Diseño de las turbinas eólicas

Desde los años 80 se ha consolidado de manera importante el diseño de las turbinas eólicas. La mayoría de las turbinas comerciales hoy día funcionan con un eje horizontal con tres palas colocadas a igual distancia. Éstas se conectan a un rotor desde el que se transfiere la energía a través de un multiplicador hasta un generador que van encerrados en un alojamiento denominado góndola. Algunas turbinas excluyen el multiplicador y utilizan accionamiento directo. La electricidad se canaliza por la torre hasta un transformador y por último hasta la red eléctrica local.

Las turbinas eólicas pueden operar a velocidades del viento de 3-4 metros por segundo hasta unos 25 m/s. Se limita su potencia a altas velocidades del viento con un sistema de regulación de pérdida de sustentación o “stall“ – reduciendo la salida de potencia – o de regulación por cambio del ángulo de paso – cambiando el ángulo de las palas para que no ofrezcan resistencia al viento. El sistema de regulación por cambio del ángulo de paso es el método más utilizado. Las palas también pueden girar a una velocidad constante o variable, permitiendo esta última que la turbina se adapte más al cambio de velocidad del viento.

Las principales objetivos del diseño de la tecnología eólica de hoy día son:

• una gran productividad en emplazamientos de mucho y poco viento

• compatibilidad con la red eléctrica

• rendimiento acústico

• rendimiento aerodinámico

Energía eólica

Durante los últimos 20 años, la energía eólica se ha convertido en la fuente de energía de mayor crecimiento. Hoy día existe una sofisticada industria de producción a gran escala de turbinas eólicas que utiliza una tecnología eficiente, económica y fácil de instalar. Las turbinas tienen un tamaño desde unos pocos kW hasta más de 5.000 kW, con algunas de más de 100m de altura. Una turbina eólica grande puede producir suficiente electricidad para unos 5.000 hogares. Un buen parque eólico de alta mar hoy día puede estar formado sólo por unas cuantas turbinas y ser capaz de producir hasta varios cientos de MW.

Las reservas mundiales de viento son enormes, capaces de generar más electricidad de la demanda total del mundo, y se encuentra bien distribuida en los cinco continentes. Pueden instalarse turbinas eólicas no sólo en las zonas costeras más ventosas, sino también en países sin costas, como regiones centrales de Europa del Este, el centro de Norteamérica y de Sudamérica y Asia central. La fuerza del viento en el mar es incluso más productiva que en tierra, por lo que se fomenta la instalación de parques eólicos de alta mar con cimentaciones en el lecho marino. En Dinamarca, un parque eólico construido en 2002 utiliza 80 turbinas para producir suficiente electricidad para una ciudad entera con una población de 150.000 personas.

Las turbinas eólicas más pequeñas pueden producir energía en zonas que no tienen acceso a la electricidad. Esta energía puede utilizarse directamente o almacenarse en baterías. Se están desarrollando nuevas

tecnologías para el uso de la energía eólica para edificios en ciudades con alta densidad de población.

Panel solar plano

sistema de aire acondicionado solar

Los refrigeradores solares utilizan energía térmica para producir refrigeración y/o deshumidificar el aire de una manera similar a la de un refrigerador o sistema de aire acondicionado convencional. Esta aplicación es perfectamente adecuada para energía solar térmica, ya que la demanda de refrigeración es casi siempre mayor cuando hace más calor. La refrigeración solar ha probado con éxito su funcionamiento y en un futuro cabe esperar su uso a gran escala

agua caliente solar para uso doméstico y calentamiento de edificios

La producción de agua caliente para uso doméstico es la aplicación más común. Dependiendo de las condiciones y de la configuración del sistema, la energía solar puede cumplir con la mayoría de los requisitos de agua caliente de un edificio. Sistemas más grandes pueden a su vez suplir una parte importante de las necesidades energéticas para calefacción. Existen dos tipos principales de tecnologías:

• tubos de vacío: el absorbedor situado en el interior del tubo de vacío absorbe la radiación del sol y calienta el líquido del interior. La radiación adicional se recoge desde el reflector situado tras los tubos. Independientemente de la posición del ángulo del sol, la forma redonda del tubo de vacío permite que llegue hasta el absorbedor, e incluso en un día nublado, cuando la luz proviene de diferentes ángulos a la vez, el colector del tubo de vacío puede ser aún efectivo.

