El asunto de la energía es a la vez muy complejo y simple. Como es tan complejo pareciera que esa complejidad acabe ocultando lo más relevante. Por ejemplo, una de las cosas que importa comprender es que no todas las fuentes de energía son intercambiables; además de clasificarlas idealmente en limpias y sucias, seguras y peligrosas, caras y baratas, también se clasifican entre las que sirven esencialmente para producir electricidad, para el transporte (motores de combustión interna y turbinas) o para producir calor en hogares e industria mediante calderas.
Otra forma de clasificarlas que resulta de enorme trascendencia es entre renovables y no renovables. Las energías renovables, como la hidráulica, la solar o la eólica (y muchas otras más) representan más tecnologías y fuentes que las no renovables, que son los combustibles fósiles (carbón, nuclear, petróleo y gas). es decir, fuentes de energía que tarde o temprano se agotaran y que en la historia de la humanidad quizá acaben representando solo un breve capítulo.
Cuando se dice de las renovables que son inconstantes (para tratar de justificar que no pueden sustituir aún a los combustibles fósiles) se suele hacer referencia a la eólica y la solar, pero en realidad hay otras forma de energía renovables que son constantes o relativamente constantes (empezando por la hidráulica que salvo sequias prolongadas puede mantener una producción bastante contínua), y además también a partir de la solar (especialmente la térmica) y la eólica se puede producir energía contínua, como veremos. En este post me referiré a estas otras renovables, además de intentar ofrecer una visión panorámica de algunas tecnologías de acumulación energética que permitirán que en algunos años el 100 % de la producción de energía sea de origen renovable, limpia y segura. También explicaré algunas otras trascendentales cuestiones que sorprendentemente parecen pasar desapercibidas por la mayoría, lo cual dificulta que este asunto de la energía pueda analizarse críticamente.
Según otros existe una categoría aparte de fuentes de energía: las energías "libres" (en su acepción pseudocientífica). De existir tal tipo de energía las renovables deberían formar parte de este grupo pues todos podemos acceder a ellas libremente y sin pagar nada por la energía en sí, pues no se encuentran en yacimientos propiedad de corporaciones. Sin embargo, para transformar cualquier forma de energía en algo útil (fuerza, calor, luz o electricidad) o acumularla de alguna forma para mover un automóvil o un avión, hay que invertir ciertos recursos, por lo cual disponer de energía supondrá un cierto coste, de alguna u otra forma. Y esto sería aplicable a cualquier forma de energía, incluyendo las "libres".... o las energías renovables, que han estado acompañandonos a lo largo de la historia: desde el descubrimiento del fuego (y su reproducción a partir de biomasa), hasta el aprovechamiento de la fuerza hidráulica o eólica para mover molinos o barcos a vela, además de suministrar alimento a partir de la fotosíntesis. Incluso para aprovechar con cierta eficiencia las formas más primitivas de energía de que disponemos, la energía muscular, de los animales (caballos y bueyes) y la energía humana misma, necesitamos algunas herramientas.
Antes de adentrarme en exponer las estrategias y tecnologías disponibles para lograr un panorama 100% renovables, planteemos brevemente la pregunta fundamental:
* La "electrificación" tecnológica que promueve es más eficiente y limpia.
* Se suelen producir y consumir casi "in situ" o al menos el transporte se reduce sustancialmente
* Son incomparablemente menos peligrosas en su funcionamiento normal.
* Su “suministro” es inagotable, lo cual se adapta a una estrategia de largo plazo
* La inversión en know-how tendrá más tiempo para amortizarse (menor riesgo financiero)
* Se ahorra el petróleo para otros usos más valiosos (consumir petróleo para producir combustibles fósiles es similar a quemar colonia para calentarnos).
* No emiten CO2, o al menos su contribución es mucho menor
* Se adaptan mejor a una infraestructura mucho menos centralizada; más distribuida y flexible.
* Reducen el volumen de combustibles transportados, ya sea por viaductos o superpetroleros
* La menor presión sobre los yacimientos de combustibles fósiles evitaría algunos conflictos de carácter geoestratégico.
* No afectan negativamente a las siguientes generaciones, ya sea dejandoles residuos radioactivos por mil años, agotando en solo un siglo reservas fósiles de millones de años de antigüedad, o contribuyendo irresponsablemente a desestabilizar el clima.
Una mayoría de formas de energía -renovables y no renovables- tiene su origen en la energía que recibimos en forma de radiación solar, que no solo calienta la Tierra haciendo posible la Vida, sino que ha permitido la acumulación de combustibles fósiles, originada en la fotosíntesis de las plantas, que origina también la biomasa. La formación de viento (energía eólica) se debe fundamentalmente a la diferencia de presión atmosférica entre distintas regiones, originado a su vez por el calentamiento desigual de la superficie terrestre, aunque también intervienen fuerzas de aceleración de Coriolis, causadas por la rotación terrestre. Las energías marinas de las olas, corrientes o de gradiente térmico, también se explican por el calentamiento desigual del océano, debido al sol, claro. Las mareas se explican por la atracción gravitatoria del Sol y la Luna. la energía geotérmica es la del calor del interior -nucleo- de la Tierra, debido a la desintegración radioacitva de elementos y el calor residual de los procesos de formación original del planeta.
