El medio ambiente y su destrucción (página 3)

B) ENERGÍA EÓLICA. Se produce por la energía cinética de las partículas de aire que hacen girar las hélices del aerogenerador sobre un eje acoplado a un generador eléctrico, y la corriente alterna producida se transporta a través de las líneas de alta tensión hasta los puntos de consumo. Es, por tanto, la energía obtenida del viento, o sea, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.

El potencial de la energía eólica se estima en veinte veces superior al de la energía hidráulica, y está adquiriendo cada vez mayor implantación gracias a la concreción de zonas de aprovechamiento eólico y una optimización en la utilización de materiales en los aerogeneradores. Por otra parte, también se ha de tener en cuenta el impacto ambiental generado por los parques eólicos, que se manifiesta, principalmente, en los accidentes de la avifauna, la contaminación acústica y el fuerte impacto de los grandes parques: cuestiones que pueden ser minimizadas estudiando adecuadamente la ubicación y el sistema de distribución.

La energía eólica no contamina, es inagotable y frena el agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático. Es una tecnología de aprovechamiento totalmente madura y puesta a punto.

Más de 15.000.000 millones de KWh de electricidad se generan anualmente en todo el mundo. De esto, cerca del 65% se produce quemando combustibles fósiles y el resto se obtiene de otras fuentes, incluyendo la energía nuclear, hidroelectricidad, geotérmica, biomasa, solar y eólica. Sólamente cerca del 0.3% de esta energía eólica, se utilizaba para la producción eléctrica pero se ha ido extendiendo rápidamente en años recientes, debido en gran parte a las mejoras tecnológicas, la maduración de la industria y una creciente preocupación por las emisiones asociadas a la quema de combustibles fósiles. Todavía hay mucho lugar para crecer, pues sólamente una porción pequeña del recurso utilizable del viento está siendo aprovechada. Mediante las regulaciones a la industria eléctrica, así como con incentivos por parte de los gobiernos, desempeñan un papel determinante en cuan rápidamente se adoptará la energía eólica. Las políticas eficaces ayudarán a allanar el camino y asegurarán de que la energía eólica pueda competir con otras fuentes de energía en el mercado de la electricidad.

Al contrario de lo que puede ocurrir con las energías convencionales, la energía eólica no produce ningún tipo de alteración sobre los acuíferos ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos. La generación de electricidad a partir del viento no produce gases tóxicos, ni contribuye al efecto invernadero, ni destruye la capa de ozono, tampoco crea lluvia ácida. No origina productos secundarios peligrosos ni residuos contaminantes.

La electricidad producida por un aerogenerador evita que se quemen diariamente miles de litros de petróleo y miles de kilogramos de lignito negro en las centrales térmicas. Ese mismo generador produce idéntica cantidad de energía que la obtenida por quemar diariamente 1.000 Kg. de petróleo. Al no quemarse esos Kg. de carbón, se evita la emisión de 4.109 Kg. de CO2, lográndose un efecto similar al producido por 200 árboles. Se impide la emisión de 66 Kg. de dióxido de azufre -SO2- y de 10 Kg. de óxido de nitrógeno -NOx- principales causantes de la lluvia ácida.

La energía eólica es independiente de cualquier política o relación comercial, se obtiene en forma mecánica y por tanto es directamente utilizable.

A 31 de diciembre de 2007, España tenía instalada una capacidad de energía eólica de 13.467 MW (16%), siendo así el segundo país en el mundo en cuanto a producción, junto con Estados Unidos, y sólo por detrás de Alemania. En 2005, el Gobierno de España aprobó una nueva ley nacional con el objetivo de llegar a los 20.000 MW de potencia instalada en 2012. Durante el periodo 2006-07 la energía eólica produjo 27.026 GWh (10% producción eléctrica Total).

La energía eólica en España alcanzó el 27 de marzo de 2008 un nuevo máximo de producción de energía diaria con 209.480 MWh, lo que representó el 24% de la demanda de energía eléctrica peninsular durante ese día. Un día antes, el 26 de marzo, se registró un nuevo récord en la producción eólica horaria con 9.850 MWh entre las 17.00 y las 18.00 horas. El anterior record data del 4 de marzo de 2008 un nuevo record de producción: 10.032 MW a las 15.53 horas. Esta es una potencia superior a la producida por las seis centrales nucleares que hay en España que suman 8 reactores y que juntas generan 7.742,32 MW. Desde hace unos años en España es mayor la capacidad teórica de generar energía eólica que nuclear y es el segundo productor mundial de energía eólica, después de Alemania.

C) ENERGÍA HIDRÁULICA.Se obtiene del aprovechamiento de las energías cinéticas y potencial de las corrientes de ríos, saltos de agua o mareas. Se estima que la potencialidad energética del agua de toda la Tierra es equivalente a 500 centrales de 1000 MW cada una. Es un tipo de energía verde sólo cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla; en caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable. Las centrales hidroeléctricas de represas no son consideradas formas de energía verdes por el alto impacto ambiental que producen y por el uso de grandes cantidades de combustible fósil para los generadores.

La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente, se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores. Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua, y una vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez estén en funcionamiento centran la atención en esta fuente de energía.

La fuerza del agua ha sido utilizada durante mucho tiempo para moler trigo, pero fue con la Revolución Industrial, y especialmente a partir del siglo XIX, cuando comenzó a tener gran importancia con la aparición de las ruedas hidráulicas para la producción de energía eléctrica. Poco a poco la demanda de electricidad fue en aumento. El bajo caudal del verano y otoño, unido a los hielos del invierno hacían necesaria la construcción de grandes presas de contención, por lo que las ruedas hidráulicas fueron sustituidas por máquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de carbón.

La primera central hidroeléctrica moderna se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.

A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de energía hidroeléctrica eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60% de su electricidad de centrales hidráulicas. En todo el mundo, este tipo de energía representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento. Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay; se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6500 Mw y es una de las más grandes.

En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados. En Euskadi, debido a que los ríos son de curso corto y no conducen caudales importantes, existen bastantes minicentrales hidráulicas. En el resto de España hay problemas de escasez de agua y se han construido presas para riego. Posteriormente han sido aprovechadas para generar energía, y actualmente tenemos una fracción importante de energía hidroeléctrica instalada.

La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante la Revolución Industrial. Impulsó las industrias textil y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor ya estaban perfeccionadas, el carbón era escaso y la madera poco satisfactoria como combustible. La energía hidráulica ayudó al crecimiento de las nuevas ciudades industriales que se crearon en Europa y América hasta la construcción de canales a mediados del siglo XIX, que proporcionaron carbón a bajo precio.

Las presas y los canales eran necesarios para la instalación de ruedas hidráulicas sucesivas cuando el desnivel era mayor de cinco metros. La construcción de grandes presas de contención todavía no era posible; el bajo caudal de agua durante el verano y el otoño, unido a las heladas en invierno, obligaron a sustituir las ruedas hidráulicas por máquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de carbón.

La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.

A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de hidroelectricidad eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60% de su electricidad de centrales hidráulicas. En todo el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento. Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99%), República Democrática del Congo (97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay; se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6.500 MW y es una de las más grandes.

En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados.

La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turninas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.

Además de las centrales situadas en presas de contención, que dependen del embalse de grandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente. Una de ellas es la de las Cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá.

Desde hace décadas, el desarrollo de nuestra sociedad se basa en la utilización de la energía, un amplio abanico de actividades productivas y recreativas. En un esquema simple sus aplicaciones se pueden dividir en dos grupos:

A) Combustibles de uso directo, empleados básicamente para la calefacción doméstica y de edificios de servicios, en diferentes procesos y equipos industriales y en automoción. Provienen en gran medida del petróleo, pero también del carbón y el gas natural. Suponen dos tercios del consumo de energía primaria en un país industrializado medio.

