Energía Hidroeléctrica

Este tipo de energía aprovecha la energía de movimiento que lleva el agua de un río y la energía potencial que se produce con la diferencia de altura entre los dos puntos en los que ésta circula (del embalse o represa al cuarto de máquinas). Estas dos energías se conjuntan para accionar una turbina que se encuentra conectada a un generador eléctrico que produce electricidad. (fotografía: INDE, Hidroeléctrica de Chixoy).

Para el aprovechamiento del potencial energético que tienen los ríos, se construyen represas que almacenan el agua, la cual por medio de una tubería de conducción es llevada aguas abajo hasta el lugar en donde se encuentra la turbina.

Una de las grandes ventajas que tiene este tipo de energía es que el agua permite un almacenamiento y regulación en su uso, convirtiéndose en una gran ventaja por sobre otros tipos de energías renovables de carácter aleatorio como la eólica y la solar. Esta ventaja permite dosificar el uso de la energía o su explotación en momentos de elevada demanda energética.

La generación de energía eléctrica a través del agua es una de las más eficientes dentro de las energías renovables ya que se encuentra por sobre el 80%, la eficiencia de una central nuclear es del 33% y la de una central térmica es del 38.5%. Por otro lado, los ahorros en cuanto a la utilización de combustibles fósiles son evidentes, ya que por ejemplo, para generar 1GWh de energía (1,000,000 de kWh) por medio de una hidroeléctrica, se evita la utilización de 223 toneladas de petróleo o 148,000 m³ de gas natural, favoreciendo a la reducción de emisión de gases contaminantes.

Energía solar fotovoltaica

Consiste en la conversión de de la energía solar (luz solar) en energía eléctrica, o sea que mediante la conversión de la luz solar se puede generar electricidad; para lo cual es necesario utilizar las células solares. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)

La célula solar está constituida por materiales semiconductores en los que artificialmente se ha creado un campo magnético constante, el material conductor más empleado es el Silicio (Si) debido a su abundancia en la corteza terrestre, se calcula que más del 60% de la corteza terrestre está compuesta por Sílice, el cual tiene un gran contenido de Silicio, por lo que más del 90% de las células solares actuales son elaboradas con este material, otros elementos que se utilizan son el Selenio (Se), el Germanio (Ge) y compuestos como el Telururo de Cadmio (TeCd), el Antimoniuro de Indio (SbIn), etc. Cuando uno de los anteriores elementos recibe la luz del sol, se crea un movimiento de electrones dentro de sus átomos con lo que algunos de esos electrones quedan libres. A este proceso se le conoce como el efecto fotovoltaico.


La combinación y conexión de las células solares en una estructura o placa plana se denomina módulo o generador fotovoltaico, el cual puede variar en función del número de células que posea, su tamaño, el material de las células y la eficiencia en la conversión de luz a electricidad. Los módulos solares más comercializados en la actualidad son los de Silicio Monocristalino y los de Silicio Amorfo (de este último compuesto son las células solares de relojes y calculadoras).

Un sistema de energía solar fotovoltaico va a estar constituido por la cantidad de módulos o paneles solares suficientes para aportar las demandas de energía eléctrica que se tengan en el lugar donde se van a instalar. Pueden existir sistemas autónomos que son utilizados en lugares o comunidades en donde no hay energía eléctrica, o en lugares en donde se quiera tener una independencia completa de la energía eléctrica convencional, para este caso, además del sistema de captación, se necesita de un sistema de acumulación de energía para que el sistema funcione en las horas que no hay sol.

Existe un tipo de instalaciones que se denominan “de conexión a red”, que satisfacen la demanda de energía con la luz del día a través de los generadores fotovoltaicos, incorporando la energía excedente (cuando la hay) a la línea de distribución eléctrica, cuando el sistema deja de producir (en ausencia de luz solar) empieza a funcionar la energía eléctrica de la línea de distribución; al final en la factura de consumo se compensa lo consumido con lo producido pudiendo haber incluso un saldo a favor del propietario.

Como ventajas que este tipo de energía tiene se pueden mencionar que el recurso es abundante, gratuito e inagotable, no produce ruidos ni contaminantes, la vida útil de los equipos puede superar los 30 años, por lo que no requieren de mayor mantenimiento, el equipo es de fácil colocación y desmantelamiento. Su principal limitante es el elevado costo de una instalación, sin embargo existen nuevas tecnologías y materiales que pueden hacer que en poco tiempo el costo pueda reducirse considerablemente y poder de esa forma constituirse como una excelente alternativa para la sustitución de la energía convencional.