• paneles planos: se trata básicamente de una caja con una tapa de cristal que se monta en el tejado como un tragaluz. Dentro de la caja se montan una serie de tubos de cobre con aletas de cobre. Toda la estructura se encuentra recubierta de una sustancia negra para capturar los rayos solares, y estos rayos calientan una mezcla de agua y anticongelante que circula desde el colector hasta la caldera del edificio.

colectores termosolares

Los sistemas de colectores termosolares se basan en un principio de hace siglos: el sol calienta el agua contenida en un depósito oscuro. Las tecnologías termosolares en el mercado hoy día son eficientes y muy fiables y son capaces de crear energía para diversas aplicaciones: desde agua caliente para uso doméstico y calefacción en edificios residenciales y comerciales hasta calentamiento de piscinas, refrigeración solar, calor para procesos industriales y la desalinización de agua potable.

Cilindro parabólico/receptor central o torre solar/disco parabólico

centrales de concentración de energía solar (CSP)

Las plantas de concentración de energía solar (CSP), denominadas también centrales termosolares, producen electricidad de forma bastante similar a las centrales convencionales. La diferencia es que obtienen su energía concentrando la radiación solar y convirtiéndola en vapor o gas a alta temperatura para accionar una turbina o un motor. Se utilizan espejos de gran tamaño para concentrar la luz solar en una línea o un punto, y el calor acumulado se utiliza para generar vapor. Este vapor caliente, a alta presión, se emplea para accionar turbinas que generan electricidad. En las regiones bañadas por el sol, las plantas CSP pueden garantizar grandes cuotas de la producción de electricidad.

Para esta tecnología se necesitan cuatro elementos principales: un concentrador, un receptor, algún tipo de medio de transmisión o almacenamiento, y un conversor de electricidad. Pueden utilizarse diferentes sistemas, como combinaciones con otras tecnologías renovables y no renovables, pero las tres tecnologías termosolares más prometedoras

son:

• cilindro parabólica Se utilizan reflectores de espejo cilíndricos para concentrar la luz solar en tubos receptores térmicamente eficientes colocados en la línea focal del cilindro. Se hace circular un fluido de intercambio térmico, como un aceite térmico sintético, por estos tubos. Calentado a unos 400°C por acción de los rayos solares concentrados, este aceite es bombeado a través de una serie de intercambiadores térmicos para producir vapor super caliente que se convierte en energía eléctrica en un generador convencional de turbina de vapor que puede formar parte de un ciclo de vapor convencional o integrarse en un ciclo combinado de turbina de vapor y gas.

Ésta es la tecnología más avanzada, con 354 MWe de centrales conectadas a la red eléctrica del Sur de California desde los años 80 y

más de 2 millones de metros cuadrados de colectores cilindro parabólicos instalados en todo el mundo.

• receptor central o torre solar Se utiliza un conjunto circular de

helióstatos (grandes espejos de seguimiento individual) para concentrar la luz solar en un receptor central montado en la parte superior de una torre. Un agente intercambiador absorbe la radiación de alta concentración reflejada por los helióstatos y la convierte en energía

térmica para su uso en la generación de vapor super calentado que hará funcionar la turbina. Hasta la fecha se han utilizado diferentes medios de intercambio térmico como agua/vapor, sales fundidas, sodio líquido y aire. Si se emplea gas o aire a presión a temperaturas muy altas, de unos

1.000°C o superiores, como medio de transferencia térmica, pueden emplearse incluso para sustituir directamente al gas natural en una turbina de gas, aprovechándo la magnífica eficiencia (60%+) de los ciclos combinados modernos de gas y vapor.

Tras el aumento de capacidad de hasta 30 MW, los creadores de torres solares afirman que será posible construir centrales térmicas conectadas a la red de hasta una capacidad de 200 MWe. El uso de almacenamiento de calor aumentará su flexibilidad, y aunque se cree que las centrales con torres solares están más lejos de su comercialización que los sistemas cilindro parabólicos, ofrecen unas buenas perspectivas a largo plazo de grandes eficiencias en la conversión. Actualmente existen proyectos en desarrollo en España, Sudáfrica y Australia.

• antena parabólica Se utiliza un reflector en forma de disco para concentrar la luz solar en un receptor situado en su punto focal. El haz de radiación concentrado es absorbido en el receptor para calentar un fluido o gas (aire) a unos 750°C. Éste se utiliza después para generar electricidad en un pequeño pistón, un motor Stirling o una micro turbina, conectados al receptor.

El potencial de las antenas parabólicas estriba principalmente en el suministro descentralizado de energía y en el uso de sistemas remotos autónomos. Actualmente se encuentran en fase de desarrollo algunos proyectos en EEUU, Australia y Europa.

