Energía Geotérmica

La energía geotérmica es una energía renovable^1 2 que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra.

El término «geotérmico» viene del griego geo («Tierra»), y thermos («calor»); literalmente «calor de la Tierra». El interior de la Tierra está caliente y la temperatura aumenta con la profundidad. Las capas profundas están a temperaturas elevadas y, a menudo, a esa profundidad hay capas freáticas en las que se calienta el agua: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones en la superficie, como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para baños desde la época de los romanos. Actualmente, el progreso en los métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en numerosos lugares del mundo.

Puede considerarse que hay tres tipos de yacimientos geotérmicos, que se podrían llamar:

• De agua caliente
• Secos
• Géiseres

• Energía geotérmica de alta temperatura. La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta temperatura está comprendida entre 150 y 400 °C, se produce vapor en la superficie y mediante una turbina, genera electricidad. Se requieren varias condiciones para que se dé la posibilidad de existencia de un campo geotérmico: una capa superior compuesta por una cobertura de rocas impermeables;³ un acuífero, o depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; suelo fracturado que permite una circulación de fluidos por convección, y por lo tanto la trasferencia de calor de la fuente a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3 y 15 km de profundidad, a 500-600 °C. La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo.
• Energía geotérmica de temperaturas medias. La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento menor, y debe explotarse por medio de un fluido volátil. Estas fuentes permiten explotar pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede hacerse mediante sistemas urbanos de reparto de calor para su uso en calefacción y en refrigeración (mediante máquinas de absorción).

• Energía geotérmica de baja temperatura. La energía geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °C.

• Energía geotérmica de muy baja temperatura. La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas, como la climatización geotérmica (bomba de calor geotérmica).

Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; si se trata de producir electricidad con un rendimiento aceptable la temperatura mínima está entre 120 y 180 °C, pero las fuentes de temperatura más baja son muy apropiadas para los sistemas de calefacción urbana y rural.

Mares

El océano desempeña un papel de enorme importancia en la vida de la humanidad. Todo parece indicar que el medio marino primitivo fue el medio idóneo favorable al surgimiento de la vida, al ser éste donde se constituyeron las primeras células. El agua ocupa casi el 71% de la superficie de la Tierra.

Ya en la comunidad primitiva el hombre usaba los recursos biológicos del mar para el consumo. Actualmente, en la medida en que el desarrollo científico-técnico se hace más efectivo, las posibilidades de explotación del mar han aumentado, al contarse con nuevos recursos que hasta ahora eran desconocidos.

El océano mundial adquiere cada vez más importancia como fuente de recursos alimenticios. En sus aguas habitan cerca de 180,000 especies de animales; entre ellas, alrededor de 16,000 variedades de peces. También habitan aproximadamente 10,000 especies de plantas, que son indispensables en las cadenas alimentarias de los habitantes marinos. Por todo esto, el océano ofrece no solo riqueza de carnes, sino también otros recursos, como la harina de pescado, con un alto contenido de aminoácidos, vitaminas y otros elementos que pueden ser utilizados en la alimentación del ganado y las aves de corral, e, indirectamente, en la alimentación del hombre.

Constituyen también un recurso valioso las algas marinas, las cuales son de utilidad en la elaboración de papel, cartón, cola, alcohol y levaduras. De ellas también se obtiene, gracias a la alta concentración de potasio que poseen, abonos muy valiosos.

Pero el océano, con su enorme extensión, no es fuente tan solo de alimentos. Debajo de las aguas existen recursos tan importantes para el hombre, como petróleo y gas, y de ellas es fácil obtener un alto número de elementos, tales como magnesio, bromo, boro, uranio, cobre, etc. La sal común, tan necesaria para la humanidad, es obtenida directamente del mar.

Las aguas del océano y sus microorganismos, que aumentan y varían de acuerdo con las condiciones ambientales, pueden disolver, descomponer y eliminar los desechos nocivos producto de la industria, el transporte y otras actividades del hombre, o sea, de autopurificarse y restablecer el medio. Así ha ocurrido a lo largo de toda la historia de la humanidad y así continuará siendo.

Existen varios métodos para la obtención de energía a partir de mares y océanos; entre ellos se encuentran la construcción de obras hidrotécnicas para centrales eléctricas mareo-motrices, y de instalaciones submarinas para "extraer" la energía térmica solar. Mediante estas instalaciones se utiliza el enorme potencial energético que poseen las aguas marinas, como son sus mareas regulares, el continuo movimiento de las olas superficiales y relativamente profundas y la capacidad del océano de acumular el calor del Sol, todo en beneficio del hombre.

