Archivo de la categoría: Energías Renovables

Las energías renovables son la solución para mejorar el medio ambiente al ser energías limpias que no emiten gases de efecto invernadero. La variedad de energías renovables es bastante grande al poder utilizar gran parte de las fuentes de energía naturales, como es el sol, el aire, el agua, el calor de la tierra, …

Energía Geotérmica

Al igual que las demás energías renovables la energía geotérmica contribuye a que los países sean cada vez más autosuficientes al producir su propia energía y además reducen el uso de combustibles contaminantes como son el petróleo, el carbón y en menor medida el gas. Pero, ¿qué es la energía geotérmica?

Definición

Según el Consejo Europeo de Energía Geotérmica (EGEC), la energía geotérmica es la energía almacenada en forma de calor por debajo de la superficie sólida de la Tierra. Engloba el calor almacenado en rocas, suelos y aguas subterráneas, cualquiera que sea su temperatura, profundidad y procedencia, no incluyendo el calor contenido en masas de agua superficiales, continentales o marinas.

La energía geotérmica es una de las fuentes de energía renovables menos conocidas pero es uno de los recursos energéticos que tiene el hombre más importantes, después del sol, al estar a la disposición de la humanidad para ser aprovechado cumpliendo los criterios de sostenibilidad.

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Central Geotérmica de Nesjavellir (Islandia) / Autor: Gretar Ívarsson

Las zonas donde se obtiene energía geotérmica y se explota este recurso energético son los yacimientos geotérmicos, zonas de la corteza terrestre donde hay materiales permeables que retienen el agua y le transmiten su calor. En función de la temperatura del fluido geotermal se pueden distinguir diferentes tipos de yacimientos.

Tipos de yacimiento

  • Yacimientos de alta temperatura: tiene temperaturas superiores a los 150º C, el vapor de agua generado de forma natural que se obtiene de estos yacimientos es el que se puede utilizar para obtener energía eléctrica de una forma constante, fiable y económicamente rentable. La producción de dicha electricidad es muy parecida a la que se da en las centrales termoeléctricas convencionales.
  • Yacimientos de rocas calientes secas: este tipo de yacimientos se caracterizan por tener rocas impermeables a alta temperaturas sin fluido termal. La forma de poder aprovechar el calor es fracturando la roca caliente e inyectando un fluido que vuelve a la superficie con una temperatura elevada pudiéndose así utilizar en la producción de electricidad.
  • Yacimientos de media temperatura: su temperatura varia entre 100 y 150º C. También se puede producir electricidad pero en este caso se necesita un fluido de intercambio que tenga menor punto de ebullición (fluido orgánico) que al evaporarse mueva la turbina y genere la electricidad.
Yacimientos-geotermicos
Tipos de Yacimientos Geotérmicos / Fuente: Fenercom
  • Yacimientos de baja temperatura: en estos casos el agua está por debajo de los 100ºC. Estos yacimientos están destinados exclusivamente a uso térmico. Estos tipos de yacimientos son más frecuentes y se encuentran en amplias zonas de la corteza terrestre.
  • Yacimientos de recursos geotérmicos* de muy baja temperatura: su temperatura es menor a 30º C. Estos yacimientos están en casi toda la corteza terrestre debido a que el subsuelo es capaz de almacenar el calor que recibe del Sol en su parte más superficial y mantener una temperatura constante prácticamente durante todo el año a partir de los 10 metros de profundidad. Esta energía se puede utilizar para la climatización de las viviendas y edificios mediante bombas de calor geotérmicas.

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Usos de la energía geotérmica

  • Generación eléctrica: hay algunas zonas de la tierra que de forma natural producen vapor o tienen una temperatura tan elevada que favorece la formación de vapor y este se aprovecha para generar electricidad.
  • Uso térmico: este es el uso más común de aprovechamiento de la energía geotérmica. Se puede utilizar para piscinas climatizadas, calefacción y refrigeración, producción de agua caliente sanitaria (ACS), acuicultura y aplicaciones agrícolas (invernaderos y calentamiento de suelos) e industriales (extracción de minerales y secado de alimentos y maderas).
Instalaciones-geotermicas
Tipos de instalaciones geotérmicas en viviendas / Fuente: Fenercom

Ventajas de la energía geotérmica

  • Económicamente competitiva respecto de otras fuentes energéticas al ser una fuente de energía local y los costes de mantenimiento son muy reducidos.
  • Disminuye la dependencia energética de los combustibles fósiles y de otros recursos no renovables.
  • Es un sistema de gran ahorro económico y energético.
  • El área de terreno que se necesita para la planta geotérmica por megavatio es menor que otro tipo de plantas.
  • Las emisiones de CO2 son inferiores a las que se emitirían para obtener energía por combustión. Puede llegar a ser nula cuando se reinyecta el agua, haciéndola circular en circuito cerrado por el exterior.
  • Asegura la regularidad en el abastecimiento al no depende de las condiciones climatológicas, de la estación anual, del momento del día ni del viento.
  • La diversidad de temperaturas de los recursos geotérmicos permite un gran número de posibilidades de utilización.
  • Es una energía que podemos encontrar en todo el mundo, dependiendo de la zona se obtendrán distintos niveles de temperatura pero se considera que las técnicas existentes hoy en día permiten un desarrollo planetario de la energía geotérmica.

 Desventajas de la energía geotérmica

  • En yacimientos secos a veces se han producido microseísmos al enfriarse de forma brusca las piedras calientes.
  • No se puede transportar.
  • Aunque esta energía la podemos encontrar en todo el mundo surge el problema de que no en todos sitios se puede poner una central geotérmica.
  • Puede haber emisiones tóxicas, por problemas de funcionamiento de la central se puede dar el caso que se liberen al ambiente sustancias como arsénico, amoniaco o ácido sulfhídrico.

Leyendo todo la anterior se puede concluir que la energía geotérmica es una buena solución a añadir al mix de energías renovables que se utilizan en la producción de energía, ya sea eléctrica o térmica, al ser una energía local, ecológica y eficiente, ¿vosotros/as estáis de acuerdo conmigo?

* Recurso geotérmico: proporción del calor desprendido del interior de la tierra que en las condiciones de desarrollo tecnológico en cada momento permitan su aprovechamiento en condiciones económicas adecuadas.

 Fuente: IDAE / Fenercom

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.

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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!!