B) Electricidad, que se emplea en iluminación y en accionamiento de equipos; electrodomésticos y maquinaria industrial, hornos y otros procesos industriales. Proviene de diferentes fuentes: carbón y otros combustibles fósiles, energía hidráulica y nuclear. Representa un tercio de la energía primaria que utiliza un país industrializado medio.

En ambos casos, la energía se recibe desde empresas de medio y gran tamaño a través de redes de transportes y distribución complejas que suponen unas inversiones de fuerte magnitud. En la vuelta a las energías renovables, éstas se utilizan en gran medida para la producción de electricidad, pero también se obtienen de ellas combustibles de uso doméstico e industrial, así como biocombustibles líquidos para automoción.

La inserción de las renovables en el esquema energético se hace a través de las redes ya existentes de suministro eléctrico o de combustibles de uso directo, aunque también se plantea el uso de estas energías para satisfacer las demandas de comunidades aisladas de las redes de distribución energética convencionales.

Todas las centrales hidroeléctricas aprovechan la corriente de agua que cae por un desnivel. Se utilizan desniveles naturales del terreno, o bien se hace que el agua caiga desde una presa o dique. Las centrales hidroeléctricas se dividen a grandes rasgos en centrales de baja, mediana y alta presión. El criterio para su clasificación es la altura de embalse o la altura de remanso de agua. Se pueden distinguir dos tipos de centrales:

A) Centrales de baja presión: Son centrales hidroeléctricas situadas en corrientes de agua con desniveles de caída de 10 metros o superiores y se construyen intercalándolas en los cursos de los ríos o de los canales. Por razones de índole económica y ecológica el agua se utiliza en su curso natural, siendo embalsada mediante presas. Estas centrales hidroeléctricas pequeñas tienen la desventaja de proporcionar una corriente eléctrica fluctuante, puesto que las variaciones estacionales de las precipitaciones pueden hacer variar el flujo de agua, y por tanto la cantidad de agua disponible.

B) Centrales de mediana o alta presión: Son centrales hidroeléctricas de acumulación o de bombeo (desniveles hasta 100 m.). Estas centrales disponen de zonas de embalse en forma de embalses de gran tamaño o zonas enteras de ríos en las que el agua se acumula durante períodos cortos (acumulación diaria) o más prolongados (acumulación anual). Las centrales hidroeléctricas de acumulación se construyen casi siempre en presas de valles, y aprovechan el agua de cursos naturales renovables. Las centrales hidroeléctricas de bombeo, por el contrario, son centrales que en las épocas de superproducción de energía eléctrica bombean el agua hasta un nivel más elevado para volver a transformar la energía potencial generada, en energía eléctrica en horas de pico de carga. Por esta razón, las centrales hidroeléctricas de bombeo no pueden clasificarse en la categoría de plantas que aprovechan energías renovables.

Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis y Kaplan se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales.

Las turbinas hidráulicas se emplean para aprovechar la energía del agua en movimiento. La turbina Kaplan es semejante a una hélice de un barco. Las amplias palas o álabes de la turbina son impulsadas por agua de alta presión liberada por una compuerta. La turbina Pelton es un modelo del siglo XIX cuyo funcionamiento es más parecido al de un molino de agua tradicional. La rueda gira cuando el agua procedente del conducto forzado golpea sus paletas o álabes.

Para la formación de un salto de agua es preciso elevar el nivel superficial de ésta sobre el nivel normal de la corriente, atajando el agua con una presa para producir el salto total utilizable en la misma presa o contribuir a este salto, derivando a la vez las aguas por un canal de derivación de menor pendiente que el cauce del río. Las aguas del canal de derivación hay que conducirlas a las turbinas y, para ello, en los saltos menores de unos 12 m, el agua desemboca directamente en la cámara de turbinas y, en los saltos superiores a 12 m, termina en un ensanchamiento llamado cámara de presión desde donde parte la tubería a presión que en conducción forzada, lleva el agua a las turbinas. El agua sale a gran presión por la tobera e impulsa los álabes que hacen girar un eje y el generador. A la salida de las turbinas, el agua pasa a un canal de desagüe por el que desemboca nuevamente en el río.

D) LA ENERGÍA DE LA BIOMASA. Se genera a partir de materia de origen vegetal y animal. La materia orgánica procedente de cosechas, bosques y animales se puede usar para obtener energía. El problema es que genera contaminación atmosférica y un problema indirecto de desertización y erosión, salvo que se realice una planificación forestal correcta.

La biomasa incluye la madera, plantas de crecimiento rápido, algas cultivadas, restos de animales, etc. Es una fuente de energía procedente, en último lugar, del Sol, y es renovable siempre que se use adecuadamente.

La utilización de la biomasa es tan antigua como el descubrimiento y el empleo del fuego para calentarse y preparar alimentos, utilizando la leña. La biomasa es la fuente de energía para uso doméstico usada por millones de personas del Tercer Mundo. Aún hoy, la biomasa es la principal fuente de energía para usos domésticos empleada por más de 2.500 millones de personas en el Tercer Mundo.

La biomasa puede ser usada directamente como combustible. Alrededor de la mitad de la población mundial sigue dependiendo de la biomasa como fuente principal de energía. El problema es que en muchos lugares se está quemando la madera y destruyendo los bosques a un ritmo mayor que el que se reponen, por lo que se están causando graves daños ambientales: deforestación, pérdida de biodiversidad, desertificación, degradación de las fuentes de agua, etc.

También se puede usar la biomasa para prepara combustibles líquidos, como el metanol o el etanol, que luego se usan en los motores. El principal problema de este proceso es que su rendimiento es bajo: de un 30 a un 40% de la energía contenida en el material de origen se pierde en la preparación del alcohol. 

Otra posibilidad es usar la biomasa para obtener biogás. Esto se hace en depósitos en los que se van acumulando restos orgánicos, residuos de cosechas y otros materiales que pueden descomponerse, en un depósito al que se llama digestor. En ese depósito estos restos fermentan por la acción de los microorganismos y la mezcla de gases producidos se pueden almacenar o transportar para ser usados como combustible.

El uso de biomasa como combustible presenta la ventaja de que los gases producidos en la combustión tienen mucho menor proporción de compuestos de azufre, causantes de la lluvia ácida, que los procedentes de la combustión del carbono. Al ser quemados añaden CO2 al ambiente, pero este efecto se puede contrarrestar con la siembre de nuevos bosques o plantas que retiran este gas de la atmósfera.

La vegetación empleada para energía puede llegar a ser uno de los combustibles más importantes en el futuro. En los próximos veinte años podría suministrar un octavo del presupuesto energético mundial. Una gran variedad de desechos agrícolas y madereros y de cultivos energéticos, simbolizados por el campo de maíz, pueden transformarse para suministrar una gama de combustibles para el transporte, o pueden ser quemados para generar electricidad. Un ejemplo de esto es la conversión de las astillas de madera en un gas rico en metano. Al igual que los combustibles fósiles, este gas puede quemarse en centrales eléctricas eficientes que maximicen el contenido energético del combustible, generando electricidad al mismo tiempo que utilizan el calor sobrante.

La combustión de la biomasa es contaminante. En el caso de la incineración de basuras, tal y como se viene haciendo con los residuos urbanos en la mayoría de las ciudades europeas y norteamericanas, la combustión emite a la atmósfera contaminantes, algunos de ellos cancerígenos, como las dioxinas. El reciclaje y la reutilización de los residuos permitirá mejorar el medio ambiente, ahorrando importantes cantidades de energía y de materias primas, a la vez que se trata de suprimir la generación de residuos tóxicos y de reducir los envases.