El Mapeo de Promotores de RSE 2012 se extiende a Bolivia

 La primera edición de esta herramienta fue publicada en 2007, con foco en Argentina y el apoyo de la Fundación Avina. La segunda edición, publicada en 2010, cubrió Argentina, Chile, Colombia, México y Promotores de incidencia latinoamericana, con el apoyo de la Fundación Carolina. La tercera edición, en 2012, alcanzó a Argentina, Bolivia, Chile, Colombia, Ecuador, México, Perú, Uruguay, Venezuela y promotores de incidencia latinoamericana, y cuenta con el apoyo de CAF y la Fundación Carolina, y el acompañamiento de la Fundación Avina.

Un comunicado de prensa, enviado de Argentina, detalla que el Mapeo de Promotores de Responsabilidad Social Empresarial (RSE) fue creado y dirigido por Mercedes Korin. El contenido que se publica de forma gratuita es una herramienta interactiva basada en una metodología rigurosa. Destacan que se ha convertido en un espacio de referencia para los interesados en la temática. La información se difunde en www.mapeo-rse.info. Recibe más de nueve mil visitas mensuales.

En el caso de Bolivia, se señala que el relevamiento significó la incorporación de 43 nuevos promotores de RSE. “La mayor presencia entre los Promotores de Bolivia está dada por las Organizaciones de la Sociedad Civil (OSC). Si bien las OSC constituyen el tipo de promotores con mayor presencia en el total de los países cubiertos por el mapeo, en Bolivia la proporción es considerablemente mayor”. Los Promotores de RSE son organizaciones que trabajan en diálogo con las empresas para desarrollar junto a éstas una cultura de gestión responsable. Abordan la RSE de un modo general o desde uno o varios dominios específicos (gobierno empresarial, prácticas laborales, consumidores y clientes, proveedores, medio ambiente e inversión social).

De un registro de 561 Promotores de RSE, 40% corresponde a los nuevos países relevados: Bolivia, Ecuador, Perú, Uruguay y Venezuela. El sitio también ofrece una biblioteca con 274 guías prácticas y estudios generados por los promotores de nueve países.

Entre el medio centenar de promotores en Bolivia están AmigaRSE, Pro-rural, AmCham Bolivia, Cainco, Consejo Boliviano de Negocios Inclusivos, Fundación Corporación Boliviana de RSE, IBCE, Ibnorca, las universidades, UPB, UCB, Univalle, UPSA, Unifranz, Instituto Sembrar y otros organismos con sede en el país como el BID, CAF y ONU.

Entre los documentos sobre el país, que se pueden bajar en PDF están: Situación de la RSE de la PyME en Bolivia. Estudio exploratorio en 20 PyMEs bolivianas de Fundes Bolivia; Guía para el comprador responsable de productos forestales de la WWF; y estudios de la Fundación Emprender y Banco Mundial. La mayoría son investigaciones realizadas en la última década.

“Proponemos una herramienta que, de manera objetiva, organice la información sobre el accionar de las entidades que promueven la RSE”, afirma Mercedes Korin, creadora del mapeo.

Impulsora del estudio

Mercedes Korin creó el Mapeo de Promotores de RSE en 2004 y desde entonces los dirige. Es Magíster en Sociología de la Cultura (UNSAM) y Licenciada en Ciencias de la Comunicación (UBA). Realizó trabajos para instituciones como el BID (entre otras publicaciones, es coautora de la Guía FOMIN de Aprendizaje de RSE en Pymes); Fundación Avina (junto con la cual es coautora del estudio En busca de la sostenibilidad); CAF; Fundación Carolina de España; la agencia de cooperación alemana InWent; el Ministerio de Desarrollo Social de Argentina; y Fundación Ecología y Desarrollo de España. La elaboración de la versión 2012 del mapeo contó con la participación de los consultores Cristian Pérez (coordinación técnica e investigación), Natalia Martínez (edición e investigación), Lina Niño (investigación) y Jenny Melo (colaboración en investigación). Del desarrollo tecnológico se ocupó Entornos Educativos y del diseño gráfico, Romina Romano.

tecnología fotovoltaica

Tipos de sistemas FV

• conectado a la red El tipo de sistema solar FV es el más popular para hogares y oficinas en el mundo industrializado. La conexión con la red eléctrica local permite vender a la compañía la electricidad sobrante. La electricidad se importa desde la red después durante las horas de oscuridad. Se utiliza un convertidor de voltaje para convertir la corriente continua producida por el sistema en corriente alterna para su empleo con aparatos eléctricos normales.

