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Día Mundial de la Tierra 2014: Ciudades Verdes

Las celebraciones del Día Mundial de la Tierra de este año se centran en las “Ciudades verdes”, según la ONU las ciudades deben evolucionar hacia unas ciudades más sostenibles y dicha evolución se debe dar a un mayor ritmo. Esta celeridad se debe a que las ciudades están muy pobladas, 50% de los habitantes de la Tierra están en las ciudades, y además también hay que tener en cuenta que los efectos del cambio climático se están notando cada vez más.

La ONU considera que dicha evolución debe estar dirigida a fomentar las energías renovables y la eficiencia energética en tres ámbitos como son la edificación, la energía y el transporte.

El objetivo de la campaña “Ciudades verdes” es generar un movimiento a nivel mundial durante los próximos dos años para acelerar esta transición hacia ciudades más verdes ayudando de esta forma a reducir la huella de carbono de las ciudades.

Ciudades_Verdes
Fuente: Asociación Blue Planet

En el vídeo oficial de la campaña podemos ver que plantean poder elegir entre dos opciones:

  • Seguir como estamos, es decir, seguir utilizando energías contaminantes o no poner las medidas adecuadas para tener unos edificios más eficientes.
  • Pasar a tener Greener Cities en las que se usan distintas energías renovables, los edificios son más eficientes y las redes inteligentes cobren un mayor protagonismo en la gestión de los recursos.

Creo que está muy claro el paso que debemos dar para conservar lo que nos rodea y mejorar nuestra calidad de vida en las ciudades, por este motivo deberíamos exigir a nuestros gobiernos que nuestras ciudades sean «Ciudades verdes».

Las energías renovables no son solo eólica y solar

Cuando oímos hablar de energías renovables casi siempre se nos viene a la mente la energía eólica y la energía solar, ya sea fotovoltaica o termosolar, y posiblemente cada vez más la biomasa, por lo menos esas son las más conocidas o de las que oímos más en los medios de comunicación.

En estos días que me he puesto un poco más seria en relación a la legislación he podido leer en el Documento Básico de Eficiencia Energética (DB-HE), del Código Técnico de Edificación (CTE), una clasificación bastante amplia de lo que se denomina “energía procedente de fuentes renovables no fósiles”, esta clasificación procede de la transposición de la Directiva 2009/28/CE relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables.

La clasificación de energías renovables que encontramos en esta directiva es:

Energía eólica Energía hidráulica
Energía solar Biomasa
Energía aerotérmica Biogás
Energía geotérmica Energía hidrotérmica y Energía undimotriz
Energía procedente de gases de vertedero Energía procedente de gases de depuración

Como podéis ver la lista es bastante amplia, para no extenderme mucho me voy a centrar solo en tres tipos de energías renovables, las que considero que pueden ser menos conocidas.

Energias_renovables

 

Energía aerotérmica

Según la Directiva 2009/28/CE, la energía aerotérmica se define como la energía que está almacenada en forma de calor en el aire ambiente. Esta energía se utiliza para calentar o enfriar las estancias. Los equipos que capturan dicha energía son las bombas de calor aerotérmicas, estas bombas de calor necesitan un aporte de energía para funcionar, ya sea eléctrica u otra energía auxiliar.

El siguiente esquema explica muy bien su funcionamiento y el porcentaje de energía que se necesita para tener unos buenos resultados.

Energia_aerotermica
Energía Aerotérmica / Fuente: Presentación Jornadas Técnicas “Foro Clima”

 

Gases de vertedero

Según el Real Decreto 1481/2001, por el que se regula la eliminación de residuos mediante depósito en vertedero, se define gases de vertedero como todos los gases que se generen a partir de los residuos vertidos. Este gas, denominado biogás, está compuesto principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (C02) y es el producto de la fermentación anaerobia de los residuos.

