Todo lo que deberías saber sobre las energías renovables

Hace unos días nos llegó una noticia sobre la hazaña llevado a cabo en Portugal con respecto a las energías renovables.

Y es que, durante cuatro días, toda la electricidad consumida en el estado luso provino exclusivamente de energías renovables. Curiosamente, no se trató de algo planeado, sino de una convergencia de condiciones meteorológicas favorables que llevó a que las estaciones solares y éolicas y las presas usadas para generar energía hidráulica se encontraran en un momento idóneo para funcionar a pleno rendimiento.

Esto ha llevado a que el tema de las energías renovables esté en boca de todo el mundo, por lo que nosotros también hemos aprovechado para realizar un reportaje sobre ellas, en el que os contamos en qué consisten, tanto las más conocidas como algunas de las que se están comenzando a investigar.

¿Qué son las energías renovables?

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Como sabéis, las energías renovables son aquellas que provienen de fuentes que se pueden renovar a corto plazo. Esto se debe a que los combustibles fósiles normalmente utilizados, como el petróleo o el carbón, sí que pueden renovarse, pero tardan millones de años en hacerlo, por lo que su disponibilidad podría agotarse bajo un gran aumento de la demanda.

Pero ésta no es la única gran ventaja de las energías renovables; ya que, al derivar de procesos naturales, si su uso se extendiera disminurían mucho los niveles de contaminación ambiental.

Energía solar

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La radiación electromagnética del Sol es una de las fuentes de energía naturales en cuyo uso se están consiguiendo más avances en los últimos años. Por lo general, su aprovechamiento se lleva a cabo a través de dos tipos de dispositivos, que son los paneles fotovoltaicos y los colectores solares térmicos.

Paneles fotovoltaicos

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Esos paneles, formados por unidades llamadas células fotovoltacias, aprovechan la energía procedente del Sol para obtener electricidad, aprovechando un fenómeno conocido como efecto fotovoltaico.

De ese modo, cuando un fotón procedente de la luz del Sol incide sobre un material semiconductor, como el silicio, se arranca un electrón, que deja un hueco en el átomo del que ha escapado.

A continuación, este hueco lo ocupa otro electrón procedente de las capas más profundas del material, generando una diferencia de carga entre la zona con mayor número de electrones, que tendrá carga negativa, y la zona con menos, cuya carga será positiva. Esto se puede aprovechar conectando ambas zonas a través de un cable, de modo que se producirá un flujo de electrones que darán lugar a la corriente eléctrica.

Colector solar térmico

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Estos colectores son dispositivos usados para captar las radiaciones del Sol y transformarlas en energía térmica. De ese modo, se conseguirán dos grandes aplicaciones.

Por un lado están los colectores de baja temperatura, que normalmente se utilizan en sistemas domésticos de calefacción y agua caliente sanitaria.

Por otro lado, también es frecuente el uso de colectores de alta temperatura, cuyo uso se basa en una serie de espejos que concentran la energía solar para producir vapor de agua capaz de mover una turbina que se usará para generar energía eléctrica.

Energía eólica

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La energía éolica es la que se obtiene a partir del viento. Como sabéis, los dispositivos utilizados para aprovechar este tipo de energía son los molinos, que han cambiado mucho desde que Don Quijote de la Mancha los confundiera con gigantes hasta nuestros días, en los que se alzan majestuosamente en las grandes extensiones de tierra que ocupan las actuales centrales eólicas.

También ha variado mucho su utilidad; ya que, mientras que entonces se usaban para moler los cereales necesarios para elaborar la harina, hoy en día su principal aplicación es la producción de electricidad a partir de aerogeneradores.

Estos aerogeneradores aprovechan la energía cinética procedente de las corrientes de aire y la transforman en energía mecánica, a través de hélices, o eléctrica, con la ayuda de alternadores. Estos alternadores, a su vez, deben contener un sistema de sincronización que favorezca que se sincronicen la frecuencia de la corriente generada y la de la red.

Por lo general, este tipo de dispositivos se suelen instalar en zonas costeras, llanuras continentales o áreas montañosas, ya que son las regiones en las que las condiciones del viento son más favorables.

Energía hidráulica

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La energía hidráulica es la que se obtiene de la energía cinética o potencial procedente de las corrientes de agua y las mareas.

Del mismo modo que ocurría con los molinos de viento, la explotación rural de la energía hidráulica a través del aprovechamiento del agua de los ríos es algo que lleva realizándose desde hace siglos, aunque no tiene en absoluto nada que ver con las centrales hidroeléctricas de la actualidad, consistentes en una turbina hidráulica que pasa el agua procedente de la caída entre dos niveles del cauce hasta un alternador en el que se genera la electricidad.

Otra opción quizás menos común, pero también bastante frecuente es la usada en arroyos de gran desnivel, en los que se hace pasar el agua por una tubería cerrada con una turbina en su base. En este caso el agua se recogerá en una presa y será la diferencia de altura la que genere la energía potencial (energía resultante de la posición de un cuerpo).

