base a los pronósticos actuales como consecuencia del cambio climático, podrá aumentar hasta 122 centímetros para 2100. Esto afectaría a la seguridad de más de 745 millones de personas en todo el mundo y provocaría migraciones. Además, produciría erosión y modificación de los hábitats, cauces fluviales, etcétera.

Reducción de flora y fauna

Uno de los efectos del cambio climático es la reducción de la flora y la fauna. Si el aumento de la temperatura continúa hasta alcanzar 2,8ºC más a finales de siglo, entre el 20 y el 30% de la flora y fauna del planeta estará en peligro de extinción o se habrá extinguido.

Este es uno de los hechos que encabeza la lucha contra el cambio climático, por su íntima relación, ya que es causa y consecuencia a la vez.

La reducción de las especies vegetales aumenta la temperatura media por la reducción de oxígeno y el aumento de dióxido de carbono. A su vez, este aumento dificulta la vida de millones de seres en nuestro planeta modificando sus hábitats y su salud, e incluso dejándolos sin alimentos suficientes.

Soluciones para paliar el cambio climático

El Grupo Intergubernamental de Expertos en el Cambio Climático (IPCC) ha declarado que existen soluciones para cumplir con el límite de calentamiento global (+1,5ºC) del Acuerdo de París, aunque no para volver a los niveles preindustriales. Han destacado que la mayoría de ellas tienen un bajo coste y un impacto positivo en otras áreas, pero la comunidad científica alerta de que la mayoría de las medidas no se están llevando a cabo.

Algunas de ellas son:

• Energías renovables: las energías renovables son más baratas y suponen la mejor lucha contra el cambio climático, pues no emiten gases de efecto invernadero ni contaminantes.
• Mejoras en la dieta: el 19% de las emisiones globales de efecto invernadero provienen de la ganadería intensiva. Con un cambio en la dieta y una vuelta a la dieta mediterránea, además de mejorar los niveles de salud, se protegería al medio ambiente. De hecho, de acuerdo con el Ministerio para la Transición Ecológica, el 9% de las emisiones en España provienen de macrogranjas.
• Restauración y protección de los bosques: la restauración de los bosques baja las temperaturas y mejora la salud del suelo. Además, la vegetación a través de la fotosíntesis reduce las emisiones de dióxido de carbono.
• Reducir las emisiones de combustibles fósiles: alrededor de las dos terceras partes de gases de efecto invernadero provienen de la quema de combustibles fósiles. Por tanto, con su eliminación se reducirían drásticamente las emisiones mundiales.

Ahora ya conoces las principales causas del cambio climático asociadas a la actividad humana. Sus consecuencias a largo plazo pueden ser revertidas con algunas políticas. En cambio, parece muy difícil que podamos volver a los niveles preindustriales.