• soporte a la red También puede conectarse un sistema a la red eléctrica local como batería de refuerzo. La electricidad sobrante producida después de la descarga de la batería se vende a la red eléctrica. Es un sistema ideal para zonas donde no se garantiza un suministro eléctrico

fiable.

• aislada de la red Totalmente independiente de la red eléctrica, el sistema se conecta a una batería mediante un regulador de carga, que almacena la electricidad generada y actúa como la principal fuente de suministro eléctrico. Puede utilizarse un inversor para obtener corriente alterna y poder utilizarla en electrodomésticos usuales. Aplicaciones típicas aisladas de la red son las estaciones repetidoras para teléfonos móviles o la electrificación en zonas rurales. Para esta última se emplean pequeños sistemas solares domésticos (SHS) que cubren las necesidades básicas de electricidad, o mini-redes solares, que son sistemas de electricidad solar más grandes que producen electricidad para varios hogares.

• sistema híbrido Puede combinarse un sistema solar con otra fuente de energía (un generador de biomasa, una turbina eólica o un generador diesel) para garantizar un suministro constante de electricidad. Un sistema híbrido puede conectarse a la red, funcionar con autonomía o con soporte de la red eléctrica.

Energía solar (fotovoltaica)

Hay radiación solar más que suficiente en todo el mundo para satisfacer una elevada y creciente demanda de energía. La energía solar que llega a la superficie terrestre es suficiente para generar 2.850 veces más de la energía que se utiliza actualmente. A nivel general, cada metro cuadrado de la Tierra está expuesto a suficiente radiación solar para producir 1.700 kWh de energía cada año. La radiación media en Europa es de alrededor de 1.000 kWh por metro cuadrado, mientras que en Oriente Medio es de 1.800 kWh.

La tecnología fotovoltaica (FV) genera electricidad a partir de la luz. El secreto de este proceso es el uso de un material semiconductor que puede ser adaptado para liberar electrones, las partículas de carga negativa que son la base de la electricidad. El material semiconductor más utilizando en las células fotovoltaicas es el silicio, un elemento que se encuentra en la arena. Todas las células FV tienen al menos dos capas de este tipo de semiconductores, una con carga positiva y otra con carga negativa. Cuando la luz incide en el semiconductor, el campo eléctrico que se crea en la unión entre ambas capas hace que fluya electricidad. A mayor intensidad de la luz, mayor será el flujo de electricidad, aunque un sistema fotovoltaico no necesita luz solar potente para funcionar, ya que puede generar electricidad incluso en días nublados. El sistema solar FV difiere de un sistema solar basado en termocolectores (ver más abajo) donde los rayos del sol se utilizan para generar calor, empleado generalmente para obtener agua caliente en los hogares, calentamiento de piscinas, etc.

Las piezas más importantes de un sistema FV son las células, que representan los componentes básicos, los módulos que unen grandes cantidades de células en una unidad y, en algunos casos, los inversores utilizados para convertir la electricidad generada a una forma adecuada para el uso diario. Cuando se habla de una instalación FV de una capacidad de 3 kWp (pico), se refiere al rendimiento o salida del sistema bajo condiciones de prueba estándar, permitiendo la comparación entre diferentes módulos. En Europa central, un sistema de electricidad solar de 3 kWp, con una superficie aproximada de 27

metros cuadrados, podría producir suficiente energía para suplir las demandas de electricidad de un hogar concienciado con la energía.

Tecnologías para energía renovable

Las energías renovables incluyen diversas fuentes naturales que se renuevan constantemente, por lo que, a diferencia de los combustibles fósiles y del uranio, no se agotarán nunca. La mayoría de ellas derivan de los efectos del sol y de la luna en los esquemas climatológicos terrestres. También son limpias, no producen emisiones peligrosas ni contaminación asociadas con los combustibles “convencionales”. Aunque desde mediados del siglo pasado se utiliza la energía hidroeléctrica a escala industrial, la explotación seria de

otras fuentes de energía renovable tiene una historia más reciente.

Diseños de los reactores nucleares: evolución y seguridad

A principios de 2005 había 441 reactores nucleares operando en 31 países de todo el mundo. Aunque existen docenas de diferentes diseños y tamaños, podemos clasificarlos en tres categorías actualmente en uso o en periodo de desarrollo, que son: 

I Generación: prototipo de reactores comerciales desarrollado en los años 50 y 60 a partir de la modificación y la ampliación de los reactores

militares, utilizados en su origen para la propulsión de submarinos o para la producción de plutonio.