El biogás se capta mediante unos pozos equipados con tubos perforados para la extracción del gas y un sistema de canalización que lo lleva hasta una estación de tratamiento pasando después a los grupos motor-transformador que lo transforman en energía eléctrica limpia, esta energía a su vez puede ser vertida a la red eléctrica o se puede autoconsumir. Además de conseguir electricidad se puede obtener calor al aprovechar el calor que se genera en el motor, este calor se utiliza para procesos industriales, para calefacción e incluso para la producción de frío.

Biogas_vertedero
Biogás de vertedero / Fuente: Guascor

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Gases de plantas de depuración

Como producto del tratamiento de las aguas residuales se obtienen los fangos, que debido al aumento de plantas depuradoras y las restricciones medioambientales tiene cada vez menos salidas. Uno de las soluciones es su valorización energética mediante digestión anaeróbia, dicha digestión, como ocurre con los residuos de los vertederos, da lugar a  biogás con un alto porcentaje de metano y dióxido de carbono.

Una planta de este tipo tiene dos partes principales: la instalación de biogás y la planta de cogeneración. La instalación de biogás está formada por digestores en los que se realiza la fermentación y se recoge el gas que se almacena en un gasómetro. Los digestores están conectados entre sí y a su vez a un gasómetro. En el caso de la planta de cogeneración se da la transformación de gas en energía eléctrica o calor. La energía eléctrica es utilizada en los procesos de depuración y si hay excedente se vierte a la red. La energía térmica de los motores se utiliza para mantener la temperatura de los digestores y para el secado de los fangos.

Biogas_EDAR
Biogás de planta de depuración / Fuente: Guascor

Como he comentado al principio la variedad de energías renovables que tenemos es muy amplio aunque muchas de ellas son menos conocidas al producir menos energía o al utilizarse para autoconsumo. Se deberían considerar todas estas energías renovables para llegar a tener un sistema eléctrico 100% renovable. Tanto las empresas como los institutos de investigación están llevando a cabo grandes proyectos de I+D para poder obtener energía limpia o por lo menos que contaminen muy poco, la gran parte de los proyectos se centran en buscar una mayor eficiencia en las tecnologías que ya se están utilizando o descubrir nuevas formas de obtener energía de fuentes renovables.

Si las políticas energéticas se centraran en las energías renovables se conseguiría una mayor independencia energética, un desarrollo sostenible, se crearían un gran número de puestos de trabajo y además nuestra salud y el medio ambiente lo agradecerían.

Almacenamiento de energía: Central Hidroeléctrica de Bombeo

En los últimos años mi interés por conocer todo lo relacionado con la producción y gestión de la energía ha ido a más, ahora casi siempre estoy buscando cosas nuevas que aprender o simplemente intento mantenerme al día sobre dicho sector. Un tema que tenía pendiente, y que me creaba una cierta curiosidad, era saber cómo se almacena la energía.

He hecho varios amagos por leer sobre el tema pero casi siempre terminaba leyendo sobre otros temas, al final ha sido a principios del mes de octubre cuando he tenido la oportunidad de ponerme al día gracias a una jornada organizada por la Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid (Fenercom). En este jornada se hablo exclusivamente del almacenamiento de energía y qué tecnologías se están utilizando para conseguir un mayor éxito en dicho almacenaje. Tanto las presentaciones de los ponentes como la guía que me dieron me han ayudado a tener una base y poder profundizar en el tema de una forma más centrada.

Guia_almacenamiento_energia
Para descargar la guía pincha la imagen

Partiendo de que uno de los grandes problemas a los que se enfrentan los sistemas de suministro energético es la dificultad (y el coste) de almacenamiento energético durante los periodos de baja demanda, los grandes productores han buscando la forma de almacenarla para después utilizarla durante los picos de demanda. Algunas de las tecnologías que se están utilizando son:

  • Centrales hidroeléctricas reversibles o de bombeo
  • Vehículo eléctrico
  • Materiales de cambio de fase para almacenar la energía térmica
  • Almacenarla en forma de hidrógeno
  • Geotermia
  • Volante de inercia

Cada una de las tecnologías tiene unas características particulares que las hacen adecuadas para unas condiciones u otras pero la que me interesa, y en la que quiero profundizar, es la tecnología de almacenamiento en centrales hidroeléctricas reversibles o de bombeo.