En España, actualmente, el potencial energético de la biomasa asciende a 37 Mtep, pero tal cifra incluye 19,6 Mtep de cultivos energéticos y 3,8 Mtep de residuos forestales y agrícolas. La producción de biocombustibles y un uso energético excesivo de los residuos forestales y agrícolas no es deseable, dadas sus repercusiones sobre la diversidad biológica, los suelos y el ciclo hidrológico, sin olvidar que lo más importante es producir alimentos, y no biocombustibles para los automóviles privados. El objetivo de alcanzar las 4,2Mtep en el 2005 en la práctica supone duplicar el consumo oficial de biomasa. La obtención de biogás en digestores a partir de residuos ganaderos reducirá las emisiones de metano, y debe ser promocionada, con el fin de reducir la contaminación, obtener fertilizantes y producir energía.

En la actualidad se están haciendo numerosos experimentos con distintos tipos de plantas para aprovechar de la mejor forma posible esta prometedora fuente de energía.

E) ENERGÍA GEOTÉRMICA. Es la interna de la Tierra y se aprovecha para producir vapor de agua a alta presión capaz de mover la turbina de un generador eléctrico. Es una fuente de energía inagotable, pero por el volumen de almacenamiento y la capacidad de extracción se puede valorar como renovable. Su impacto ambiental es reducido, y su aplicabilidad está en función de la relación entre facilidad de extracción y de ubicación.

En su sentido más amplio y literal, la energía geotérmica es el calor interno de la Tierra. Es un hecho conocido que en el subsuelo, bajo la tierra que pisamos, la temperatura aumenta con la profundidad, es decir, existe un gradiente térmico y, por lo tanto un flujo de calor desde el interior de la Tierra hacia el exterior. Ello es consecuencia de su estructura interna. La Tierra está constituida básicamente por tres capas concéntricas: el núcleo que es la más interna tiene una composición de hierro fundido a una temperatura superior de los 4.000 ºC; el manto que es la capa intermedia formada por silicatos de hierro y magnesio tiene un espesor de 2.900 km y su temperatura varía desde los 4.000 ºC en su contacto con el núcleo hasta los 800-1.000 ºC de su superficie exterior que contacta con la corteza que es la capa más superficial y visible por el hombre. Esta corteza tiene un espesor variable de 5 a 35 km y está formada por silicatos de aluminio y magnesio, variando su temperatura entre los 800-1.000 ºC del contacto con el manto y los 15-20 ºC de la superficie que conocemos. El flujo medio de calor registrado en la corteza terrestre es del orden de 1,5&µcal.cm-2.seg-1.

En determinados puntos de la Tierra el flujo de calor es, sin embargo, anormalmente elevado, llegando a alcanzar valores de hasta diez y veinte veces el flujo medio citado. Estas áreas con flujo elevado coinciden siempre con zonas de existencia de fenómenos geológicos singulares, como son una actividad sísmica elevada, la formación de cordilleras en épocas geológicas recientes y una actividad volcánica actual o muy reciente. Estos fenómenos geológicos representan distintas formas de liberación de la energía interna de la Tierra, cuya explicación puede darse a la luz de la tectónica de placas que rige la estructura de la corteza de la Tierra y su relación con el manto.

El flujo de calor anómalo ocasionado en estas áreas singulares da lugar a gradientes geotérmicos con valor de 15-30 ºC cada 100 metros, por lo que a profundidades de 1,5 a 2 km se pueden encontrar temperaturas de 200-300 ºC. Por el contrario, en las demás zonas de la superficie terrestre el flujo calorífico antes mencionado da lugar a gradientes geotérmicos con valor medio de 3 ºC cada 100 mts, por lo que a profundidades entre 2 y 3 km se encuentran temperaturas de 60-90 ºC.

• Esta diferencia de la corteza terrestre en áreas estables con flujo calorífico bajo y áreas inestables con flujo calorífico muy elevado sirve para marcar los dos grandes tipos de energía geotérmica conocidas: la energía geotérmica de baja temperatura y la energía geotérmica de alta temperatura.

La conversión de la energía geotérmica en electricidad consiste en la utilización de un vapor, que pasa a través de una turbina que está conectada a un generador, produciendo electricidad.

El principal problema es la corrosión de las tuberías que transportan el agua caliente.

La energía geotérmica se usa para:

• Balnearios: Aguas termales que tienen aplicaciones para la salud.

• Calefacción y agua caliente.

• Electricidad.

• Extracción de minerales: Se obtienen de los manantiales azufre, sal común, amoniaco, metano y ácido sulfídrico.

• Agricultura y acuicultura: Para invernaderos y criaderos de peces.

pareLa energía geotérmica es una energía limpia y renovable que aprovecha el calor del subsuelo para climatizar y obtener agua caliente sanitaria de forma ecológica. La climatización geotérmica cede o extrae calor de la tierra, según queramos obtener refrigeración o calefacción, a través de un conjunto de colectores enterrados en el subsuelo por las que circula una solución de agua con glicol. La climatización geotérmica funciona de la siguiente manera. Para refrigerar un edificio en verano, el sistema geotérmico transmite el calor excedente del interior de la edificación al subsuelo. Por otra parte, en invierno el equipo geotérmico permite calentar un edificio con el proceso inverso: extrayendo calor del suelo para transmitirlo a la edificación por medio de los colectores. E

El sistema geotérmico tiene excelentes prestaciones medioambientales y contribuye, en gran medida, al concepto de edificio de "contaminación cero". Sus prestaciones se pueden resumir en:

-Ecológica. No genera CO2, puesto que no interviene ninguna combustión.

-Económica. Sistema de gran ahorro tanto económico como energético, puesto que es el sistema de climatización que menos energía consume.

-Calorífica-ambiental. No expulsa aire caliente al exterior.

-Sanitaria. Al prescindir de las torres de refrigeración, no hay posibilidad de contaminación epidemiológica (legionela).

-Sonora. Ausencia de ruidos exteriores.

-Visual. No son necesarias instalaciones auxiliares fuera del edificio; por lo que no se necesita ningún tipo de remodelación.lirgías renovables, clotérm.

F) ENERGÍA MAREMOTRIZ. La generación de electricidad a través de las mareas es muy similar a la generación hidroeléctrica, excepto que el agua no recorre un solo sentido, sino que va y viene (flujo y reflujo) y por lo tanto esto debe tenerse en cuenta al momento de desarrollar los generadores. Los sistemas de generación más simples de plantas de mareas, conocidos como sistemas de generación de reflujos, utilizan un dique, conocido como barrera, a lo largo de un estuario. Las compuertas en la barrera permiten que la cuenca de la marea se llene durante las mareas altas que entran (mareas flujo) y que el agua pueda salir a través del sistema de turbinas durante la marea de salida (conocida como marea de reflujo). Existen otras alternativas de sistemas de generación a través de las mareas de flujo, que generan energía de las mareas entrantes, pero tienen menos ventajas que los sistemas  de generación de reflujo. 

También son viables los sistemas de generación de doble vía, que generan energía tanto de las mareas de flujo, como de las de reflujo.

Con la energía maremotriz son posibles muchas configuraciones diferentes de turbinas. Por ejemplo, la planta de marea de La Rance, cercana a St Malo en la costa de Francia, utiliza una turbina de bulbo. En los sistemas de turbina de bulbo, la turbina está completamente inmersa, haciendo del mantenimiento algo complicado, ya que se debe frenar el  flujo del agua a través de la turbina para lograr acceder a ella. Las turbinas de borde como la de Straflo utilizada en Anápolis Royal en Nueva Escocia, reducen este tipo de problemas ya que el generador está montado en la barrera, en los ángulos rectos de las hélices de  la turbina. Desafortunadamente, el rendimiento de este tipo de turbinas es difícil de regular y no son aptas para el uso de bombeo. Se ha propuesto el uso de turbinas tubulares en el proyecto de mareas de Severn en el Reino Unido. En este tipo de organización, las hélices están conectadas a un largo eje y orientadas en un ángulo tal que permite que el generador se ubique sobre la barrera y por lo tanto sea fácilmente accesible para los controles de mantenimiento.