Según el Banco Mundial, el potencial geotérmico (de alta temperatura, capaz de generar electricidad mediante ciclos de turbina), en todo el mundo es de unos 80 GW. Pero aparte de la energía geotérmica de alta temperatura (entre 150 y 400ºC), la importancia de la geotérmica temperaturas medias y bajas, aprovechable directamente como fuente de calor, es mucho mayor. Y si tenemos en cuenta la de muy baja temperatura, aprovechable con o sin bomba de calor para calefacción (y aire acondicionado) el potencial es gigantesco.
El North Sea Wind Power Hub es un proyecto escalable de desarrollo de un gigantesco hub de energía eólica que para 2040 prevee haber instalado una potencia de entre 70 y 150 GW, conectando y suministrando energía a países colindantes al Mar del Norte (Holanda, Dinamarca, Bélgica, Alemania, Noruega, Gran Bretaña, ... ), contará con islas artificiales y un sistema de acumulación energética mediante conversión a gas (Power2Gas, P2G o PtG), lo cual, unido a la red de interconexión, podrá compensar la intermitencia de producción propia de la energía eólica.
Con el despliegue de energía eólica a gran escala y uno o varios centros en el Mar del Norte, las soluciones de conversión y almacenamiento como P2G podrían ayudar a equilibrar y estabilizar la transmisión de energía a los mercados en tierra, limitando las inversiones en interconectores.
También es probable que P2G conduzca a un caso de negocio mejorado para los parques eólicos marinos conectados a un hub, ya que la producción de energía pico podría usarse para la conversión en lugar de venderse a un precio de mercado bajo o incluso recortada debido a posibles restricciones de interconexión.
Los costos de transmisión de energía y almacenamiento a largo plazo en forma de gas son actualmente considerablemente más bajos por unidad de energía que si la energía se transmite y se almacena en forma de electricidad. La combinación de las fortalezas de los sistemas de suministro de energía y gas podría proporcionar un impulso al uso del hidrógeno y podría potencialmente ser llevado a tierra a través de la infraestructura de gas en alta mar existente.
https://www.nbcnews.com/mach/science/world-s-biggest-wind-farm-would-have-its-own-artificial-ncna839106
Desde que se desarrolló lo suficiente la tecnología para producir energía eléctrica a partir de energía solar se empezó a especular con la posibilidad de aprovechar los desiertos para ello, pues la radiación solar recibida en estas regiones (por su latitud, ausencia de días nublados y atmósfera limpia) es muy superior a la media de los países de centro Europa. Por otra parte se ha calculado la superficie teórica necesaria para proveer de energía eléctrica al planeta (o a la Unión Europea) mediante energía solar, lo cual es un ejercicio demasiado simplificador, pues entran en juego demasiadas variables, pero al menos da una orientación relativa. Si se superpone esta superficie con la de un solo gran desierto, como el del Sahara, el más cercano a la UE, pareciera que es un área bastante pequeña y asumible.
Desertec se proyectó para proveer de energías renovables (especialmente solar) a Europa a partir de la energía de los países del Norte de Africa y de la peninsula arábiga. Se estudió para ello un sistema de transmisión de energía eficiente para largas distancias, así como tecnologías de acumulación de energía a gran escala para evitar la intermitencia en la producción, que en algunos casos dependían de la propia planta solar, pues ya existen varias soluciones basadas en acumular calor a alta temperatura mediante sales fundidas o arena, suficiente para mantener la generación eléctrica durante las horas nocturnas.
Que fué mal con Desertec?
Si solo un 0,3% de la superficie del Sahara se cubriera con paneles solares podría abastecerse de energía a toda Europa, lo cual supondría unos importantísimos ingresos para los países involucrados en la producción con la cesión de terreno. Sin embargo, es legítima la preocupación de estos países por el impacto sobre el territorio y los recursos. Una objección importante sería el consumo de agua, a no ser que se empleara agua de mar. Precisamente, la tecnología CSP (energía solar de concentración) es ideal para la integración en plantas de destilación térmica, por lo que no sólo se generarían empleos e ingresos por la venta de la energía; también podría reverdecerse una parte de unos territorios actualemente áridos, desarrollando una agricultura moderna y productiva.
Proyectos
Según otros existe una categoría aparte de fuentes de energía: las energías "libres" (en su acepción pseudocientífica). De existir tal tipo de energía las renovables deberían formar parte de este grupo pues todos podemos acceder a ellas libremente y sin pagar nada por la energía en sí, pues no se encuentran en yacimientos propiedad de corporaciones. Sin embargo, para transformar cualquier forma de energía en algo útil (fuerza, calor, luz o electricidad) o acumularla de alguna forma para mover un automóvil o un avión, hay que invertir ciertos recursos, por lo cual disponer de energía supondrá un cierto coste, de alguna u otra forma. Y esto sería aplicable a cualquier forma de energía, incluyendo las "libres".... o las energías renovables, que han estado acompañandonos a lo largo de la historia: desde el descubrimiento del fuego (y su reproducción a partir de biomasa), hasta el aprovechamiento de la fuerza hidráulica o eólica para mover molinos o barcos a vela, además de suministrar alimento a partir de la fotosíntesis. Incluso para aprovechar con cierta eficiencia las formas más primitivas de energía de que disponemos, la energía muscular, de los animales (caballos y bueyes) y la energía humana misma, necesitamos algunas herramientas.