Energía solar térmica

Consiste en la captación de la energía proveniente del sol y su transformación en calor para su utilización en diferentes aplicaciones. La transformación se realiza en unos dispositivos que se denominan colectores solares en donde la energía solar se utiliza para calentar un determinado fluido, que por lo regular siempre es agua. Los colectores solares pueden ser de alta, media y baja temperatura, siendo estos últimos los más utilizados, ya que calientan el agua entre 50-70 °C. (Fotografía: Tamil Nadu Energy Development Agency).

El principal uso que se le da a la energía solar térmica es la producción de agua caliente sanitaria para cubrir las necesidades de agua caliente en los hogares. Para este caso, se utilizan unos paneles especiales que por medio del efecto invernadero, captan la energía solar y la concentran en una tubería por la que circula agua o algún otro líquido (en estos casos se necesita de un circuito cerrado que no permita que el líquido utilizado se mezcle con el agua sino que solamente, a través de un intercambiador de calor, traslade el calor al circuito de agua de la casa).

Sin embargo, se puede utilizar también para calefacción de hogares en invierno, mediante un proceso que se denomina “suelo radiante”, así como también para la refrigeración en verano, en este caso se utilizan equipos de absorción del calor. En una menor escala, se puede aprovechar la calefacción del agua para producir electricidad, sin embargo el proceso no es muy eficiente y resulta muy caro.

El equipo de calefacción está compuesto también por un acumulador de agua caliente, que es un depósito grande que mantiene el agua a una temperatura específica (40-50°C) mientras el captador no está funcionando (por las noches o cuando la radiación solar es muy baja).

Un sistema de energía solar térmica se diseña para que aporte solamente el 70% del requerimiento, esto debido a que si se diseñara para aportar el 100%, en los meses de mayor radiación se obtendría más de lo requerido, desperdiciándose y haciendo ineficiente el sistema. Le restante 30% se completa con una caldera de gas o algún sistema eléctrico. Una de las limitantes que tiene este tipo de energía es que en la actualidad un sistema completo de calefacción tiene un costo alto para lo que se necesita una alta inversión que no lo hace rentable.

Energía Solar

En el sentido estrictamente de la relación directa del sol con la generación de energía, se le considera una fuente, ya que a partir del mismo se puede obtener energía en forma de calor o de luz. La tierra recibe la energía del sol durante todo el día ya sea por medio de la radiación directa o la radiación difusa (que es la radiación que al chocar con diferentes cuerpos (el suelo, las nubes, etc.), puede llegar nuevamente a un objeto dado proporcionándole energía con una menor intensidad. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)

Dependiendo de la época del año y la posición geográfica de algún sitio en particular, la energía recibida va a ser mayor o menor. Por ejemplo durante el Invierno boreal (diciembre a enero) en el hemisferio Norte se recibe la menor radiación solar que puede llegar a ser de 2 kWh/m²/día, mientras que en la misma época, el hemisferio Sur está recibiendo hasta 7.8 kWh/m²/día; durante el Verano boreal (junio a septiembre) ocurre lo contrario. Las regiones ecuatoriales reciben durante todo el año un promedio de 9-10 kWh/m²/día. En Guatemala se recibe durante el año de 4.7 á 6 kWh/m²/día, lo que significa que si se captara toda la energía que recibe una superficie de 1 m² durante 1 día, se podrían tener encendidos simultáneamente 250 bombillas de 20W durante 1 hora.

El hombre ha llegado a utilizar esa energía del sol y concentrarla por medio de calor (usos térmicos) o por medio de luz (usos eléctricos) para así sustituir fuentes tradicionales de energía. Este uso del sol se puede realizar de forma activa como pasiva; de forma activa es cuando por medio de algún aparato de sistema de captación, se concentra la energía y se transforma; de forma pasiva, es cuando en la construcción, se diseñan las viviendas para aprovechar de una mejor forma la luz que reciben del sol.

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Energía Eólica

También conocida como la energía del viento. Es una de las energías más antiguas en ser utilizada por el hombre ya que los primeros navegantes, hacían uso de la fuerza del viento para propulsar sus naves.