II Generación: principales diseños de reactores comerciales en funcionamiento en todo el mundo.

III Generación: Los reactores de III generación incluyen los denominados “Reactores avanzados”, tres de los cuales están funcionando en Japón y otros se encuentran en construcción o en proyecto. Se estima que se estén desarrollando unos 20 diseños diferentes?, la mayoría de los cuales son diseños “evolucionados” desarrollados a partir de los tipos de reactores de II generación con algunas modificaciones, pero sin la inclusión de cambios drásticos. Algunos de ellos representan enfoques más innovadores. Según la Asociación Nuclear Mundial, los reactores de III generación se caracterizan por:

• un diseño estándar para cada tipo para agilizar la concesión de licencias y reducir los costes de capital y el tiempo de construcción

• un diseño más sencillo y más robusto, facilitando su funcionamiento y haciéndolos menos vulnerables a roblemas de funcionamiento

• una disponibilidad y una vida útil mayores, generalmente de 60 años

• menos posibilidades de accidentes por fusión del núcleo

• impacto mínimo sobre el medio ambiente

• una mayor combustión para reducir el uso de combustible y la cantidad de residuos

• absorbentes consumibles (“venenos”) para aumentar la vida del combustible

Hasta qué punto atajan estos objetivos asuntos relacionados con los niveles de seguridad, y no sólo con la mejora económica, es algo que no queda del todo claro. el reactor de agua a presión europeo (EPR) ha sido desarrollado a partir de los diseños de II generación más recientes para su funcionamiento inicial en Francia y Alemania15. Sus objetivos son mejorar los niveles de seguridad – en especial, reducir hasta diez veces las probabilidades de accidentes graves, mitigar los efectos de un accidente grave limitando sus consecuencias a la misma instalación, y reducir costes. Pero, comparado con sus predecesores, el EPR presenta varias modificaciones que reducen sus márgenes de seguridad, como:

• Se ha reducido el volumen del edificio de contención del reactor simplificando la configuración del sistema de enfriamiento de emergencia del núcleo, y utilizando los resultados de nuevos cálculos que predicen menos formación de hidrógeno durante un accidente.

• Se incrementó un 15% la salida térmica de la central en relación con el modelo francés aumentando la temperatura del núcleo y permitiendo que las bombas principales del refrigerante funcionen a mayor capacidad y modificando los generadores de vapor.

• El EPR presenta menos trenes redundantes en los sistemas de seguridad que el reactor alemán de II generación.

Algunas otras modificaciones son aclamadas como importantes mejoras de seguridad, como la inclusión de un sistema de “colector del núcleo” para controlar un accidente de fusión. Y a pesar de los cambios acometidos, no existe garantía de que el nivel de seguridad del EPR represente una mejora significativa: la reducción de hasta diez veces de las probabilidades esperadas de fusión del núcleo no está probada, y existen serias dudas sobre el éxito de la mitigación y control de un accidente por fusión del núcleo con el concepto de

“colector del núcleo”.

Por último, actualmente se encuentran en periodo de desarrollo los reactores de IV generación con la idea de comercializarlos en 20-30 años.

Tecnología nuclear

La generación de electricidad a partir de energía nuclear implica la transferencia del calor producido mediante una fisión nuclear controlada hasta un generador de turbina de vapor convencional. La reacción nuclear tiene lugar dentro del núcleo contenido en una vasija de contención de diseño y estructura diferentes. El calor se elimina del núcleo por enfriamiento (gas o agua) y la reacción se controla con un elemento

“moderador”.

Durante las dos últimas décadas se ha producido en todo el mundo una ralentización general en la construcción de nuevas centrales nucleares consecuencia de una serie de factores: miedo a un accidente nuclear, tras los acontecimientos de Three Mile Island, Chernobil y Monju y una mayor concienciación sobre factores económicos y medioambientales, como la gestión de los residuos y las descargas radiactivas.

conclusiones

Las fuentes de energía renovable son ya una realidad, en muchos casos más económica, porque carece de los impactos medioambientales negativos asociados con el uso de los combustibles fósiles, su transporte y procesado. La energía renovable junto con la eficiencia energética y el ahorro energético son las técnicas que deben aumentar en todo el mundo, y NO el secuestro y almacenamiento del carbono, para frenar la principal causa del cambio climático, la quema de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas.

Greenpeace se opone al secuestro y almacenamiento de carbono (CCS) porque conduce a:

• amenazar la normativa global y regional vigente que regula la eliminación de residuos en el mar (en la columna de agua o en los fondos marinos).