Antes de adentrarme en exponer las estrategias y tecnologías disponibles para lograr un panorama 100% renovables, planteemos brevemente la pregunta fundamental:
¿Por qué deberíamos utilizar solo energías renovables?
* Son energías mucho más limpias. No es necesario explotar yacimientos ni se producen derrames de gran magnitud.* La "electrificación" tecnológica que promueve es más eficiente y limpia.
* Se suelen producir y consumir casi "in situ" o al menos el transporte se reduce sustancialmente
* Son incomparablemente menos peligrosas en su funcionamiento normal.
* Su “suministro” es inagotable, lo cual se adapta a una estrategia de largo plazo
* La inversión en know-how tendrá más tiempo para amortizarse (menor riesgo financiero)
* Se ahorra el petróleo para otros usos más valiosos (consumir petróleo para producir combustibles fósiles es similar a quemar colonia para calentarnos).
* No emiten CO2, o al menos su contribución es mucho menor
* Se adaptan mejor a una infraestructura mucho menos centralizada; más distribuida y flexible.
* Reducen el volumen de combustibles transportados, ya sea por viaductos o superpetroleros
* La menor presión sobre los yacimientos de combustibles fósiles evitaría algunos conflictos de carácter geoestratégico.
* No afectan negativamente a las siguientes generaciones, ya sea dejandoles residuos radioactivos por mil años, agotando en solo un siglo reservas fósiles de millones de años de antigüedad, o contribuyendo irresponsablemente a desestabilizar el clima.
Una mayoría de formas de energía -renovables y no renovables- tiene su origen en la energía que recibimos en forma de radiación solar, que no solo calienta la Tierra haciendo posible la Vida, sino que ha permitido la acumulación de combustibles fósiles, originada en la fotosíntesis de las plantas, que origina también la biomasa. La formación de viento (energía eólica) se debe fundamentalmente a la diferencia de presión atmosférica entre distintas regiones, originado a su vez por el calentamiento desigual de la superficie terrestre, aunque también intervienen fuerzas de aceleración de Coriolis, causadas por la rotación terrestre. Las energías marinas de las olas, corrientes o de gradiente térmico, también se explican por el calentamiento desigual del océano, debido al sol, claro. Las mareas se explican por la atracción gravitatoria del Sol y la Luna. la energía geotérmica es la del calor del interior -nucleo- de la Tierra, debido a la desintegración radioacitva de elementos y el calor residual de los procesos de formación original del planeta.
Las "otras" energías renovables
Ciertas formas de energía renovable son aún relativamente desconocidas, pese a su enorme potencial y que pueden generar una energía prácticamente constante. Entre ellas la energía de gradiente oceánico, que aprovecha la gran diferencia de temperatura que se da en algunas regiones entre el agua superficial y en profundidad; la energía de las corrientes marinas, que a diferencia de la eólica fluye de un modo casi contínuo; la geotérmica, cuyo potencial se ha empezado a explotar más recientemente; o la energía de grandiente salino, una prometedora posibilidad que aprovecharía la diferencia de salinidad entre el agua de un río y el mar al que desemboca.Energía de gradiente oceánico
Podría perfectamente ser una de las energías del futuro (inmediato), pues si bien el rendimiento energético (de Carnot) es bastante bajo por la poca diferencia de temperaturas, la energía disponible es enorme y contínua, además de que pueden emplearse estas centrales para la producción económica y abundante de agua dulce, un recurso que empieza a ser más valioso cada año.
Se han identificado casi un centenar de países que podrían aprovecharla. Es más "abundante" en los países tropicales, donde sus aguas profundas mantienen un diferencial de unos 20ºC respecto a la superficial.
Las plantas OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) pueden producir, además de electricidad, agua dulce, SWAC o agua fría para aire acondicionado (especialmente útil en los países tropicales) y acuicultura marina (piscifactorías, al concentrar minerales y nutrientes). Combiando todos estos usos alcanzar la rentabilidad de una gran planta puede ser mucho más factible.
Se han identificado casi un centenar de países que podrían aprovecharla. Es más "abundante" en los países tropicales, donde sus aguas profundas mantienen un diferencial de unos 20ºC respecto a la superficial.
Las plantas OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) pueden producir, además de electricidad, agua dulce, SWAC o agua fría para aire acondicionado (especialmente útil en los países tropicales) y acuicultura marina (piscifactorías, al concentrar minerales y nutrientes). Combiando todos estos usos alcanzar la rentabilidad de una gran planta puede ser mucho más factible.
https://www.mmt.se/news-media/mmt-contracted-for-an-exciting-offshore-pilot-project-in-martinique/
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| Recreación de la plataforma flotante OTEC del proyecto NEMO - DCNS |
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| Recreación de la plataforma OTEC de 100 MW de KRISO Plataforma flotante octogonal de 4,700 toneladas, con cuatro cubiertas de 35 m de altura, que se situará a 6 km de la costa, a una profundidad de 1300 m. Una tubería de 1,2 m de diámetro bombeará el agua desde una produndidad de 1000 m |
Energía de las corrientes marinas, oceánicas o fluviales
El potencial mundial de la energía de las corrientes oceánicas es inmenso. Citando el artículo de Wikipedia, "Un informe de 2006 del Departamento de Interior de los Estados Unidos calcula que la captura de sólo una milésima parte de la energía disponible en la corriente del Golfo, ofrecería 21000 veces más energía que las cataratas del Niágara..." Por supuesto, mejor sería no tocar mucho una corriente de la que depende el clima relativamente cálido de Europa. Sin embargo hay muchos otros lugares con enormes "reservas" de energía marina; por ejemplo, el potencial de energía en el estrecho de Gibraltar, con más de 6000 GW de potencia disponible, sería suficiente como para cubrir el consumo eléctrico de la Unión Europea.