El océano mundial como medio de transporte utilizado desde hace muchos siglos, ha adquirido en nuestros días dimensiones gigantescas. Los océanos y mares no solo separan los continentes, sino que, al ser un medio natural de gran utilidad para el transporte de grandes cargamentos, vinculan de forma efectiva unos países con otros, mediante un tráfico incesante que crece de año en año.

Viento

La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.

Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales.

La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador.

En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominada parque eólico.

Radiación Solar

El sol nos envía energía en forma de luz y calor. A partir de la luz se obtiene electricidad por medio del aprovechamiento del efecto fotoeléctrico de algunos materiales de semiconductores, como el silicio, ésta es la llamada energía solar fotovoltaica. Otra posible solución es la utilización de reacciones fotoquímicas para convertir la luz en electricidad, si bien esta línea de investigación está aún por desarrollar. Por otro lado, se encuentra el aprovechamiento del calor del sol para producir energía solar térmica, utilizada para producir agua caliente sanitaria, el calentamiento de fluidos térmicos o el calentamiento de piscinas. En este campo la investigación ha sido abundante y se ha dirigido principalmente hacia el desarrollo de baterías que acumulen la energía recogida.

Los paneles suelen colocarse en terrazas, tejados, patios, fachadas y balcones. El único requisito es evitar que les dé sombra procedente de otros edificios o de árboles. La orientación ideal de los paneles es hacia el sur.

Los módulos pueden colocarse en casi todos los edificios, si bien es mucho más fácil su instalación en los nuevos edificios preparados para ello. En comunidades de vecinos la instalación se puede hacer para toda la comunidad o para uno de los propietarios, con el consentimiento del resto.

Para disponer de electricidad solar fotovoltaica es necesario contar con un generador fotovoltaico, que consiste en un conjunto de módulos conectados entre ellos con cableado. Es necesario también tener un inversor que convierta la corriente continua en alterna a 220 voltios. En los sistemas sin conexión a la red es necesario contar con baterías para acumular la energía.

En torno a la energía solar surge la duda de lo que ocurre los días en que no hace sol. Las instalaciones de energía solar funcionan todo el año, mientras llegue radiación solar, si bien es en verano cuando se genera más electricidad debido a la mayor duración del tiempo soleado y a su mayor intensidad. En los días nublados también se produce electricidad, aunque el rendimiento disminuye proporcionalmente a la reducción de la intensidad de la radicación.

Energía Eólica

Energía eólica es la generada a partir del movimiento que la fuerza del viento imprime a aerogeneradores, molinillos, instalados en zonas especialmente expuestas al viento. El giro de las aspas produce las rotación de unas turbinas que generan electricidad, que se dirige a la red general eléctrica.

---

Aproximadamente el 2 % de la energía que llega del sol se transforma en energía cinética de los vientos atmosféricos. El 35 % de esta energía se disipa en la capa atmosférica a tan solo un kilómetro por encima del suelo. Del resto, se estima que por su aleatoriedad y dispersión solo podría ser utilizada una treceava parte, cantidad suficiente para abastecer 10 veces el consumo actual de energía primaria mundial. De ahí su enorme potencial e interés. 

Hoy en día la forma habitual de aprovechar el viento es mediante el empleo de aerogeneradores de eje horizontal. Son máquinas con rotor a barlovento que suelen montar tres palas e incorporan un generador. Ëste se encarga de transformar la energía contenida en el viento en electricidad, la cual es conducida a través de la red eléctrica para abastecer los distintos puntos de consumo. Un grupo de aerogeneradores constituye un parque eólico. 

Existen, naturalmente, otras aeroturbinas, según su tipología: de eje vertical, con dos palas, multipalas, con rotor a sotavento; con tamaños muy distintos: desde pequeños aerogeneradores de menos de un metro de diámetro y potencias inferiores a 1 kilovatio hasta enormes máquinas de más de 100 m de diámetro y más de 5.000 kW de potencia nominal; las hay situadas tierra adentro, en línea de costa o mar adentro. 

Se emplean para generar electricidad a gran escala o para suministro eléctrico de viviendas aisladas, para bombear agua o, en un futuro cercano, para generar hidrógeno o desalinizar agua de mar.

Energía Hidroeléctrica

Uno de los recursos más importantes cuantitativamente en la estructura de las energías renovables es la procedente de las instalaciones hidroeléctricas. Uuna fuente energética limpia y autóctona. Estos recursos nos los ofrece la naturaleza de forma gratuita, sólo hay que construir las infraestructuras necesarias para aprovechar el potencial disponible con un coste nulo de combustible. 