• continuar o aumentar la financiación del sector de los combustibles fósiles, en detrimento de las energías renovables y la eficiencia energética.

• estancar las energías renovables, la eficiencia energética y la promoción del ahorro

• no promocionar las posibilidades de esta tecnología, en un futuro, como la principal solución del cambio climático, que llevaría al desarrollo de nuevas investigaciones sobre combustibles fósiles – especialmente las centrales de lignito y carbón, y al aumento de emisiones a corto y medio plazo

almacenamiento de carbono y objetivos de cambio climático

¿Puede contribuir el almacenamiento del carbono a los objetivos de reducción del cambio climático? Para evitar un cambio climático peligroso debemos reducir las emisiones de CO2 en el mundo en un 50% para 2050. Las centrales térmicas que almacenan CO2 están aún en fase de desarrollo

y sólo serán realidad dentro de 15 años como muy pronto, lo que significa que no tendrán una contribución importante a la protección del clima

hasta el año 2020 y son por tanto irrelevantes para los objetivos del

Protocolo de Kioto.

Tampoco es de gran ayuda el almacenamiento de CO2 para lograr el objetivo de reducción de un 80% para 2050 en los países de la OCDE. Si esta tecnología consigue estar lista para 2020, la mayoría de las nuevas centrales térmicas estarán acabando de ser modernizadas. En último caso sólo serviría para modernizar centrales térmicas existentes y para la captura de CO2 del

gas que sale de las chimeneas. Dado que la modernización de las centrales existentes es muy costosa, se necesitarían unos precios altos de los derechos de emisión de CO2 para que resultara rentable.

El uso del secuestro del CO2 incrementa también el precio de la electricidad generada a partir de combustibles fósiles. Aunque los costes de almacenamiento dependen de un gran número de factores, como la tecnología empleada para la separación, el transporte y el tipo de instalación para su almacenamiento, los expertos del Panel Intergubernamental de la ONU sobre Cambio Climático vaticinan unos costes adicionales del orden de entre 3,5 y 5,0 cént ?/kWh de energía. Dado que las modernas turbinas eólicas situadas en emplazamientos de vientos adecuados ya pueden competir, en cuanto a costes, con las centrales de carbón de nueva construcción, los costes serán con toda probabilidad el problema más importante. Esto significa que la tecnología de secuestro y almacenamiento del CO2 hará aumentar a más del doble el coste de la electricidad actual.

Los peligros del almacenamiento subterráneo

Los yacimientos petrolíferos y de gas ya explotados contienen numerosas perforaciones que deben ser selladas. Generalmente se emplea un cemento especial, pero el dióxido de carbono es relativamente reactivo con el agua y ataca los metales o el cemento, por lo que incluso sellados, estos pozos perforados representan un problema para la seguridad. Para muchos expertos la pregunta no es si se producirán escapes, sino cuándo.

Dada la falta de experiencia con el almacenamiento de CO2, su seguridad se compara a menudo con el almacenamiento del gas natural. Esta tecnología ha sido probada durante décadas y ha recibido el beneplácito de la industria por su bajo riesgo. Greenpeace no comparte esta opinión, ya que se ha producido un número importante de fugas en las instalaciones de gas almacenado en todo el mundo que han requerido a veces la evacuación de la población de la zona.

Una fuga repentina del CO2 puede ser fatal. El dióxido de carbono no es en sí venenoso, y se encuentra presente en el aire que respiramos (aproximadamente el 0,04 por ciento), pero al aumentar las concentraciones desplaza al oxígeno vital del aire. El aire con unas concentraciones de 7 a 8% de CO2 por volumen provoca la muerte por sofocación tras 30 a 60 minutos de inhalación.

También existen riesgos importantes para la salud cuando escapan por explosión grandes cantidades de CO2. Aunque normalmente el gas se dispersa rápidamente tras su escape, puede acumularse en depresiones terrestres o en edificios cerrados, ya que el dióxido de carbono es más pesado que el aire. También resulta peligroso cuando escapa más lentamente y de forma no detectada en zonas residenciales, por ejemplo en sótanos.