Aunque la ausencia de emisiones de compuestos contaminantes llevan a este tipo de energía a formar parte de las conocidas como energías renovables, lo cierto es que también se debe tener en cuenta el gran impacto medioambiental que supone, ya que la necesaria construcción de presas lleva a inundar grandes extensiones de terreno, además de generar modificaciones en el caudal de los ríos y la calidad de su agua.

Energía geotérmica

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Este tipo de energía, un poco menos conocida que las anteriores, es la que procede de calor del interior de la Tierra, cuya temperatura sube a medida que se va aumentando la profundidad.

Para su aprovechamiento se utilizan tres tipos de yacimientos; que pueden ser de agua caliente, secos o géiseres, y sus aplicaciones también pueden ser muy variadas, ya que van desde la obtención de energía eléctrica hasta la refrigeración, pasando por su aprovechamiento directo en forma de calor para instalaciones de calefacción.

Energía procedente de la biomasa

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Todas las energías de las que os he hablado hasta ahora se están extendiendo cada vez más, en  un intento por salvar al planeta sustitutyendo oras fuentes no renovables más contaminantes.

Sin embargo, suelen presentan una serie de inconvenientes importantes, ya que su rendimiento depende enormemente de las condiciones meteorológicas y, además, requieren la explotación de grandes extensiones de terreno para poder generar cantidades de energía suficientemente apreciables. 

Por eso, es necesario el estudio de otras fuentes alternativas de energía, como las procedentes de la biomasa, en las que se aprovechan algunos procesos metabólicos de los seres vivos.

Algunos ejemplos de estas nuevas alternativas son los siguientes:

Obtención de electricidad a partir de la orina

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¿Qué hay más natural y más renovable que la orina? Nosotros mismos las producimos, por lo que no necesitamos ningún generador externo, de modo que sería una alternativa poco contaminante y muy barata. ¿Pero en qué consiste?

Para su puesta a punto es necesaria la intervención de bacterias que, al encontrarse en un ambiente carente de oxígeno, pasarán a descomponer la orina para obtener energía. Esto dará lugar a un flujo de electrones, que se aprovecharán del mismo modo que en una pila convencional, colocando un ánodo y un cátodo en los extremos.

Esto además se ha visto mejorado en las últimas investigaciones realizadas al respecto con la adición de un catalizador de glucosa y ovoalbúmina y un nuevo cátodo, elaborado a partir de tela de cabón y alambre de titanio. Todo ello ha dado lugar a un abaratamiento de los costes y una mayor eficiencia del proceso, aunque aún falta mucho por mejorar para que este proceso pueda sustituir a los métodos convencionales.

Generación de electricidad a partir de las plantas

agricultura cultivo

Otras verdaderas expertas en la producción de su propia energía son las plantas; por lo que una empresa, llamada Plant-e, propuso hace poco más de un año la implantación de un mecanismo de obtención de energía basado en la utilización de la glucosa que las plantas producen como reservas durante la fotosíntesis.

Y es que si las plantas se mantienen bajo condiciones óptimas, no necesitan la glucosa restante, por lo que ésta se podría utilizar para la obtención de energía. Para ello, estos científicos redirigen la biomasa obtenida hasta un sustrato que contiene electrodos, en los que ésta se rompe en protones y electrones generadores de electricidad.

Por otro lado, nos encontramos con un proyecto similar basado en la inducción de la fotosíntesis por parte de una planta en sentido contrario. De ese modo, la biomasa que se genera en la dirección normal podrá reutilizarse para producir energía útil.

Es una técnica que aún se encuentra en investigación, aunque resulta muy prometedora, ya que podría suponer una forma de obtención de energía fácil, barata, limpia y renovable.

Celdas solares biológicas, la convergencia de dos fuentes de energía

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Si ya os hemos hablado de la obtención de energía a partir de las radiaciones del sol y del aprovechamiento de la metabolización de la orina por parte de las bacterias, imaginad un proceso que hace converger lo mejor de ambos mecanismos.

En esto se basan las celdas solares biológicas, que aúnan el procedimiento de las células fotovoltaicas de las que os hablé al principio con el poder energético del metabolismo bacteriano.

Para ello, el semiconductor típico de las células fotovoltaicas que os comenté se acopla a la cadena de transporte de electrones de ciertas bacterias verdes fotosintéticas, que también tienen la capacidad de captar fotones procedentes de la luz solar para la producción de energía.

De momento, una placa con 60 células biológicas fotovoltacias sólo ha dado lugar a la obtención de 0’00003726 vatios de potencia, pero los científicos que investigan en este área son optimistas y esperan poder perfeccionar la técnica para que en algún momento pueda implantarse en nuestra vida diaria.

Como veis, la investigación de las energías renovables aún tiene mucho que decir y, de hecho, es posible que pronto todos podamos repetir la hazaña de Portugal, aunque lo bueno sería que el hecho no se restrinja sólo a cuatro días, sino que se pueda implementar de forma cotidiana.

¿Quién sabe? Quizás en un futuro toda la energía que consumamos proceda de estas últimas fuentes de energía vivas de las que os he hablado.