La tecnología de almacenamiento de energía por bombeo es la más madura de todas, se ha utilizado desde los años veinte. Se basa en almacenar energía mediante el bombeo de agua desde un embalse inferior o río hasta un embalse superior. El desnivel adecuado que se debe de dar entre los dos embalses para que dicha tecnología sea eficiente debe de ser de al menos 100 m.

Central de bombeo
Central hidroeléctrica de bombeo / Fuente: UNESA

El bombeo del agua del embalses inferior al superior se da en las horas valle, es decir por la noche, de esta forma se utiliza la energía sobrante para hacer funcionar la turbina y así subir el agua y almacenar la energía. Durante el día, cuando la demanda de electricidad es mayor, la central actúa como una central hidroeléctrica convencional, el agua del embalse superior cae por la galería de conducción hasta la central donde se encuentra el generador y los transformadores que pasar la energía mecánica a energía eléctrica que a su vez es transportada a los hogares e industrias por las líneas de transporte.


Animación del funcionamiento de una Central Hidroeléctrica de bombeo

Hay dos tipos de centrales de bombeo según su funcionamiento:

  • Centrales de bombeo puro: en este caso es necesario bombear previamente el agua desde la presa inferior hasta la superior, para posteriormente producir energía eléctrica.
  • Centrales de bombeo mixta: en estas centrales se puede producir energía eléctrica con o sin bombeo previo. Cuando hay excedentes de agua la central funcionará como una central convencional, teniendo la posibilidad también de almacenar energía mediante bombeo desde la presa inferior a la superior.

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El almacenamiento de energía por medio de bombeo tiene unas ciertas ventajas y desventajas que son:

Ventajas:

  1. Eficiencia de almacenamiento de energía del 70%
  2. Requiere bajo mantenimiento
  3. Solución de larga duración

Inconvenientes:

  1. Limitaciones geográficas
  2. Elevado coste de la instalación hidráulica y de los equipos hidráulicos, eléctricos y cañerías
  3. Elevado coste en redes de transporte o distribución
  4. Fuerte impacto ambiental por la construcción de las presas

Esta tecnología está muy extendida al ser una de las formas de almacenamiento más consolidadas, podemos encontrar proyectos de almacenamiento de energía por bombeo en China, Japón, Estados Unidos y en algunos países europeos. En el caso de España existen más de 24 centrales hidráulicas de bombeo:

  • 16 de bombeo mixto con una potencia instalada de 2.500 MW
  • 8 de bombeo puro, con una potencia total de 5.000 MW. Algunas de las centrales más destacables son, la central La Muela I en el río Júcar con una potencia instalada de 628 MW y la reciente inaugura La Muela II, también situada en el río Júcar.

En el caso de La Muela II, construida en Cortes de Pallás (Valencia), destacar que es la Central Hidráulica más grande de Europa con un depósito de 23 Hm3 y una potencia de 840 MW, si sumamos a esta potencia la de La Muela I dan un total de 1.468 MW, capaz de atender la demanda eléctrica de cerca de medio millón de hogares al año. La energía que se utiliza para bombear el agua en La Muela II procede de la Central Nuclear de Cofrentes. En el siguiente video podéis ver dónde está la instalación y cual es su funcionamiento.

Los sistemas de almacenamiento de energía son muy importantes porque además de permitir almacenar la energía de cualquier sistema de generación permiten la integración de las energías renovables. La tecnología que tiene un mayor beneficio de estos sistemas de almacenamiento es la energía eólica, el almacenamiento permite resolver la mayoría de los problemas ligados a la generación eólica.

Con esta breve explicación del almacenamiento de energía y con la ayuda de la guía que os he facilitado podéis comenzar a investigar sobre un tema tan interesante como es el almacenamiento de la energía. Espero que os haya despertado la curiosidad.

Hasta la próxima!!