Los peligros que engendran tales escapes se conocen por la desgasificación natural del CO2 volcánico. Las emanaciones de gas del cráter del Lago Nyos en Camerún en 1986 produjeron más de 1.700 víctimas, y al menos 10 personas han muerto en la región del Lazio, en Italia, durante los últimos 20 años como resultado de las emanaciones de CO2.

los peligros del almacenamiento en el océano

El almacenamiento oceánico podría acelerar enormemente la acidificación (reducción del pH) de grandes zonas del océano y sería perjudicial para muchos organismos y ecosistemas, en las inmediaciones de los lugares donde se produzca la inyección. Además, el CO2 eliminado de este modo regresará a la atmósfera en un periodo de tiempo relativamente corto. Los océanos son un recurso productivo y un don de la naturaleza para las generaciones presentes y futuras que merece la pena conservar. Dada la gama de diversas opciones disponibles para tratar el problema de las emisiones de CO2, se debe descartar el almacenamiento directo del CO2 en el océano, en lechos marítimos, lagos y otras reservas abiertas

Almacenamiento del dióxido de carbono

El CO2 secuestrado en el momento de la incineración debe ser almacenado en algún lugar. Actualmente se piensa en la posibilidad de almacenarlo en los océanos o en almacenes terrestres subterráneos a una profundidad de más de 3.000 pies, pero al igual que ocurre con los residuos nucleares, la cuestión es que estaremos sólo aplazando la solución de este problema, usando esta tecnología.

Tecnologías de almacenamiento de carbono

Cuando se quema carbón o gas se produce dióxido de carbono (CO2). Dependiendo del tipo de central térmica, una gran cantidad de gas se desprenderá a la atmósfera, contribuyendo al cambio climático. Una central de carbón tradicional descarga unos 720 gramos de dióxido de carbono por kilowatio hora, y una central de gas moderna, del orden de 370g CO2/kWh. Para evitar la salida a la atmósfera del CO2 por la chimenea de la central, se debe eliminar primero el gas y almacenar en otro lugar, pero estos métodos de captura y almacenamiento tienen sus limitaciones. Incluso tras el uso de las tecnologías de secuestro propuestas continuará emitiéndose a la atmósfera una cantidad residual de dióxido de carbono - entre 60 y 150g

CO2/kWh

Tecnologías de combustión de gas

El gas natural puede utilizarse para la generación de electricidad mediante el uso de turbinas de gas o turbinas de vapor. Para una cantidad equivalente de calor, el gas produce alrededor de un 45% menos de dióxido de carbono que el carbón, durante la combustión.

Las centrales con turbinas de gas emplean el calor procedente de los gases para operar la turbina directamente. Las turbinas alimentadas por gas natural pueden arrancar rápidamente, por lo que en muchos casos se utilizan para suministrar energía en periodos de demanda punta, aunque a unos costes mayores que las centrales de carga base.

Pueden lograrse eficiencias especialmente altas mediante la combinación de turbinas de gas con una turbina de vapor en modo de ciclo combinado. En una central de ciclo combinado con turbina de gas (CCGT) se genera electricidad con un generador con turbina de gas, y los gases de escape procedentes de la turbina de gas se utilizan para crear vapor para la generación adicional de electricidad. Las modernas estaciones CCGT pueden alcanzar una eficiencia de más del 50%. La mayoría de las nuevas centrales de gas construidas desde los años 90 son este tipo.

Al menos hasta el reciente aumento de los precios del gas en el mundo, las centrales CCGT han sido la opción más económica para la generación de electricidad en muchos países, con unos costes de capital mucho más bajos que los de las centrales de carbón y las nucleares y unos tiempos de construcción también menores.

Tecnologías de combustión del carbón - II

• combustión en lecho fluido: el carbón se quema en un reactor que consta de un lecho a través del cual se alimenta gas para mantener el combustible en un estado turbulento. De esta forma se mejora la combustión, la transferencia térmica y la recuperación de productos de desecho. Aumentando las presiones en un lecho, puede utilizarse un chorro de gas a alta presión para accionar una turbina de gas, generando electricidad. Con este método pueden reducirse de manera importante las emisiones de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno,

• combustión presurizada de carbón pulverizado: desarrollada principalmente en Alemania, se basa en la combustión de una nube muy fina de partículas de carbón que crea vapor a alta presión y alta temperatura para la generación de electricidad. Los gases de combustión calientes se utilizan para generar electricidad de manera similar al sistema de ciclo combinado.

Otras potenciales tecnologías futuras implican el incremento en el uso de la gasificación del carbón, como la Gasificación Subterránea de Carbón, que convierte el carbón bruto del subuelo en un gas combustible que puede emplearse para calentamiento industrial, generación de energía o fabricación de hidrógeno, gas natural sintético u otros productos químicos. El gas puede procesarse para eliminar el CO2 antes de su transporte hasta los usuarios finales. Se están realizando proyectos de demostración en países como Australia, Europa, China y Japón.