En los pocos estudios realizados hasta la fecha se han obtenido datos de densidad energética variables pero claramente superiores a las medias de energía eólica (en algunos casos el doble o tripe de energía por metro cuadrado), a lo que se ha de sumar el importante factor de constituir un flujo y dirección practicamente constantes, por lo que no será necesario acumular la energía para contrarestar las fluctuaciones de producción, ni diseñar sistemas de dirección variable.
Las principales ventajas de este tipo de energía (además de la predecibilidad y constancia de la energía producida), son:
- su capacidad / densidad de energía (por la densidad del agua, que permite generar con corrientes de 2 m/s la misma potencia que una turbina eólica con vientos de 18 m/s)
- al contrario que las turbinas eólicas, son inmunes a las tormentas (al estar bajo el agua)
- sus costes de inversión y mantenimiento son relativamente bajos
En los pocos estudios realizados hasta la fecha se han obtenido datos de densidad energética variables pero claramente superiores a las medias de energía eólica (en algunos casos el doble o tripe de energía por metro cuadrado), a lo que se ha de sumar el importante factor de constituir un flujo y dirección practicamente constantes, por lo que no será necesario acumular la energía para contrarestar las fluctuaciones de producción, ni diseñar sistemas de dirección variable.
Las principales ventajas de este tipo de energía (además de la predecibilidad y constancia de la energía producida), son:
- su capacidad / densidad de energía (por la densidad del agua, que permite generar con corrientes de 2 m/s la misma potencia que una turbina eólica con vientos de 18 m/s)
- al contrario que las turbinas eólicas, son inmunes a las tormentas (al estar bajo el agua)
- sus costes de inversión y mantenimiento son relativamente bajos
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| Diferentes tipos de turbinas de energía Tidal, o de corrientes de agua (oceánica o fluvial) |
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| https://bluesharkpower.eu/marine-energy/ |
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| Captura de la página de Tocardo Tidal Power |
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| Test de turbina de OpenHydro |
Energía geotérmica
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| La energía geotérmica puede ser empleada para mucho más que unos fantasticos baños termales |
Según el Banco Mundial, el potencial geotérmico (de alta temperatura, capaz de generar electricidad mediante ciclos de turbina), en todo el mundo es de unos 80 GW. Pero aparte de la energía geotérmica de alta temperatura (entre 150 y 400ºC), la importancia de la geotérmica temperaturas medias y bajas, aprovechable directamente como fuente de calor, es mucho mayor. Y si tenemos en cuenta la de muy baja temperatura, aprovechable con o sin bomba de calor para calefacción (y aire acondicionado) el potencial es gigantesco.
A Enero de 2017 24 países producen electricidad con energía geotérmica, sumando una capacidad instalada de 13,270 MW. Con proyectos en desarrollo por aproximadamente 14,165 MW, la capacidad se podría más que doblar en los próximos años.
http://www.piensageotermia.com/actualizacion-capacidad-geotermica-instalada-a-nivel-global-13-270-mw/
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| Planta geotérmica Cerro Pabellón, situada a 4500 m sobre el nivel del mar, en el desierto de Atacama (Chile) |
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| Planta geotermal de Ngatamariki, en Nueva Zelanda, de 82 MW |
Grandes redes de energía renovable con sistemas de acumulación integrada
- Eólica off-shore en el Mar del Norte
El North Sea Wind Power Hub es un proyecto escalable de desarrollo de un gigantesco hub de energía eólica que para 2040 prevee haber instalado una potencia de entre 70 y 150 GW, conectando y suministrando energía a países colindantes al Mar del Norte (Holanda, Dinamarca, Bélgica, Alemania, Noruega, Gran Bretaña, ... ), contará con islas artificiales y un sistema de acumulación energética mediante conversión a gas (Power2Gas, P2G o PtG), lo cual, unido a la red de interconexión, podrá compensar la intermitencia de producción propia de la energía eólica.
TenneT Netherlands, TenneT Germany, Energinet, Gasunie y Port of Rotterdam unieron fuerzas para desarrollar un sistema eléctrico europeo a gran escala para la energía eólica marina en el Mar del Norte. Los socios del consorcio North Sea Wind Power consideran que el proyecto es una importante vía alternativa posible de un despliegue coordinado internacionalmente para lograr la transición de energía verde y lograr el Acuerdo de París. Al desarrollar el proyecto Eje de energía eólica del Mar del Norte, el consorcio se esfuerza por hacer que la transición energética sea viable y asequible. En el centro de la visión está la construcción de uno o más centros en una ubicación adecuada en el Mar del Norte con interconectores a los países limítrofes del Mar del Norte. Todo el sistema puede funcionar como un centro de transporte de energía eólica, un centro de interconexión a los países conectados, un centro de trabajo para desarrolladores eólicos marinos y una ubicación para posibles soluciones de Energía a Gas.
Con el despliegue de energía eólica a gran escala y uno o varios centros en el Mar del Norte, las soluciones de conversión y almacenamiento como P2G podrían ayudar a equilibrar y estabilizar la transmisión de energía a los mercados en tierra, limitando las inversiones en interconectores.