Ya han pasado más de treinta años desde que la estación de energía de mareas más grande del mundo fue construida en el Estuario La Rance en Francia. De 240 MW es mucho más grande que la estación de Anápolis Royal, Canadá de 20 MW que fue terminada en 1984 y los sistemas más pequeños (menos de 500 kW) de la Bahía de Kislaya en Jagxia Creek, China, terminados al mismo tiempo que el proyecto Le Rance.

La preocupación que han generado los efectos sobre el medio ambiente de las barreras de mareas desde la construcción de estación de energía de La Rance ha llevado al desarrollo de tecnologías que buscan producir un impacto menor en el medio ambiente. Dos áreas clave de desarrollo han sido las vallas de mareas y las turbinas (también conocidos como molinos de mareas).

A diferencia de las estaciones de energía de barrera, estas vallas pueden ser utilizadas sin cuencas confinadas, como en el canal entre tierra firme y una isla cercana, o entre dos islas. Como resultado, las vallas de mareas tienen un impacto mucho menor en el ambiente, ya que no requieren la inundación de una cuenca, y son significativamente más económicas de instalar. Las vallas de marea también tienen la ventaja de poder generar electricidad una vez que los módulos iniciales están instalados, a diferencia de los sistemas de barrera que sólo generan energía una vez que están completamente instalados. Sin embargo las vallas de marea no están libres de efectos sobre el medio ambiente y la sociedad, ya que todavía se requieren la estructura de caisson que puede modificar la migración de animales marinos de gran envergadura y desviar las rutas de navegación de barcos.

La compañía Blue Energy estaba planeando construir una valla de marea de 2.2 GW que utiliza la turbina Davis en el Canal de San Bernardino en las Filipinas. El proyecto, con un costo estimado de U$S 2,8 billones, está actualmente en espera debido a la inestabilidad política de la región (Revista Powerline).

A pesar de que fueron propuestas poco después de la crisis de petróleo de los años 70, las turbinas de mareas sólo se convirtieron en una realidad en los últimos cinco años, cuando una turbina de "prueba de concepto" de 15kW fue operativa en el Lago Linnhe, Escocia. Similar a una turbina de viento de eje horizontal, las turbinas ofrecen ventajas significantes sobre los sistemas de barrera y de vallas, incluyendo menores efectos nocivos sobre el medio ambiente.

Las turbinas de mareas utilizan las corrientes de mareas que se mueven con velocidades entre 2 y 3 m/s (4 a 6 nudos) generando entre 4 y 13 kW/m2. Una corriente de rápido movimiento (>3 m/s) puede producir daños en las hélices de la misma forma que un vendaval de gran fuerza puede dañar a los generadores de turbina de viento tradicionales, mientras que a velocidades menores no generan beneficios económicos.

Se ha informado de la instalación de otra turbina de mareas experimental en Kvalsundet, al sur de Hammerfest en Noruega, que comenzó a operar en noviembre del 2003. Según información suministrada, la turbina de energía de mareas instalada generaría un máximo de 300 kW a la velocidad máxima de la corriente de 2.5 m/s (Hammerfest STRØM AS).

La generación de energía de mareas offshore ("lagunas de mareas") es el nuevo acercamiento a la conversión de energía de mareas que resuelve los problemas ambientales y económicos de la tecnología más conocida de "barrera de mareas". Las lagunas de mareas utilizan una estructura de cercado utilizando  montículos de escombros y equipos de generación hidroeléctrica low – head situados a una milla o más de la costa, en un área de gran rango de mareas. Los sitios llanos de mareas de poca profundidad son los más económicos. Las estructuras de – de múltiples células proveen factores de alta carga (alrededor de 62%) y tienen la flexibilidad de manejar la curva de salida de energía, proveyendo energía en respuesta a las señales de precio de demanda.

Actualmente hay algunas barreras de gran escala en operación alrededor del mundo, incluyendo la turbina de bulbo de 240 MW en La Rance, Bretaña, Francia y la planta de Anápolis Royal, Nueva Escocia, Canadá de 20 MW.

El proyecto experimental de energía de mareas de La Rance (Bretaña, Francia) de 240 MW fue comisionado en 1966. Esta planta (operada por Electricite de Francia) está equipada con 24 generadores de turbina del tipo de bulbo. Las turbinas miden 5.35 mt de diámetro con generadores de 10 MW. Estos equipos están diseñados para generar energía ya sea con la marea de entrada, como con la de salida, así como también para bombear agua dentro o fuera de la cuenca durante períodos de mareas bajas, y para servir como orificios, permitiendo que el agua pase dentro o fuera de la cuenca. La planta, por lo tanto, puede, y muchas veces lo hace, operar como una planta de cuenca alta individual, generando energía con la marea de reflujo. Contando con la gran versatilidad de este equipo de generación de turbina, la planta también puede operar perfectamente como una planta de cuenca baja individual, generando energía durante la marea de entrada. Además puede operar como una planta de doble efecto de cuenca individual, generando energía tanto con las mareas de entrada como con las de salida (flujo y reflujo). (Wilmington Media Ltd).

La planta de energía de mareas piloto de Annapolis en la Bahía de Fundy en la costa de Nueva Escocia sobre el Atlántico en Canadá, utiliza generadores de turbina del tipo de borde (Straflo) con un diámetro de 7.6 mt y un generador de 20 MW de capacidad. Es una versión moderna de la turbina de flujo axial con el generador de tipo de borde, patentada por Leroy Harza en 1919. Esta planta de cuenca alta individual fue inaugurada en 1984 y ha estado funcionado exitosamente desde ese momento (Wilmington Media Ltd).

A finales de 1984, existían ocho plantas de energía de mareas en China. Desde 1984, cuatro de estas plantas fueron cerradas. La planta de energía de mareas experimental de Jiangxia está ubicada en la provincia de Zhejiang, a aproximadamente 200 km al sur de Hangzhou. Esta planta fue construida durante la estación seca sobre el terraplén derecho, detrás de los cofferdams, y opera con doble efecto, generando energía tanto con las mareas de entrada como con las de salida. La primera unidad de bulbo de 500 kW fue comisionada en mayo de 1980, y la segunda, una unidad de 600 kW, en junio de 1984. Hacia el fin de 1985, cinco unidades estaban operando. La tercera, cuarta y quinta unidades tienen una capacidad calculada de 700 kW. La capacidad instalada con las cinco unidades asciende a 3.200 kW. La estructura de represa, originalmente construida como parte de un proyecto de avance de tierras, tiene cinco aberturas de 4.2 mt de altura y 3.3 mt de ancho, que se controlan con compuertas de hormigón reforzado. El nivel más alto de la cuenca está limitado a 1.2 mt. Aproximadamente 3.8 km2 de terreno fueron recuperados en la cuenca sobre 1.2 mt, y fueron utilizado para plantar árboles naranjeros, caña de azúcar, algodón y arroz. La zona inter – marea de la cuenca con un área de 1.2 km2 se utiliza para el cultivo de ostras y la pesca de almejas. El área de la cuenca con el menor nivel de agua es de 0.8 km2.  Esta planta está todavía en servicio, produciendo 6 GWh de energía por año (Wilmington Media Ltd).

La planta de energía de mareas de Shashan comenzó como una planta de cuenca alta individual. Comenzando con una turbina de madera, la planta proveía energía mecánica para el molido de granos. En 1964, la turbina de madera fue reemplazada por un runner de acero con un generador de 40 kW. La planta produjo 0.1 GWh en 1984, que fueron utilizados para irrigación. Después fue cerrada. (Wilmington Media Ltd,).

La planta de energía Asían es la única planta con cuencas conectadas en existencia en el mundo, similar a la que se propuso para la región de Derby en Australia. Esta planta posee cuencas altas y bajas, con la planta de energía entre las dos cuencas, generando energía del agua que fluye de la cuenca alta hacia la cuenca baja.