Tecnologías de combustión del carbón - I

En una central térmica convencional de carbón, el combustible pulverizado se vierte a una cámara de combustión donde se quema a alta temperatura. Los gases calientes y el calor producidos convierten en vapor el agua que fluye por las tuberías de la caldera, activando una turbina de vapor y generando electricidad. Más del 90% de las centrales térmicas de carbón utilizan este sistema. La capacidad de las centrales de carbón varía de unos cientos a miles de megavatios.

Se han desarrollo diversas tecnologías para mejorar el rendimiento medioambiental de la combustión convencional de carbón, como el lavado del carbón (para reducir impurezas) y otras nuevas tecnologías cuyo objetivo es la reducción de las emisiones de partículas, dióxido de azufre y óxido de nitrógeno, los principales contaminantes producidos por la combustión del carbón, aparte del dióxido de carbono. La técnica FGD (Desulfuración de los gases de combustión), por ejemplo, implica generalmente el ‘lavado’ de los gases de combustión utilizando un lodo absorbente alcalino, principalmente a base de cal o piedra caliza.

Los cambios más importantes se han producido en los métodos de combustión del carbón para mejorar su eficiencia y reducir aún más las emisiones de contaminantes. Estos incluyen:

• ciclo combinado de gasificación integrada (IGCC): el carbón no se quema directamente, sino que se hace reaccionar con oxígeno y vapor para formar un gas de síntesis o ‘syngas’ compuesto principalmente de hidrógeno y monóxido de carbono, que se limpia y, posteriormente, se quema en una turbina de gas para generar electricidad y producir vapor para accionar una turbina de vapor. La técnica IGCC mejora la eficiencia de la combustión del carbón de un 38-40% hasta un 50%.

• supercríticas y ultrasupercríticas: estas centrales operan a mayores temperaturas que las empleadas en la combustión convencional, también mejorando la eficiencia hasta un 50%.

Tecnologías de combustibles fósiles

Los combustibles fósiles de uso más corriente para la generación de energía en el mundo son el carbón y el gas. El petróleo se emplea aún donde no puede accederse a otros combustibles, por ejemplo en islas remotas, o donde existen recursos propios. Juntos, el carbón y el gas representan la mitad del suministro eléctrico en el mundo.

Tecnologías energéticas

En este capítulo se describen las tecnologías disponibles hoy día y en el futuro para satisfacer la demanda energética mundial. El escenario de [r]evolución energética estudia el potencial del ahorro energético y las fuentes renovables principalmente en los sectores de generación de electricidad y calor. Aunque se incluye el uso de combustible en el sector del transporte en los escenarios de suministro futuro de energía, no se proporciona aquí una descripción detallada de tecnologías tales como el uso de biocombustibles para vehículos, una alternativa al uso predominante del petróleo en el presente.

Geotérmica, escenario de referencia y escenario de [r]evolución energética

Eólica, escenario de referencia y escenario de [r]evolución energética

Solar, escenario de referencia y escenario de [r]evolución energética

definición de los potenciales de los recursos energéticos

potencial teórico

El potencial teórico identifica el límite físico superior de la energía disponible de una fuente determinada. Por ejemplo, para la energía solar, sería la radiación solar total que incide sobre una superficie determinada.

potencial de conversión

Deriva de la eficiencia anual de la tecnología de conversión respectiva, por lo que no es un valor estrictamente definido, ya que la eficiencia de una tecnología en particular depende de los progresos tecnológicos qe alcance.

potencial técnico

Tiene en cuenta restricciones adicionales sobre el área disponible desde un punto de vista realista para la generación de energía. Se tienen en cuenta restricciones de tipo tecnológico, estructural y ecológico, además de requisitos legislativos.

potencial económico

La proporción del potencial técnico que puede utilizarse de forma económicamente viable. Para la biomasa, por ejemplo, se incluyen esas cantidades que pueden explotarse económicamente en competencia con otros productos y usos de la tierra.

potencial sostenible

Limita el potencial de una fuente de energía en función de la valoración de factores ecológicos y socioeconómicos.

En los siguientes mapas sobre recursos se observa la distribución de la energía estimada por regiones que puede recuperarse y utilizarse. Los cálculos fueron elaborados según una red global con una resolución de 0,5° de longitud y latitud. Los potenciales resultantes se especifican como la densidad de potencia media por área superficial o por área con módulo/convertidor inclinado, para que la unidad de medida sea siempre el ‘rendimiento por área’.

energía renovable - gráfica II

energía renovable - gráfica I