También es probable que P2G conduzca a un caso de negocio mejorado para los parques eólicos marinos conectados a un hub, ya que la producción de energía pico podría usarse para la conversión en lugar de venderse a un precio de mercado bajo o incluso recortada debido a posibles restricciones de interconexión.
Los costos de transmisión de energía y almacenamiento a largo plazo en forma de gas son actualmente considerablemente más bajos por unidad de energía que si la energía se transmite y se almacena en forma de electricidad. La combinación de las fortalezas de los sistemas de suministro de energía y gas podría proporcionar un impulso al uso del hidrógeno y podría potencialmente ser llevado a tierra a través de la infraestructura de gas en alta mar existente.
https://www.nbcnews.com/mach/science/world-s-biggest-wind-farm-would-have-its-own-artificial-ncna839106
- Grandes proyectos de energía solar en el Norte de Africa
Desde que se desarrolló lo suficiente la tecnología para producir energía eléctrica a partir de energía solar se empezó a especular con la posibilidad de aprovechar los desiertos para ello, pues la radiación solar recibida en estas regiones (por su latitud, ausencia de días nublados y atmósfera limpia) es muy superior a la media de los países de centro Europa. Por otra parte se ha calculado la superficie teórica necesaria para proveer de energía eléctrica al planeta (o a la Unión Europea) mediante energía solar, lo cual es un ejercicio demasiado simplificador, pues entran en juego demasiadas variables, pero al menos da una orientación relativa. Si se superpone esta superficie con la de un solo gran desierto, como el del Sahara, el más cercano a la UE, pareciera que es un área bastante pequeña y asumible.
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| Ver mapas actualizados en http://landartgenerator.org/blagi/wp-content/uploads/2009/08/AreaRequired1000.jpg |
Desertec se proyectó para proveer de energías renovables (especialmente solar) a Europa a partir de la energía de los países del Norte de Africa y de la peninsula arábiga. Se estudió para ello un sistema de transmisión de energía eficiente para largas distancias, así como tecnologías de acumulación de energía a gran escala para evitar la intermitencia en la producción, que en algunos casos dependían de la propia planta solar, pues ya existen varias soluciones basadas en acumular calor a alta temperatura mediante sales fundidas o arena, suficiente para mantener la generación eléctrica durante las horas nocturnas.
Que fué mal con Desertec?
Proyectos
Desertec - Desierto del Sahara http://www.desertec.org/
Desert Industrial Initiative http://dii-desertenergy.org/
Desert Industrial Initiative http://dii-desertenergy.org/
Tunur - Túnez http://www.nurenergie.com/tunur/
MedGrid - Mediterráneo http://www.medgrid-psm.com/en/ (abandonado?)
Artículo crítico en Rebelión.org Proyecto Desertc ¿Acaparamiento de fuentes de energía renovable? http://www.rebelion.org/noticia.php?id=196925
Si una central hidroeléctrica pudiera ser "reversible", es decir, volver a llenarse del agua descargada mediante energía excedentaria o producida mediante aerogeneradores (u otras energías renovables) obtendríamos una forma de almacenar económicamente grandes cantidades de agua. En realidad, no es necesario un gran desnivel, pero si un gran volumen de agua, por lo que esta solución está condicionada a las características del terreno, pero en muchos lugares con agua abundante es una solución viable y relativamente económica.
Comercio de electricidad / redes internacionales
Al desarrollar redes que comunican países y regiones más amplias se facilita la optimización del uso de la energía producida, por lo que la energía renovable puede aprovecharse más fácilmente, o se requiere de una acumulación a más corto plazo. Un diseño de las redes que contemple un uso optimizado en función de un gran número de variables, en un área o región lo más amplio posible, no sólo añade seguridad de suministro, sino que facilita la integración de un porcentaje mucho mayor de energías renovables de tipo intermitente.
Reciclaje de energía
El reciclaje de energía consiste en emplear tecnologías de revalorización energética para hacer de la energía excedentaria (normalmente energía térmica de baja temperatura) algo útil, ya sea después de subir el nivel de temperatura (mediante una bomba de calor), o bien aprovechando directamente el calor de baja temperatura para calefacción de distrito o invernaderos; también convertir el calor en frío (mediante enfriadoras de absorción), producir agua dulce mediante desalación térmica, etc. También puede tratarse de sistemas a escala más pequeña, como los recuperadores de calor de la ventilación de los edificios, o sistemas integrados en procesos o motores que recuperan parte del calor (de los humos de escape o del circuito de refrigeración, por ejemplo) para producir calor o frío útil para algún sistema auxiliar.
En cierto modo, algunos sistemas eficientes están reciclando la energía, como es el caso de una central de gas de ciclo combinado (que produce energía eléctrica mediante una turbina de gas y con los gases de escape de alta temperatura de ésta también genera electricidad mediante una turbina de vapor), o la cogeneración (que aprovecha la fracción térmica para algo útil, como un proceso industrial, calefacción de distrito o refrigeración por absorción).
Factor 4 (mejoras en eficiencia)
Factor cuatro significa multiplicar por cuatro la "productividad de los recursos" al duplicar simultáneamente la riqueza y reducir a la mitad el consumo de recursos. El concepto fue introducido en 1998, en el libro Factor 4, escrito por L. Hunter Lovins y Amory Lovins y Ernst von Weizsäcker.