La planta está ubicada en la Isla Maoyan en la provincia de Zheijiang, proveyendo de energía a una comunidad aislada de 760 familias. La planta fue diseñada para dos unidades de 75 kW de las que sólo se instaló una, y fue comisionada en 1975. Esta unidad opera actualmente. La energía es utilizada en parte para bombear agua fresca en la reserva comunitaria,  tanto para uso doméstico como para irrigación. La planta ha sido mejorada, y tiene una capacidad instalada de 0.25 MW, produciendo 0.34 GWh por año (Wilmington Media Ltd,).

A fines de 2004 el Gobierno de China firmó en New York un Acuerdo de Cooperación por una Laguna de Marea de 300 MW. El gobierno chino expresó su apoyo a la laguna de mareas offshore de 300 MW de Tidal Electric"s, en las aguas cercanas a la desembocadura del Río Yalu. Con 300 MW, este proyecto será la planta de energía de mareas más grande del mundo, superando la capacidad de 240 MW de la planta de energía de mareas francesa de La Rance.

El 6 de enero de 2006, comenzó a operar la planta de energía de mareas más reciente de China, en la región de Daishan en la provincia de Zhejiang. La estación de energía de mareas de 40 kW fue desarrollada por Harbin Engineering University y tuvo la asistencia de la Oficina de Tecnología de Daishan (Power Engineering Internacional).

La Federación Rusa también ha construido plantas de generación de energía por mareas experimentales desde los años "30. Una pequeña planta piloto con una capacidad de 400 kW fue construida en Kislogubsk cerca de Murmansk hacia 1968. El éxito de esta instalación llevó a una serie de estudios de diseño para plantas de mareas más extensas en otras regiones del país: Lumbov (67 MW) y la bahía de Mezen (15.000 MW) en el Mar Blanco, Bahía Penzhinsk (87.400 MW) y Bahía de Tugur (6.800 MW) en el Mar de Okhotsk. Finalmente la estación de Tugur fue el único proyecto a gran escala viable (World Energy Council).

Un estudio de viabilidad de la estación de energía de mareas de Tugur en la región de Khabarovsk estimó su volumen de generación en alrededor de 16.200 millones de kWh por año. Parece improbable que se produzca una demanda de este tipo de proyectos en el Lejano Este de Rusia antes del año 2020 y su desarrollo sólo podrá ser posible dentro de un programa de cooperación internacional con los países vecinos, interesados en importar energía desde Rusia.

En Corea está en construcción un generador del tipo de corriente única en la ciudad de Ansan, en el lago Shiswa, que tendrá una capacidad de 252 MW. Este sistema contará con 12 unidades de generadores de 21 MW y una generación de energía anual proyectada de 552 millones kWH cuando se termine en el año 2008. Este proyecto fue diseñado por el Instituto de Investigación y Desarrollo Oceánico de Corea y subsidiado por la Corporación de Recursos de Agua de Corea. El costo estimado es de U$ 320 millones, con un precio por kWh de U$ 0.09. El sistema se basa en la diferencia de mareas de 5.6 mt. Si se completa exitosamente, este proyecto superará a La Rance (Francia) como la planta de energía de mareas más grande del mundo. Corea también planea una planta de energía de corriente de mareas en el canal de Uldol-muk, en un angostamiento del canal, con una velocidad máxima del agua que supera los 6.5 m/s. Esta planta experimental utilizará las turbinas helicoidales "Gorlov" desarrolladas por GCK. Este sistema de 1 kW comenzó a operar en el 2007. (IEEE Power Engineering Society).

EDF Energy, una de las compañías de energía más grandes del Reino Unido, ha aumentado su inversión en Marine Current Turbines Ltd (MCT) con una adición de 2 millones de libras. Esta inyección de capitales por EDF Energy apoyará el desarrollo comercial del dispositivo de corrientes de mareas de 1MW Sea Gen de MCT capaz de proveer electricidad limpia y sustentable a aproximadamente 800 hogares. Esta sociedad permitirá proveer por primera vez electricidad generada por la energía de las mareas a los hogares. El prototipo está listo para ser instalado en Irlanda del Norte en Strangford Lough, y fue conectado a la red local en el año 2006. EDF Energy está ansioso por desarrollar esta nueva tecnología para calcular su potencial aplicación comercial futura  como una granja de mareas con más de 30 turbinas (Marine Current Turbines).

Una compañía de energía de mareas americana, Tidal Electric, ha propuesto dos proyectos de mareas offshore para Gales, que incluyen la construcción de cuencas de mareas unidas (lagunas de mareas) para atrapar altas mareas. El proyecto inicial de 60 MW fue propuesto para la bahía Swansea en el Reino Unido, midiendo 5 km2 de área, a aproximadamente un milla de la costa. WS Atkins ha realizado un estudio de  viabilidad del proyecto y se ha concluido que es viable técnicamente, así como también ambiental y económicamente. Un proyecto a mayor escala, que depende del éxito del proyecto en Swansea, podría ser construido en Rhyl en la costa de Gales y podría tener una capacidad de generación de 400 MW. Para proveer una generación continua mayor, el reservorio del proyecto de Rhyl sería subdividido en segmentos, cada uno de los cuales se llenaría y vaciaría por turnos. Estos reservorios serían construidos a partir de rocas (30 millones de toneladas para el sistema de Rhyl), como una autopista, y por lo tanto los costos no serían tan elevados, como los sistemas de barrera o de diques de mareas. Este sería el proyecto más grande de energía renovable en el Reino Unido. El sistema de Rhyl mediría nueve millas de largo y dos millas de ancho (The United Kingdom Parliament). 

En cuanto a España, se están desarrollando en Cantabria y el País Vasco proyectos de centrales piloto que utilizarán la fuerza de las olas en Santoña y en Mutriku.

En el primer caso, en Santoña, sus responsables confían en que estará lista para mediados de este año. La idea es utilizar esta experiencia para instalar más centrales eléctricas de este tipo en distintos puntos del Cantábrico. Su funcionamiento se basa en el aprovechamiento de la energía de la oscilación vertical de las olas a través de unas boyas eléctricas que se elevan y descienden sobre una estructura similar a un pistón, en la que se instala una bomba hidráulica. El agua entra y sale de la bomba con el movimiento e impulsa un generador que produce la electricidad. La corriente se transmite a tierra a través de un cable submarino. La planta de Santoña, que cuenta con un presupuesto de partida de 2,66 millones de euros, se encontrará a una milla marina, algo más de un kilómetro, de la costa. Contará con una red de diez boyas distribuidas en 2.000 metros cuadrados y proporcionará electricidad para 1.500 hogares de la localidad cántabra. Según sus promotores, las principales ventajas de este sistema son su seguridad, al encontrarse sumergido, su mayor durabilidad y un impacto ambiental mínimo.

Por su parte, la planta del puerto de Mutriku (Guipúzcoa) empleará la tecnología denominada "columna de agua oscilante", que sólo existe en Escocia y en las islas Azores, aunque en la de Guipúzcoa funcionará con más de una turbina, 16 en concreto, para mejorar la integración de la planta en el dique. El sistema funciona de la siguiente manera: cuando la ola llega al dique, el agua asciende por el interior de unas cámaras, comprimiendo el aire que hay en el interior y expulsándolo a través de una pequeña apertura superior. Esto hace que el aire comprimido salga a gran velocidad, provocando el giro de las turbinas, cuyos generadores producirán la energía eléctrica. Las obras comenzaron en la primavera de 2006 y se prevé que culminen en 2014. La planta se ubicará en la zona exterior del nuevo dique de abrigo que se construirá en Mutriku y ocupará 75 metros de longitud, lo que no supondrá impacto medioambiental ni paisajístico alguno y generará energía de forma continuada para más de 240 familias. La planta también convertirá el agua del mar en apta para el consumo.

G) ENERGÍA NUCLEAR LIMPIA. La energía de fusión es la energía liberada por una reacción de fusión nuclear. Se puede emplear en la bomba de hidrógeno y  como fuente de producción de energía eléctrica en un hipotético reactor, como se espera pueda ser utilizada en el futuro, al ser una energía mucho más limpia que la energía nuclear de fisión. El empleo de la energía de fusión está aún en fase experimental, existiendo importantes dudas sobre su viabilidad técnica y económica.

