Recursos energéticos relacionados con la atmósfera

              Las llamadas energías renovables, en un sentido estricto, son generadas por el Sol. Sabemos que de la energía solar que incide sobre la atmósfera terrestre solamente una pequeña parte alcanza la superficie de nuestro planeta y, por tanto, es susceptible de aprovechamiento. Pero además, su aprovechamiento presenta ciertas dificultades que la diferencian y distinguen de otras fuentes energéticas:

• Energía muy dispersa y variable . Varía en función de la latitud, la estacionalidad...
• Energía intermitente. Hace referencia a las variaciones producidas por la sucesión día-noche, la nubosidad..., lo cual junto con su dispersión, plantea serios problemas para optimizar los sistemas de aprovechamiento de la energía solar, ya que en la actualidad ningún sistema es suficientemente eficaz para el almacenamiento de la energía solar producida.
• Gran superficie de captación. La utilización a gran escala de la energía solar obliga a sistemas de captación de gran superficie, con una amplia ocupación de terrenos y un impacto sobre el paisaje importante.

              En la actualidad los sistemas más utilizados son el fototérmico y el fotovoltaico.

a) Sistema fototérmico . Se trata de captar la energía radiante, calentando un fluido, generalmente aceite, de forma que en otro lugar podamos aprovechar su energía interna.   Cuando el fluido capta energía, está
en un recipiente que tiene algunas características especiales. El líquido circula por unos tubos pintados de negro situados sobre una superficie también pintada de negro, ya que el negro absorbe la energía luminosa y la transforma en calor. Todo el conjunto está tapado con un vidrio a fin de que se produzca efecto invernadero, que como ya sabemos, consiste en que el vidrio permite el paso de la radiación solar, pero impide la salida de la mayor parte de la radiación emitida por el propio colector.

             La electricidad se obtiene en las centrales térmicas solares, en las que unos espejos concentran la luz solar sobre un depósito en cuyo interior hay un fluido capaz de acumular y transportar el calor. Este fluido se conduce a un generador de vapor, que mueve las turbinas y produce electricidad. Para optimizar la producción, los espejos colectores son capaces de moverse y cambiar de orientación siguiendo el movimiento del sol.

Plataforma solar térmica de Tabernas

Esquema de una central termoeléctrica solar de tipo torre

b) Sistema fotovoltaico . Transforma directamente la energía luminosa en eléctrica debido al efecto fotovoltaico, según el cual, cuando incide la radiación solar sobre un semiconductor, origina en él un movimiento de electrones que da lugar a una diferencia de potencial en sus extremos generándose una corriente eléctrica.

              La sustancia semiconductora más utilizada es el silicio. Los aparatos que llevan a cabo esta conversión reciben el nombre de células fotovoltaicas. Este sistema de obtención de electricidad presenta dos inconvenientes: por un lado, los cristales de silicio han de tener unas especiales características de pureza, y por otro, esa pureza los encarece significativamente.

             Esta energía se almacena en acumuladores para disponer de energía eléctrica fuera de las horas de luz o en días nublados.

  Un inconveniente que hay que considerar deriva del impacto visual ocasionado al paisaje, así como el que se genera al instalar los sistemas de captación de energía sobre el suelo, ya que la sombra que proyectan, unida al sistema de montaje, ocasiona pérdidas de vegetación, fertilidad del suelo...

Esquema de una central fotovoltaica

           Las aplicaciones más frecuentes y con mayor futuro de la energía solar son, entre otras:

a) Usos domésticos. Estos sistemas se utilizan para la producción de agua caliente sanitaria, calefacción, climatización de piscinas, invernaderos, secaderos...

b) Aplicaciones remotas. Se refieren a aquellos casos en que es necesario el uso de electricidad en lugares no habitados donde el consumo es pequeño. Casos típicos son los repetidores de radio y televisión, radiofaros, balizas, señales en carreteras, cargadores de batería para los teléfonos móviles...

c) Usos rurales. Tiene que competir con el mercado del grupo electrógeno convencional, barato pero sometido a la servidumbre del transporte de combustible, que en muchos lugares del área rural puede ser caro, y cuya menor fiabilidad, ruidos..., hacen poco atractivo su uso. También puede utilizarse en aplicaciones de riego y en muchas tareas mecánicas (molienda, forja...).

d) Grandes centrales. El uso de grandes centrales fotovoltaicas estará asociado a la evolución de la tecnología fotovoltaica, al coste de los materiales y a las condiciones climáticas, así como a la competitividad relativa de cada solución.

e) Aplicaciones integradas. Los sistemas fotovoltaicos se emplean en teléfonos de emergencia en autopistas, calculadoras, dispositivos de señalización terrestres y marítimos, satélites espaciales,...

Huerta solar

           Una huerta solar, huerto solar o campo solar es un recinto o espacio en el que pequeñas instalaciones fotovoltaicas de diferentes titulares comparten infraestructuras y servicios. 