Esta estrategia implica utilizar los recursos más eficientemente, pero procurando no caer en la paradoja de Jeavons (de la eficiencia), lo que significa que no es suficiente con promover las soluciones tecnológicas, sino que se han de complementar con una estrategia político económica que tenga en cuenta las externalidades y los efectos sociales y medioambientales a más largo plazo que los planes económicos convencionales.
Una estrategia inteligente ha de considerar conjuntamente todos los recursos, no únicamente los energéticos.
Para alcanzar un factor 4 (o 10, como intentan en Japón) desde una posición de partida determinada, se han de combinar estrategias de ahorro, eficiencia, reciclaje energético, así como de uso intensivo de los recursos (de poco serviría un autobús super-eficiente si circula casi siempre vacío).
Me atrevería a decir que tenemos a nuestra disposición más energía de la que jamás -verdaderamente- necesitaremos. No creo en absoluto que nuestro problema sea la escasez (de energía) sino -si acaso- de recursos, y que una oferta mucho mayor y mejor distribuida de energía barata resultaría en un desastre medioambiental y de agotamiento y tensiones por acceder al resto de recursos: alimentos, minerales, agua, espacio, etc. para satisfacer lo más inagotable: el humano deseo de “más” , "mejor" o ·"diferente" (dinero, cosas, poder, experiencias, hijos, ... ). La sobrepoblación, el descontrol de residuos, incremento desmesurado de movimiento de personas y mercancías, etc.; todo ello es consecuencia directa de la combinación de dos circunstancias: nuestros instintos humanos (con nuestra peculiar inteligencia, con sus puntos ciegos y autoengaño) combinados con la capacidad de disponer de abundante energía mediante la tecnología. Nuestra mayor escasez quizá sea la de empatía y capacidad de ponernos de acuerdo en los asuntos más fundamentales, los que atañen a nuestra supervivencia como especie.
Todo esto posiblemente pueda interpretarse como que no necesitemos más formas de producir energía que resulten tan extremadamente peligrosas o sucias (como la nuclear o la del carbón) y que combinando eficiencia en la producción, reducción en el consumo, uso inteligente de la energía para los fines adecuados, inter-conexión de redes, energías renovables contínuas y acumulación de energía, podemos disponer de mucho más de lo realmente necesario.
Artículo crítico en Rebelión.org Proyecto Desertc ¿Acaparamiento de fuentes de energía renovable? http://www.rebelion.org/noticia.php?id=196925
Biomasa: energía solar condensada
Aunque la leña, el carbón vegetal y los restos de cutivos de cereal (paja) ya se empleaban desde tiempos remotos, disponiendo así de energía solar acumulada, actualmente la biomasa puede aprovecharse de otras formas, ya sea para producir electricidad como biocombustibles válidos para automoción. Las principales formas modernas de aprovechamiento de la biomasa serían: biogas (metano) del compostaje de restos agrícolas, de la industria alimentaria y fracción orgánica de las basuras, metano de los purines ganaderos, biodiesel y etanol, bombustibles de algas y microalgas.
Sistemas de acumulación energética a gran escala
Aunque ya sería suficiente con las energías renovables de tipo constante disponibles, así como las grandes plantas integradas en redes con sistemas de acumulación propios, existen actualmente varias tecnologías que permiten acumular energía a gran escala, más algunas más que se estan desarrollando y estarían disponibles en breve.
A las baterías "convencionales", como las de la imagen superior, se añaden otras baterías y soluciones basadas en tecnologías completamente distintas, cuyo coste decrece con la economía de escala, además de soportar un uso más intenso y una vida útil mayor.
Volantes de inercia (flywheels)
Estos sistemas de acumulación, basados en el principio de conservación de la energía del momento de inercia de una gran maas cilíndrica girando sobre su eje a miles de revoluciones por minuto, se beneficia de los avances en las tecnologías de vacío y levitación magnética, que permiten reducir al mínimo la resistencia y fricción, ofreciendo una solución de acumulación a corto plazo, suficiente para mejorar el aprovechamiento de algunas tecnologías de energía renovable muy fluctuantes
Amber Kinetics http://amberkinetics.com/ Stornetic https://stornetic.com/ Velkess http://www.velkess.com/flywheel.html Beacon Power http://beaconpower.com/
Super-condensadores
Los super-condensadores son acumuladores de energía eléctrica, de estado sólido, que a diferencia de las baterías acumulan o ceden la energía muy rapidamente, siendo útiles en vehículos eléctricos, ya sean en híbridos (para recuperar energía de la frenada) como en buses urbanos, pues pueden recargar en las paradas, en muy poco tiempo. Pueden emplearse combinadamente con baterías. También son útiles en redes eléctricas o para el aprovechamiento de energías renovables como la de las olas, que entrega energía de modo muy poco contínuo, pero en cantidades grandes.
http://www.maxwell.com/images/documents/PowerGrid_CaseStudies_3001287_EN_1.pdf http://www.ioxus.com/english/applications/renewable-energy/ https://www.skeletontech.com/
Sistemas hidrostáticos
Muchas tecnologías de acumulación energética se basan en acumular (subir) una gran masa de agua a una altura (energía potencial) para convertirla nuevamente en energía cuando se requiera. Es el caso de las presas reversibles (hidroeléctrica de bombeo) que se expone más abajo. Sin embargo, se han propuesto sistemas que emeplean el agua como fluido, pero no como masa-peso; es el caso de el sistema Gravity de Heindl Energy, que emplea una masa de rocas, más densa que el agua, para ejercer presión con su peso sobre un pistón situado sobre un cilindro lleno de agua.
