Energia solar térmica. Pedro Rufes Martínez

      Tabla 1.1. Clasificación de las fuentes de energía.

      Las energías no renovables son aquellas que provienen de fuentes de energía que se encuentran disponibles en la naturaleza en cantidades limitadas, o cuyo ritmo de consumo es muy superior al de regeneración natural. Es muy difícil cuantificar las reservas de fuentes primarias no renovables disponibles en el planeta y, debido a ello, hay una gran disparidad en los valores comunicados, especialmente cuando se consideran criterios de tipo económico.

      Las energías renovables pueden dividirse en dos categorías: contaminantes y no contaminantes.

      Las energías renovables contaminantes son aquellas que se obtienen de la materia orgánica o biomasa. El uso de estas energías conlleva emisiones de dióxido de carbono, hollines y otras partículas sólidas, motivos por los cuales se califican como contaminantes.

      Las energías renovables no contaminantes, también denominadas energías limpias o verdes, son aquellas que durante su obtención o su uso no se emiten subproductos que puedan perjudicar el medio ambiente.

1.2.1 Energía de la biomasa

      Es la energía solar almacenada en los seres vivos por medio del proceso de fotosíntesis (vegetales) y la digestión de estos vegetales por los animales.

      Existen tres fuentes de energía de la biomasa:

       De origen vegetal (biomasa natural, cultivos energéticos).

       De origen animal (excrementos y purines).

       De origen humano (residuos sólidos urbanos, lodos procedentes de centrales depuradoras y potabilizadoras de agua).

      La biomasa puede utilizarse directamente como combustible, para producir calor (leña u otra materia vegetal sólida), o bien para producir electricidad, evaporando agua y obligando al vapor circular a través de una turbina (figura 1.3). También se puede transformar en biocombustibles (biodiésel, bioetanol, biogás, etc.).

      La energía de la biomasa presenta impactos ambientales negativos y positivos, por este motivo es considerada por muchos expertos como una energía contaminante.

      Figura 1.3. Central de biomasa.(Fuente: Unesa).

1.2.2 Energía eólica

      Es la energía que se obtiene del viento. El Sol provoca en la Tierra diferencias de presión que dan lugar a los vientos. Las masas de aire atmosférico se desplazan desde las áreas de alta presión atmosférica hacia las de baja presión.

      Las aplicaciones más comunes de la energía eólica son: navegación (veleros), bombeo de agua y generación de electricidad. El dispositivo que convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica es el aerogenerador o generador eólico (figura 1.4).

      Figura 1.4. Aerogeneradores.

1.2.3 Energía geotérmica

      En un sentido muy amplio, es la energía térmica contenida en el interior de la Tierra. En la corteza terrestre existen amplias zonas estables con flujos de calor que corresponden a gradientes térmicos de 2÷4 °C cada 100 m de profundidad (energía geotérmica de baja temperatura), y también existen zonas con flujos de calor mucho más elevados, que corresponden a gradientes térmicos de 20÷30 °C cada 100 m de profundidad (energía geotérmica de alta temperatura). Cuando en una zona se cumplen las condiciones necesarias para poder explotar económicamente la energía geotérmica de su subsuelo, se dice que allí existe un yacimiento geotérmico. Existen varios tipos de yacimientos geotérmicos:

       Yacimientos de alta temperatura (figura 1.5). Existen únicamente en las zonas activas de la corteza. Un yacimiento de estas características está formado por una fuente de calor magmático, una roca permeable que almacena el fluido a alta temperatura (entre 150 y 350 °C) y una capa superior formada por rocas impermeables. Normalmente esta capa superior impermeable no es perfecta, por lo que el fluido se escapa a través de grietas dando lugar a géiseres, fumarolas, fuentes termales, etc. El agua caliente o el vapor se utilizan para accionar turbinas de vapor y producir electricidad (centrales geotérmicas). En afloramientos naturales, el agua y los gases calientes se utilizan directamente para producir agua caliente para usos residenciales, industriales o agrícolas.

       Yacimientos de media temperatura. El fluido está a temperaturas menos elevadas, normalmente entre 100 y 150 °C. Se puede producir electricidad mediante el uso de ciclos binarios, que hoy en día presentan todavía rendimientos termodinámicos muy bajos. La mejor forma de aprovechar este calor es en sistemas de calefacción y/o refrigeración (máquinas de absorción).

      Figura 1.5. Yacimiento de alta temperatura.

       Yacimientos de baja temperatura. Se encuentran en zonas estables de la corteza, es decir con flujos de calor normales. La única condición geológica requerida en estos casos es la existencia, a la profundidad adecuada (entre 1.500 y 2.500 m), de materiales geológicos permeables capaces de contener y dejar circular fluidos que extraigan el calor a la roca. Existe, no obstante, una segunda condición no geológica, sino económica. Debido al bajo nivel térmico del fluido (entre 60 y 100 °C), éste ha de ser utilizado en aplicaciones directas del calor (producción de agua caliente para usos residenciales, industriales o agrícolas), lo que requiere la existencia en las proximidades del yacimiento de una demanda energética suficiente.

       Yacimientos de muy baja temperatura. Cuando la temperatura del fluido es muy baja (entre 20 y 30 °C), éste puede utilizarse para producir agua caliente sanitaria y en sistemas de climatización mediante bomba de calor.

1.2.4 Energía hidráulica

      Se obtiene del aprovechamiento de la energía potencial gravitatoria asociada a los saltos de agua y a los cursos de los ríos. Es considerada como una energía limpia cuando su impacto ambiental es bajo y aprovecha la energía del agua sin necesidad de presas; en caso contrario se considera sólo como una energía renovable. Su origen se halla en el ciclo del agua: el Sol evapora el agua de los lagos, mares y ríos, cae en forma de lluvia y nieve sobre la superficie y retorna al mar, reiniciándose el ciclo.

      Las centrales hidroeléctricas aprovechan los saltos de agua para accionar unas turbinas que a su vez mueven un generador eléctrico (figura 1.6). Pueden clasificarse en función de su potencia o tamaño,

       Microcentrales: son aquellas centrales cuya potencia es inferior a 1 MW.

       Minicentrales o centrales minihidráulicas: centrales con potencias inferiores a los 10 MW. Incluyen a las anteriores.

       Centrales hidráulicas de mediana potencia: centrales con potencias comprendidas entre 10 y 50 MW.

       Centrales hidráulicas de gran potencia: centrales con potencias superiores a los 50 MW.

      Las centrales minihidráulicas tienen un ordenamiento administrativo y económico específico, distinto al de las centrales hidroeléctricas de mayor potencia.

      La energía hidráulica es renovable, puesto que la fuente primaria no se agota al explotarla, y también es limpia, ya que su explotación no produce sustancias contaminantes de ningún tipo. Sin embargo, el impacto ambiental causado por las grandes presas puede ser alto: inundación de grandes áreas de terreno, movimientos migratorios de la población que ocupaba las zonas inundadas, pérdida de biodiversidad, pandemias y aumento de la salinidad de los cauces fluviales, entre otros. Desde el punto de vista del impacto ambiental, las centrales minihidráulicas son las más respetuosas con el medio ambiente. Por este motivo,