Dentro de este tipo de instalaciones son muy importantes las centrales de pequeña potencia, ya que no necesitan de grandes embalses reguladores y provocan un menor impacto ambiental. 

Según real Decreto 2366/94, 9 de diciembre, se considera MINICENTRAL HIDROELECTRICA, aquella instalacion hidroelectrica con una potencia instalada igual o inferior a 10.000 KVA.

Estas pequeñas centrales necesitan de unas instalaciones que transformen la energía potencial de un curso de agua en energia eléctrica disponible. Según su forma de implantación se clasifican en centrales fluyentes, de pie de presa, y centrales en conducciones de riego o de abastecimiento. El problema de este tipo de energía es que depende de las condiciones climatológicas. En Andalucía, por ejemplo, es irregular su producción debido a los fuertes periodos de sequia que se producen, por ello se plantea la necesidad de construir minicentrales en algunas zonas concretas. 

Energía a través de la potencia del agua, energía hidráulica 

(Fuente: Centro de Investigaciones energéticas, medioambentales y tecnológicas, Ministerio de Energía. Cienat) 

La energía hidráulica es la fuente renovable de electricidad más importante y más utilizada en el mundo. Representa un  19% de la producción total de electricidad, siendo  

Canadá el productor más importante de energía hidroeléctrica, seguido por los Estados Unidos y Brasil. 

Aproximadamente dos tercios del potencial hidroeléctrico económicamente viable quedan aún por desarrollar. La energía hidráulica no aprovechada es todavía muy abundante en América Latina, África central, India y China. 

En España se esperan alcanzar para el año 2010, unos 2200MW  

Se estima que para el año 2010, la potencia hidráulica obtenida en las minicentrales, alcance en Asia los 25000 MW, que la sitúan como líder mundial, con una producción de 100000 GWh/año. Europa Occidental tendría una producción de 50000 GWh/año. 

La energía hidráulica tiene la cualidad de ser renovable, pues no agota la fuente primaria al explotarla, y es limpia, ya que no produce en su explotación sustancias contaminantes de ningún tipo. Sin embargo, el impacto medioambiental de las grandes presas, por la severa alteración del paisaje e, incluso, la inducción de un microclima diferenciado en su emplazamiento, ha des­merecido la bondad ecológica de este concepto en los últimos años. 

Al mismo tiempo, la madurez de la explotación hace que en los países desarrollados no queden apenas ubicaciones atractivas por desarrollar nuevas centrales hidroeléctricas, por lo que esta fuente de energía, que aporta una cantidad significativa de la energía eléctrica en muchos países (en España, según los años, puede alcanzar el 30%) no permite un desarrollo adicional excesivo. Recientemente se están realizando centrales minihidroeléctricas, mucho más respetuo­sas con el ambiente y que se benefician de los progresos tecnológicos, logrando un rendimiento y una viabilidad económica razonables. 

La central de producción hidráulica con mayor potencia instalada es la de Aldeadávila en el Río Duero (Salamanca) con 1140 MW, seguido por el embalse José María de Oriol en el Río Tajo (Cáceres) con un 915 MW. Otros embalses de capacidad por encima de los 500 MW son el de Cortés-La Muela en el Júcar (Valencia), Villarino en el Tormes (Salamanca) o Saucelle en el Duero (Salamanca).

Energía Hidráulica

La energía hídrica o hidráulica es la energía obtenida a partir de la energía potencial de una masa de agua. La forma en que se manifiesta en la naturaleza es en los flujos de agua como ríos y lagos y se puede aprovechar a través de una pendiente o caída de agua. Se puede convertir en la forma de energía mecánica (eje de rotación) por medio de turbinas o molinos de agua. La turbina, a su vez, puede ser utilizada como unidad para un equipo industrial tal como un compresor, o un generador eléctrico con el fin de proporcionar energía eléctrica a una red de alimentación. La energía hidroeléctrica es la electricidad generada por el movimiento del agua. La energía hidroeléctrica utiliza la energía cinética del agua para causar electricidad. Al abrir las compuertas de la presa, el agua está atrapada por las aspas de la turbina haciendo que se gire. A partir del movimiento de rotación de la turbina el proceso se repite, es decir, el generador asociado a la turbina transforma la energía mecánica en electricidad. Otro ejemplo del aprovechamiento de la energía hidráulica es que durante cientos de años el movimiento del agua se utilizaba en los molinos. El paso del agua producía movimiento haciendo que la rueda moliese el maíz y lo convirtiera en harina. Actualmente la corriente de agua es utilizada para producir energía eléctrica.