En física, la fusión nuclear es el proceso mediante el cual dos núcleos atómicos se unen para formar uno de mayor peso atómico. El nuevo núcleo tiene una masa inferior a la suma de las masas de los dos núcleos que se han fusionado para formarlo. La diferencia de masa es liberada en forma de energía. La energía que se libera varía en función de los núcleos que se unen y del producto de la reacción. La cantidad de energía liberada corresponde a la fórmula E = mc² donde m es la diferencia de masa observada en el sistema entre antes y después de la fusión.

Los núcleos atómicos tienden a repelerse debido a que están cargados positivamente, lo que hace que la fusión solo se pueda dar en condiciones de temperatura y presión muy elevadas para que se pueda compensar la fuerza de repulsión. La temperatura elevada hace que aumente la agitación térmica de los núcleos y esto los puede llevar a fusionarse, debido al efecto túnel. Se requiere para esto temperaturas del orden de millones de grados. El mismo efecto se puede producir si la presión sobre los núcleos es muy grande ya que les obliga a estar muy próximos.

Los requisitos mínimos para producir fusión se conocen como Criterios de Lawson (fórmula, que determina las condiciones necesarias para realizar la producción de energía fusión de elementos ligeros -deuterio y tritio-), por debajo de las cuales no se lleva a cabo la reacción. Son criterios de densidad iónico y tiempo mínimo de confinamiento necesario.

La reacción de fusión más sencilla se basa en juntar suficientemente los núcleos de deuterio y tritio, mediante presión o calor, hasta lograr un estado llamado "plasma", en el cual los átomos se disgregan y los núcleos de hidrógeno pueden chocar y fusionarse para obtener helio. La diferencia energética entre dos núcleos de deutrio y uno de helio se emite en forma de energía que servirá para mantener el estado de plasma y para la obtención de energía.

La fusión nuclear es el proceso que tiene lugar en las estrellas y es lo que hace que brillen, pero también es uno de los procesos para la construcción de la bomba de hidrógeno.

Por el momento, son grandes los inconvenientes que se ha encontrado en la energía de fusión, entre ellos, destaca el hecho de que la energía aplicada al proceso de fusión es mayor que la obtenida mediante el mismo, lo que por el momento no la hace rentable para obtener energía, aunque las tendencias actuales apuntan a la energía de fusión como una de las grandes energías limpias y eficientes del futuro, aunque actualmente sólo se utiliza en la investigación de futuros reactores de fusión, aunque aún no se han logrado reacciones de fusión que sirvan para la generación de energía útil. Pero, se espera poder lograrlo con la construcción del ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, en español Reactor Internacional Termonuclear Experimental), consorcio internacional formado en 1986, para demostrar la factibilidad científica y tecnológica de la fusión nuclear, en el que participa la Unión Europea y Japón. Un proyecto semejante pero estadounidense es el NIF que está en fase más avanzada que el ITER.

Pero existen otras dificultades, destacando principalmente la de confinar una masa de materia en estado de "plasma" ya que no hay recipiente capaz de aguantar temperaturas tan extremadamente elevadas.Tendría que recurrirse al confinamiento magnético (el material a fusionar se mantiene en un campo magnético mientras se le hace alcanzar la temperatura y la presión necesaria para su fusión), aunque también se podría usar el confinamiento inercial (la fusión nuclear se consigue mediante el uso de varios haces de rayos láser, o bien de iones pesados acelerados, o de rayos X, enfocados en un pequeño blanco esférico donde se encuentra el combustible de deuterio-tritio).

Como fuente de energía, los procesos de fusión nuclear tienen varias ventajas sobre los procesos de fisión nuclear como el que la fusión nuclear se considera un proceso "limpio" porque sus productos son isótopos limpios, por ejemplo, el He2, y en la fisión nuclear se producen isótopos radiactivos ocasionales. Los isótopos ligeros adecuados para realizar la fusión nuclear son más abundantes que los isótopos pesados que se necesitan para producir la fisión nuclear.

     La desventaja de los procesos de fusión nuclear es que requieren una energía de activación muy elevada en comparación con la fisión nuclear inducida por neutrones. Para superar la repulsión electrostática existente entre los núcleos de deuterio y lograr que reaccionen se requiere acelerarlos a velocidades del orden de 106 m/s, que equivale a unas 10.000 veces más grandes que las de las moléculas en condiciones normales. Se estima mediante las ecuaciones de la teoría cinética que la temperatura requerida para que ocurra la fusión nuclear es del orden de 109 oC. Con la bomba de hidrógeno se alcanzaron temperaturas de ese orden, usando una reacción de fisión como iniciador de la fusión nuclear.

     Las reacciones de fusión nuclear que utilizan deuterio y litio como material básico, necesita una energía de activación más baja que las otras reacciones de fusión nuclear (se utilizan "botellas magnéticas" para almacenar los núcleos reaccionantes).

    Este proceso es atractivo porque requiere una energía de activación más baja que otras reacciones de fusión nuclear.

     Para generar electricidad mediante reacciones de fusión nuclear es necesario fabricar un equipo especial que pueda mantener temperaturas muy elevadas durante un tiempo grande para que se produzca la fusión nuclear y producir la energía. En el equipo convencional, los núcleos de los reactivos perderían rápidamente su elevada energía cinética debido a los choques contra las paredes del recipiente que los contenga.

     La energía que se puede obtener por fusión nuclear es considerablemente mayor que la que se obtiene por fisión nuclear de la misma masa de un elemento químico pesado.

     Para producir las reacciones de fusión nuclear en condiciones controladas se requieren temperaturas del orden de varios millones de grados centígrados, pero todos los materiales se funden y se evaporan a las temperaturas requeridas para realizar la fusión nuclear. La solución a este problema es el uso de un recipiente no material, es decir, un campo magnético que a cualquier temperatura puede ejercer fuerzas sobre las partículas en movimiento. Unas "paredes magnéticas" con campos de suficiente intensidad para contener gases ionizados calientes llamados plasma. La compresión magnética incrementa todavía más la temperatura del plasma hasta lograr la temperatura suficiente para que ocurra la fusión nuclear.

    Para que ocurra la fusión nuclear se necesita que los núcleos se muevan con la rapidez suficiente para vencer la repulsión eléctrica y al chocar se puedan quedar unidos. Esto ocurre a temperaturas de cerca de 350 millones de grados centígrados, entonces las reacciones de fusión nuclear producen suficiente energía para autosustentarse. A esta temperatura de ignición, la combustión nuclear genera energía a un ritmo suficiente para mantenerse sin que se agregue más energía. Para producir energía de manera continua sólo se requiere la alimentación continua de más núcleos.

     Como no se ha conseguido producir de manera continua las reacciones de fusión nuclear, se sigue investigando para construir un dispositivo de confinamiento magnético que resuelva el problema. Se necesita idear un sistema de campos que pueda mantener el plasma en condiciones constantes mientras ocurre la fusión de un gran número de núcleos.

     Otro método promisorio es el uso de laceres de alta energía, consiste en dirigir un conjunto de rayos láser hacia un punto común y dejar caer de manera sincronizada en este fuego cruzado unas pastillas sólidas de hidrógeno.

     La producción de energía por fusión nuclear es casi ideal porque no requiere de una masa crítica, no contamina (su único producto termonuclear es el helio). Aunque los productos secundarios de la fusión nuclear no son radiactivos, sí produce una radiactividad en la cámara interior del dispositivo de la fusión de los núcleos debido a los neutrones de alta energía. Se considera que la eliminación de los residuos radiactivos no son un problema de consideración.