Gravity Storage https://heindl-energy.com/
A las baterías "convencionales", como las de la imagen superior, se añaden otras baterías y soluciones basadas en tecnologías completamente distintas, cuyo coste decrece con la economía de escala, además de soportar un uso más intenso y una vida útil mayor.
Baterías líquidas / baterías redox de flujo
https://nanoflowcell.com/
https://www.essinc.com/energy-storage-products/
https://www.thyssenkrupp-uhde-chlorine-engineers.com/en/products/redox-flow-battery/
http://www.vionxenergy.com/products/
http://www.h2aec.com/eng/sub/product/product01.php
http://www.gec.com.cn/root/web/index.php
Pila de combustible recargable / batería de flujo
http://www.zincnyx.com/products/
Volantes de inercia (flywheels)
Estos sistemas de acumulación, basados en el principio de conservación de la energía del momento de inercia de una gran maas cilíndrica girando sobre su eje a miles de revoluciones por minuto, se beneficia de los avances en las tecnologías de vacío y levitación magnética, que permiten reducir al mínimo la resistencia y fricción, ofreciendo una solución de acumulación a corto plazo, suficiente para mejorar el aprovechamiento de algunas tecnologías de energía renovable muy fluctuantes
Amber Kinetics http://amberkinetics.com/ Stornetic https://stornetic.com/ Velkess http://www.velkess.com/flywheel.html Beacon Power http://beaconpower.com/
Super-condensadores
http://www.maxwell.com/images/documents/PowerGrid_CaseStudies_3001287_EN_1.pdf http://www.ioxus.com/english/applications/renewable-energy/ https://www.skeletontech.com/
Sistemas hidrostáticos
Muchas tecnologías de acumulación energética se basan en acumular (subir) una gran masa de agua a una altura (energía potencial) para convertirla nuevamente en energía cuando se requiera. Es el caso de las presas reversibles (hidroeléctrica de bombeo) que se expone más abajo. Sin embargo, se han propuesto sistemas que emeplean el agua como fluido, pero no como masa-peso; es el caso de el sistema Gravity de Heindl Energy, que emplea una masa de rocas, más densa que el agua, para ejercer presión con su peso sobre un pistón situado sobre un cilindro lleno de agua.
Gravity Storage https://heindl-energy.com/
Aire comprimido submarino
Otra forma de acumular energía es mediante el aire comprimido. A los sitemas "clásicos" de aprovechar minas abandonadas u otros "huecos" subterráneos, se han sumado soluciones nuevas, como el aire comprimido subacuático (o submarino) que aprovecha la presión de las profundidades del litoral para comprimir grandes volúmenes de aire de forma segura y económica.
https://www.fst.com/news/2018/underwater-energy-storage https://www.greentechmedia.com/articles/read/toronto-hydro-pilots-worlds-first-offshore-compressed-air-energy-storage#gs.p4Rwe7o https://www.greentechmedia.com/articles/read/toronto-hydro-pilots-worlds-first-offshore-compressed-air-energy-storage#gs.p4Rwe7o
Otra forma de acumular energía es mediante el aire comprimido. A los sitemas "clásicos" de aprovechar minas abandonadas u otros "huecos" subterráneos, se han sumado soluciones nuevas, como el aire comprimido subacuático (o submarino) que aprovecha la presión de las profundidades del litoral para comprimir grandes volúmenes de aire de forma segura y económica.
https://www.fst.com/news/2018/underwater-energy-storage https://www.greentechmedia.com/articles/read/toronto-hydro-pilots-worlds-first-offshore-compressed-air-energy-storage#gs.p4Rwe7o https://www.greentechmedia.com/articles/read/toronto-hydro-pilots-worlds-first-offshore-compressed-air-energy-storage#gs.p4Rwe7o
Aire comprimido líquido (enfriado)
https://arstechnica.com/science/2018/06/liquid-air-energy-storage-the-latest-new-battery-on-the-uk-grid/
https://www.sintef.no/en/latest-news/air-could-be-the-worlds-next-battery/
Hidrógeno
El hidrógeno energético no es ni una idea nueva ni una forma de energía renovable, sino un "vector" energético, es decir, un elemento intermedio que permite la acumulación de energía, no solo renovable, sino también de la excedentaria de la red (como la noctuna). La electrolisis no es la única forma de producir hidrógeno a partir de electricidad (u otras formas de energía).