Rendimiento de un huerto solar

            Como cálculo aproximado, cabe mencionar que con una hectárea de huerta solar (incluidos paneles, centros de transformación, inversores, caminos de acceso, vallado...) se puede suministrar la energía que consumen 100 familias.

            Se estima que para una instalación de 100 kW, la producción económica puede variar entre 60.000 y 70.000 euros, dependiendo de la radiación solar. La inversión se puede autofinanciar con los propios ingresos, entre 10 y 15 años dependiendo de la carga financiera. Suelen contar con diferentes ventajas fiscales y administrativas tendentes a apoyar la implantación de estas instalaciones.

Planta de energía solar fotovoltaica

Evolución del concepto de huerta solar

   El concepto de huerta solar está evolucionando hacia el concepto de Red de Productores o Electranet. ELECTRANET es una combinación de la libertad democrática de Internet aplicada a la energía eléctrica, es decir una red libre de productores de energía, por supuesto energía autóctona, renovable y más limpia. Las huertas solares, las cubiertas de paneles, las plantas de biomasa, los parques eólicos y cualquier iniciativa privada tiene derecho de acceso a la red eléctrica y esto ya tiene un soporte jurídico a nivel europeo.

                   La actual economía, dominada por un reducido grupo de grandes productores de energía, se está transformando hacia la libertad de producción energética gracias al derecho de acceso a la red eléctrica por cualquier persona siempre que cumpla los niveles de seguridad requeridos.

               Hoy en día las huertas solares comprenden un negocio muy rentable ya que obliga a las compañías eléctricas de la nación a comprar toda la energía que tiene procedencia fotovoltaica. Hay que destacar que la inversión de la energía eléctrica solar es una de las pocas inversiones que genera beneficios desde el primer día de su instalación, además integra beneficiosos planes de instalación y comprende importantes ventajas fiscales.

3.2 ENERGÍA EÓLICA: VENTAJAS E INCONVENIENTES

            El aprovechamiento del viento para generar energía es casi tan antiguo como la civilización. La primera y la más sencilla aplicación fue la de las velas para la navegación.

            En el S.XX el hombre comienza a utilizar la energía eólica para producir electricidad para autoabastecimiento de pequeñas instalaciones. En la década de los noventa comienza el desarrollo de esta energía cuando se toma conciencia de la necesidad de modificar el modelo energético basado en los combustibles fósiles y la energía nuclear, por los problemas que estos causan al medio ambiente.

             En los últimos diez años del S.XX y, gracias a un desarrollo tecnológico y a un incremento de su competitividad en términos económicos, la energía eólica ha pasado de ser de una utopía a una realidad que se consolida como alternativa futura y, de momento complementaria, a las fuentes contaminantes.

            Aerogenerador es el nombre que recibe la máquina empleada para convertir la fuerza del viento en electricidad. El aerogenerador de eje horizontal, empleado mayoritariamente en el parque eólico español, consta de las siguientes partes básicas:

• El rotor , que incluye el eje y las palas, generalmente tres.
• La góndola , dónde se sitúan el generador eléctrico, los multiplicadores y los sistemas hidráulicos de control, orientación y freno. En la parte exterior lleva un anemómetro y una veleta conectados a un sistema informático que permite orientar la góndola según la dirección del viento dominante.
• La torre , es tubular, y puede tener hasta 50m de altura, ya que la velocidad del viento aumenta con la altura.

     Los principales problemas para su explotación son su aleatoriedad (el viento puede cambiar de dirección y de intensidad en unas horas) y su dispersión, además de que existe el problema del almacenamiento de la corriente eléctrica producida, que también encarece y dificulta su utilización.

            Actualmente se utilizan aeroturbinas de diversas potencias según las instalaciones, bien sean aisladas o agrupadas formando los llamados “parques eólicos”.

             Un parque eólico es, por tanto, una agrupación de aerogeneradores que se utilizan generalmente para la producción de energía eléctrica.

             Los parques eólicos se pueden situar en tierra o en el mar (offshore), siendo los primeros los más habituales, aunque los parques offshore han experimentado un crecimiento importante en Europa en los últimos años.

             El número de aerogeneradores que componen un parque es muy variable, y depende fundamentalmente de la superficie disponible y de las características del viento en el emplazamiento. Antes de montar un parque eólico se estudia el viento en el emplazamiento elegido durante un tiempo que suele ser superior a un año. Para ello se instalan veletas y anemómetros. Con los datos recogidos se traza una rosa de los vientos que indica las direcciones predominantes del viento y su velocidad.

 Los parques eólicos proporcionan diferente cantidad de energía dependiendo de las diferencias sobre diseño, situación de las turbinas, y por el hecho de que los antiguos diseños de turbinas eran menos eficientes y capaces de adaptarse a los cambios de dirección y velocidad del viento.

Parque eólico en el mar (offshore)                                                                      Parque eólico en tierra