     El combustible para la fusión nuclear son el deuterio (H-2) y el tritio (H-3). La reacción termonuclear que se lleva a cabo con más facilidad es la de un núcleo de deuterio y uno de tritio. Ambos isótopos se encuentran en el agua ordinaria, por ejemplo, 30 litros de agua de mar contienen 1 gr. de deuterio, el que en la fusión nuclear, libera una cantidad de energía equivalente a la que liberan 10000 litros de gasolina o el equivalente a 80 toneladas de TNT (trinitrotolueno).

     El tritio es escaso en la naturaleza, pero se puede producir en un reactor de fisión nuclear mediante una reacción termonuclear controlada a partir de deuterio. Debido a la abundancia del combustible de fusión nuclear, la cantidad de energía que puede liberarse de manera controlada es prácticamente ilimitada. Pero el desarrollo de la producción de energía por fusión nuclear ha sido lento y difícil, sin embargo, se considera que los retos científicos y de ingeniería que implica se resolverán y será una fuente primaria de producción de energía para las futuras generaciones.

Para concluir con este apartado sobre las energías alternativas, veamos, en esta tabla, como se presenta el estado actual de desarrollo de dichas energías alternas y se demuestran las ventajas y limitaciones en su aplicación comercial. La energía de la biomasa hasta los momentos ha servido para atender necesidades de ciudades de menos de 10.000 personas. La geotermia depende de la existencia de altas temperaturas en el subsuelo, que no siempre están disponibles. La energía eólica está sujeta a los caprichos del aire, lo que la limita bastante a pesar de su desarrollo. Finalmente, las otras energías tienen limitaciones que les impiden penetrar en el mercado energético liderado por el petróleo.

ESTADO ACTUAL DE LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS.

NUEVAS TECNOLOGÍAS ADAPTADAS A LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS.

En las primeras etapas de la evolución humana, durante el denominado Paleolítico Inferior, el Homo habilis tardó decenas de miles de años en utilizar las más sencillas técnicas líticas, como las lascas desprendidas de los núcleos de sílex, para utilizarlas como utensilio en el troceado de la carne o en el trabajo con las pieles de los animales salvajes cazados por el hombre primitivo. También, al final de dicho periodo histórico (P. Inferior), el Homo habilis inventó el fuego después de un proceso muy largo de intentos fallidos.

En definitiva, los primeros seres humanos necesitaban periodos de tiempo muy largos, de hasta cientos de miles de años, para los más elementales avances tecnológicos.

Sin embargo, durante nuestra Edad Contemporánea, las innovaciones tecnológicas avanzas más rápidamente. En tan sólo los dos o tres últimos siglos (SS. XVIII- Pr. XXI), el hombre fue capaz de inventar la máquina de vapor, el motor de explosión, la energía eléctrica y nuclear o subir al espacio en una nave y conquistar la Luna.

De tal forma que para muchos historiadores y economistas, estaríamos en el inicio de una nueva revolución industrial: la denominada 4º Revolución industrial.

A continuación analizaré, brevemente, las nuevas tecnologías en la que los científicos trabajan con las nuevas energías renovables.

A) EL AUTOMÓVIL.

La preocupación por el medio ambiente ha propiciado un cambio que no va a ser coyuntural. En la actualidad hay tres líneas claras de investigación como alternativa a los vehículos con motor de combustión interna: el vehículo eléctrico con baterías recargables, el vehículo híbrido (motor de combustión interna y baterías) y el vehículo alimentado por hidrógeno. Los dos primeros ya ruedan y el tercero quizá sea, el que a largo plazo, tenga una presencia mayoritaria.

El vehículo eléctrico está propulsado por un motor eléctrico alimentado a través de baterías recargables de ión-litio. Tiene el inconveniente de su elevado peso y volumen de las baterías, amén del elevado tiempo de recarga, de la escasez de infraestructuras para hacerlo y de su escasa autonomía (tan sólo unos 150-200 km), aunque suficiente para más de un 70% de los automovilistas.

Estos vehículos eléctricos son una realidad, desde finales del siglo pasado, y en el mercado ya se comercializan turismos como los chinos BYD, Fiat, italianos, los noruegos Think City y City Plus, así como varios microbuses de uso urbano.

Por su parte, los vehículos híbridos disponen de un motor eléctrico alimentado por baterías y de un motor térmico que produce la energía necesaria para el movimiento cuando las baterías no tienen carga. Así, en el tráfico urbano, el vehículo funciona como un coche eléctrico convencional y en los desplazamientos interurbanos o cuando las baterías estuviesen descargadas lo haría utilizando el motor térmico, que además recargará las baterías.

A corto plazo habrá modelos híbridos que también podrán recargar las baterías enchufándolos a la red como los eléctricos y ambos tipos dispondrán de sistemas de recuperación de energía en las frenadas o en los descensos de puertos.

Los vehículos híbridos más representativos son el Toyota Prius y los Honda Insight y Civic, y en menor medida los Lexus LS 600 y el RX 450 h. A corto plazo estarán en el mercado los SEAT León y Altea Twin Drive, Mercedes S400 Blue Irbid y el Citroën con su Hypnos.

Por último, los vehículos con pila de combustible utilizan hidrógeno como combustible que al combinarlo con el oxígeno del aire produce agua y energía eléctrica para alimentar al motor eléctrico que propulsa al automóvil. El problema de este sistema es el de producir, almacenar y distribuir el hidrógeno y aunque varios fabricantes disponen de vehículos de este tipo (Honda, Opel…), sólo Mercedes dispone de un vehículo de estas características y GM es el fabricante más avanzado.

Sin estaciones de recarga es imposible vender el vehículo. Daimler promueve un proyecto para contar con mil "hidrogeneras" en Alemania, en 2015. A largo plazo puede que sea la técnica que se imponga, pues conjuga la ausencia de emisiones de CO2 con su elevada autonomía.

B) VIVIENDAS Y EDIFICIOS.

El inicio del siglo XXI, se caracteriza por un amplio desarrollo de la industrialización de la sociedad moderna sumado al ámbito de la construcción de espacios públicos, edificios y viviendas.

Debemos constatar que fuera de los logros y resultados deseados, han surgido un sinnúmero de "efectos secundarios" no deseados ni planificados los cuales amenazan con destruir la calidad de vida en el interior de las ciudades para la gran mayoría de los habitantes del Planeta provenientes, principalmente, de la utilización de la energía activa la cual consume recursos fósiles no renovables.

Los efectos secundarios son tan poderosos, que logran instalarse peligrosamente en el amplio sistema del Planeta. De entre todos ellos podríamos destacar los siguientes:•   El agujero de ozono.•    El cambio climático.•    Las Lluvias e inundaciones.•    Los materiales altamente tóxicos en el medioambiente: (contaminación ambiental).•    Degradación de los suelos: (categorías de erosión).•    El ruido y sus consecuencias para la civilización: (la contaminación acústica es producto de la producción industrial no planificada derivada del alto standard occidental). En el caso de la contaminación ambiental provocada por la lluvia ácida producto de la suspensión de partículas tóxicas en el aire, conlleva al efecto no renovable de bosques, ríos, lagos y mares.

Desde el punto de vista de la ciudad moderna, las leyes urbanas que la componen contienen un efecto contrario a lo planificado: es decir, caos en el interior de las ciudades en vez de un orden dentro del mismo, destruyendo el tejido urbano en vez de construirlo o reconstruirlo considerando que las ciudades son un cuerpo vivo que aspiran al desarrollo equilibrado desde la sustentabilidad del medio ambiente hasta lo social y económicamente sostenible.

Desde ese punto de vista, aspiramos a viviendas y edificios versátiles que respondan al apropiado dominio de la luz, del aire, del Sol y del agua en ciudades densificadas con espacios proporcionalmente bien determinados para sus habitantes.

Ahora, desde la conurbanización del tejido urbano, deseamos construir ciudades democráticas con iguales posibilidades de acceso para sus habitantes, procurando que sean espacios públicos integradores, con viviendas y edificios para el uso de una población socialmente homogénea y anónima.