El hidrógeno puede emplearse para producir electricidad mediante pilas de combustible o turbinas, o bien como combustible en motores de combustión.
https://www.arranged.be/en/energy-systems/wind-hydrogen-solutions/
https://www.arranged.be/editor/files/conceptional-fact-sheet-dualtower-wind-aug2018-1.pdf http://www.itm-power.com/product/hgas https://www.hydrogenics.com/hydrogen-products-solutions/energy-storage-fueling-solutions/power-to-gas/ https://www.protononsite.com/energy-storage https://innovation.engie.com/en/engie-tomorrow/hydrogen?gclid=Cj0KCQjw6fvdBRCbARIsABGZ-vSkNtWQejSuIvzEtd-Hr4mXdS37f0RR4QLQmeozPmRxriST2kD4Ge0aAgA7EALw_wcB https://www.youtube.com/watch?time_continue=146&v=0KfGtrG8beg
El hidrógeno puede emplearse para producir electricidad mediante pilas de combustible o turbinas, o bien como combustible en motores de combustión.
https://www.arranged.be/en/energy-systems/wind-hydrogen-solutions/
https://www.arranged.be/editor/files/conceptional-fact-sheet-dualtower-wind-aug2018-1.pdf http://www.itm-power.com/product/hgas https://www.hydrogenics.com/hydrogen-products-solutions/energy-storage-fueling-solutions/power-to-gas/ https://www.protononsite.com/energy-storage https://innovation.engie.com/en/engie-tomorrow/hydrogen?gclid=Cj0KCQjw6fvdBRCbARIsABGZ-vSkNtWQejSuIvzEtd-Hr4mXdS37f0RR4QLQmeozPmRxriST2kD4Ge0aAgA7EALw_wcB https://www.youtube.com/watch?time_continue=146&v=0KfGtrG8beg
Hidroeléctrica de bombeo (hidroeléctrica reversible)
Si una central hidroeléctrica pudiera ser "reversible", es decir, volver a llenarse del agua descargada mediante energía excedentaria o producida mediante aerogeneradores (u otras energías renovables) obtendríamos una forma de almacenar económicamente grandes cantidades de agua. En realidad, no es necesario un gran desnivel, pero si un gran volumen de agua, por lo que esta solución está condicionada a las características del terreno, pero en muchos lugares con agua abundante es una solución viable y relativamente económica.
Otras estrategias
Comercio de electricidad / redes internacionales
Al desarrollar redes que comunican países y regiones más amplias se facilita la optimización del uso de la energía producida, por lo que la energía renovable puede aprovecharse más fácilmente, o se requiere de una acumulación a más corto plazo. Un diseño de las redes que contemple un uso optimizado en función de un gran número de variables, en un área o región lo más amplio posible, no sólo añade seguridad de suministro, sino que facilita la integración de un porcentaje mucho mayor de energías renovables de tipo intermitente.
Reciclaje de energía
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| Bomba de calor de absorción Broad |
En cierto modo, algunos sistemas eficientes están reciclando la energía, como es el caso de una central de gas de ciclo combinado (que produce energía eléctrica mediante una turbina de gas y con los gases de escape de alta temperatura de ésta también genera electricidad mediante una turbina de vapor), o la cogeneración (que aprovecha la fracción térmica para algo útil, como un proceso industrial, calefacción de distrito o refrigeración por absorción).
Factor 4 (mejoras en eficiencia)
Factor cuatro significa multiplicar por cuatro la "productividad de los recursos" al duplicar simultáneamente la riqueza y reducir a la mitad el consumo de recursos. El concepto fue introducido en 1998, en el libro Factor 4, escrito por L. Hunter Lovins y Amory Lovins y Ernst von Weizsäcker.
Esta estrategia implica utilizar los recursos más eficientemente, pero procurando no caer en la paradoja de Jeavons (de la eficiencia), lo que significa que no es suficiente con promover las soluciones tecnológicas, sino que se han de complementar con una estrategia político económica que tenga en cuenta las externalidades y los efectos sociales y medioambientales a más largo plazo que los planes económicos convencionales.
Una estrategia inteligente ha de considerar conjuntamente todos los recursos, no únicamente los energéticos.
Para alcanzar un factor 4 (o 10, como intentan en Japón) desde una posición de partida determinada, se han de combinar estrategias de ahorro, eficiencia, reciclaje energético, así como de uso intensivo de los recursos (de poco serviría un autobús super-eficiente si circula casi siempre vacío).
El problema no es (ni ha sido nunca) la escasez de energía
Me atrevería a decir que tenemos a nuestra disposición más energía de la que jamás -verdaderamente- necesitaremos. No creo en absoluto que nuestro problema sea la escasez (de energía) sino -si acaso- de recursos, y que una oferta mucho mayor y mejor distribuida de energía barata resultaría en un desastre medioambiental y de agotamiento y tensiones por acceder al resto de recursos: alimentos, minerales, agua, espacio, etc. para satisfacer lo más inagotable: el humano deseo de “más” , "mejor" o ·"diferente" (dinero, cosas, poder, experiencias, hijos, ... ). La sobrepoblación, el descontrol de residuos, incremento desmesurado de movimiento de personas y mercancías, etc.; todo ello es consecuencia directa de la combinación de dos circunstancias: nuestros instintos humanos (con nuestra peculiar inteligencia, con sus puntos ciegos y autoengaño) combinados con la capacidad de disponer de abundante energía mediante la tecnología. Nuestra mayor escasez quizá sea la de empatía y capacidad de ponernos de acuerdo en los asuntos más fundamentales, los que atañen a nuestra supervivencia como especie.
Todo esto posiblemente pueda interpretarse como que no necesitemos más formas de producir energía que resulten tan extremadamente peligrosas o sucias (como la nuclear o la del carbón) y que combinando eficiencia en la producción, reducción en el consumo, uso inteligente de la energía para los fines adecuados, inter-conexión de redes, energías renovables contínuas y acumulación de energía, podemos disponer de mucho más de lo realmente necesario.
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