La energía eólica, utiliza la energía cinética del viento para convertirla en energía mecánica que hace funcionar un molino de viento (aerogenerador) en el que se encuentra un generador eléctrico que la convierte finalmente en energía eléctrica. Se le considera renovable, porque su insumo principal, el viento, es inagotable y lo más importante de todo, es gratuito. (fotografía: Ian Britton, FreFoto.com)

Desde el punto de vista medioambiental se le considera a la energía eólica como una energía limpia no contaminante, y al contrario de contaminar, al ser sustituta de otras fuentes que si lo podrían hacer, se le puede denominar “de emisiones evitadas”. Por ejemplo con la producción de 1 GWh a través de energía eólica, se evita la emisión a la atmósfera de 1,000 Toneladas Métricas (TM) de CO2, 8 TM de SO2 y 6 de NOx (óxidos de nitrógeno), lo cual es sumamente positivo para evitar problemas relacionados con el cambio climático, el efecto de invernadero o las lluvias ácidas.

Su principal desventaja es la inseguridad en la existencia de viento en determinadas épocas o la variabilidad del mismo que harían una producción de energía muy variable llegando incluso a la producción nula de la misma, aspecto altamente perjudicial para áreas que dependan en un buen porcentaje de este tipo de generación ya que se producirían apagones generalizados por bajada de tensión.

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Tipos de Energías Renovables

Las energías renovables se pueden clasificar en función de la fuente de la cual provienen, aunque como indiqué en el primer tema, directa e indirectamente todas provienen del sol. Con la clasificación de las EERR se van a encontrar una serie de tipos de energía que estudíandolas una por una se pueden ir conociendo sus ventajas o desventajas y la factibilidad de poder usarlas en nuestros hogares como un sustituto de la energía de la que actualmente dependemos.

Dentro de los tipos de energías renovables, los más conocidos en la actualidad son los siguientes:

Energía Eólica
Energía Hidroeléctrica
Energía Solar
- Energía solar térmica
- Energía solar fotovoltaica
Energía de la Biomasa
- Biomasa natural
- Biomasa residual seca
- Biomasa residual húmeda
- Cultivos energéticos
... (continuará)

Cada uno de los tipos anteriormente indicados se detallan de forma individual seleccionándolos en el listado de Temas que se encuentra en la barra izquierda de este blog.

Por qué son Renovables?

El término renovable, también muy utilizado hoy en día, podría tomarse como sinónimo de inagotable, es decir que las fuentes que se utilizan para la producción de energía "nunca" van a acabarse.

Aunque ese "nunca" es relativo, ya que por ejemplo el Sol, va a llegar un día en el que ya no exista, claro, para que eso ocurra puden pasar algunos cuantos miles o millones de años. Pero por ejemplo un río que alimenta a una hidroeléctrica, podría llegar algún momento a diminuir su caudal, haciendo que la producción eléctrica disminuyera o se acabara. En ese sentido, esa fuente ya no sería renovable, pero solo para esa hidroeléctrica en particular, por que a nivel general, existen muchímos ríos más para producir la electricidad.


(fotografía: Gerónimo E. Pérez I., Río Lagartero, Nentón)

Las Energías Renovables

En los último días, hemos sido bombardeados en las noticias, comerciales, películas, documentales y hasta anuncios publicitarios, de palabras como "Cambio Climático", "Calentamiento Global", etc, etc, que como profecía apocalíptica nos lleva al caos y a la destrucción.

Lo bueno de todo esto, es que sea cierto o no (existen 2 teorías diferentes, sustentadas cada una por científicos, políticos y activistas del medio ambiente; sobre el tema del cambio climático y la contribución del CO2 al mismo), ha resurgido un desarrollo tecnológico para la generación de energía a través de fuentes renovables.

Desde los inicios de la humanidad, el sol ha sido la principal fuente de energía con que se ha contado. Fue gracias al sol, como iniciador del proceso fotosintético, que se generaron los combustibles fósiles por medio de la descomposición de plantas hace millones de años. Los combustibles fósiles son hoy en día la principal fuente de energía, sin embargo, éstos se encuentran en un proceso acelerado de agotamiento. (fotografía: Gerónimo E. Pérez I., Atitlán)

En la actualidad se han desarrollado diferentes formas de generación de energía, la cual se le conoce además de renovable, como energía limpia, ya que no emitite contaminantes a la atmósfera. Dentro de las más importantes fuentes de energía renovable se pueden citar: la Energía Eólica (del viento), Hidráulica (de los ríos), Fotovoltaica (del sol), de la Biomasa, Geotérmica, Maremotríz, entre otras. Si bien es cierto, todas son distintas; la mayoría tiene dos puntos en común 1) que directa o indirectamente están influenciadas por la presencia del sol y 2) que cuentan con un rotor o generador (turbina) que es el encargado de producir la electricidad.

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