Aspiramos a una movilidad máxima y a una libertad de movimiento a través de sistemas de transporte – privados y públicos – no contaminantes, tanto en vías rápidas y reguladas al interior como fuera del tejido urbano de la ciudad, evitando las potenciales fuentes de contaminación acústicas y ambientales e incrementando definitivamente una mejor calidad de vida en nuestras ciudades, siempre y cuando se genere una real voluntad política de parte de nuestras autoridades comunales, quienes han sido recientemente electas en nuestro país por los propios habitantes de ellas, en virtud de una real y definitiva descentralización local – lo esperamos desde lo políticamente prometido – hacia la materialización de una autonomía democrática, administrativa y económica.

En consecuencia, si la producción arquitectónica moderna en el pasado se concentró en inventar nuevos materiales de construcción como el hormigón y el acero, hoy día como sociedad nos debemos a una reflexión ética y de principios: debemos concebir, producir y emplear nuevas tecnologías en el ámbito de la construcción en que el sostenimiento de ellas sea el resultado de una alta eficiencia en el tiempo.

Desde el punto de vista de la formación profesional y la investigación, el rol de las Universidades e Instituciones Públicas como Privadas de países desarrollados y en vías de desarrollo es fundamental: Ellas se concentran en el mejoramiento y contextualizan la rica herencia de la construcción étnica, fusionándola con técnicas y tecnologías modernas y apropiadas con el objeto de desarrollar sistemas pasivos de captación de energías renovables provenientes de las bondades que ofrece el Planeta, es decir: Energía solar (Sol), eólica (vientos), geotérmica (aguas subterráneas) y maremotriz (oleaje de mareas).

Es, en este sentido por lo que a menudo la Arquitectura moderna bioclimática, observa la tradición étnica como una fuente de inspiración en la búsqueda de nuevas soluciones a los ya conocidos problemas del clima, luminosidad, salud física, confort térmico y acústico, y ventilación de los espacios a habitar.

La acción de como el Sol calienta el Planeta es el concepto elemental que se utiliza para diseñar su habitabilidad. Cuando el Sol calienta la superficie del globo, la atmósfera retiene el calor a una cierta altura de la superficie de la tierra y de las aguas. Los vientos y las corrientes marinas estimuladas por la energía del Sol activan el calor haciéndolo circular alrededor del Planeta.

Antes de concebir e instalar las tecnologías apropiadas para el uso de energía solar en viviendas y edificios, debemos incorporar 2 conceptos fundamentales: El 1º. Desde la Arquitectura y el 2º Desde la Técnica.- El primero considera la óptima orientación de las viviendas y edificios en relación al recorrido del Sol durante las diferentes horas del día, en las diferentes estaciones del año y latitudes del Planeta.

– El segundo considera una apropiada envolvente térmica desde el suelo, fundaciones y muros, hasta la cubierta de viviendas y edificios considerando el contexto climático del lugar.

El sistema solar pasivo que otorga energía renovable para el consumo de agua sanitaria, luz artificial y calefacción, consiste en la transmisión calórica al interior de las viviendas y edificios a través de captadores solares para los 2 primeros casos – placas solares y fotovoltaicas respectivamente -, y de forma directa a través de ventanas e invernaderos vidriados para el caso de la confortabilidad térmica habitable, concebidos de tal forma, que la energía solar almacenada durante el día sea desprendida parcialmente durante la noche o durante los días nublados de manera de ventilar los espacios habitables y así proteger la salud física de los usuarios.

Desde la autocrítica, hoy día es necesario reconocer la inmovilidad de la gran mayoría de la sociedad, más allá de le retórica, en lo que concierne el respeto por el medio ambiente, donde nuestros aportes deberían comenzar en el diseño de nuevos tratados normativos y conductas técnicas contextualizadas con los tiempos actuales, así como en la anticipación – en paralelo con lo anterior – a lo que sucederá en el futuro inmediato en consideración del espacio – tiempo que nos expondrá el desarrollo evolutivo de nuestras ciudades, lo cual nos debería conducir a la innovación productiva y al empleo de nuevos materiales de construcción no contaminantes, como en la integración de las bondades que nos otorga el Planeta en la concepción de nuestras viviendas y edificios utilizando la luz, el aire, el Sol y el agua como fuentes de energías renovables, siendo esto uno de los grandes desafíos bioclimáticos en la Arquitectura de nuestros tiempos.

Por último conviene destacar que un equipo de recién graduados del reconocido Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha desarrollado unas tejas capaces de cambiar del color blanco al negro (y viceversa) según la temperatura, aprovechando así estas conocidísimas propiedades del color para crear mejores viviendas desde el punto de vista del consumo energético.

La idea no es nueva. Incluso el propio Secretario de Energía de EEUU, Steven Chu, es un gran defensor del uso de los tejados blancos, y ha llegado a decir que si todos los tejados del mundo se volvieran blancos se eliminarían en 20 años tantas emisiones causantes del efecto invernadero como las que emite el mundo entero en un año. Las tejas propuestas por los estudiantes del MIT añaden otra ventaja a las blancas de Chu: como se oscurecen con las bajas temperaturas, ayudan a ahorrar energía también durante el invierno. Son capaces de reflejar el 80% de la luz del Sol cuando son blancas y el 30% cuando son negras. Eso significa un 20% de ahorro en el aire acondicionado y un porcentaje de la calefacción invernal que aún se está determinando.

La idea del grupo de estudiantes es aún más ingeniosa si se tiene en cuenta que utilizaron para sus fines un material muy común: un polímero que se utiliza en los fijadores de pelo. Mientras la temperatura se mantiene baja, el polímero se mantiene disuelto y permite ver la parte trasera de la teja que es negra y que se dedica a absorber el calor. Pero cuando la temperatura aumenta, el polímero se condensa formando diminutas gotitas que dispersan la luz y producen una superficie blanca que refleja la luz del Sol.

De momento, el proyecto ha ganado el concurso Materials Engineering Contest (MADMEC) organizado por el MIT (Diciembre de 2009). Y aunque los materiales son baratos, su gran reto ahora es otro: la perdurabilidad de un elemento que permanece siempre expuesto a la intemperie.

C) AUTOMATIZACIÓN Y ROBÓTICA.

La historia de la automatización industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales.

El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación y luego se cargaban en el robot.. Éstas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos.

Aunque el crecimiento del mercado de la industria robótica ha sido lento en comparación con los primeros años de la década de los años ochenta del siglo pasado, de acuerdo a algunas predicciones, la industria de la robótica está en su infancia. Ya sea que éstas predicciones se realicen completamente, o no, es claro que la industria robótica, en una forma o en otra, permanecerá.

En la actualidad el uso de los robots industriales está concentrado en operaciones muy simples, como tareas repetitivas que no requieren tanta precisión. Los análisis de mercado en cuanto a fabricación predicen que en ésta década y en las posteriores los robots industriales incrementarán su campo de aplicación, esto debido a los avances tecnológicos en sensórica, los cuales permitirán tareas más sofisticadas como el ensamble de materiales.

Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías estrechamente relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la operación y control de la producción. En consecuencia la robótica es una forma de automatización industrial.

Hay tres clases muy amplias de automatización industrial : automatización fija, automatización programable, y automatización flexible.

La automatización fija se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, y por tanto se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas. Además de esto, otro inconveniente de la automatización fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del producto en el mercado.

La automatización programable se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de producción es diseñado para adaptarse a la variaciones de configuración del producto; ésta adaptación se realiza por medio de un programa (Software).

La automatización flexible, por su parte, es más adecuada para un rango de producción medio. Estos sistemas flexibles poseen características de la automatización fija y de la automatización programada. Los sistemas flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo interconectadas entre sí por sistemas de almacenamiento y manipulación de materiales, controlados en su conjunto por una computadora.

De los tres tipos de automatización, la robótica coincide más estrechamente con la automatización programable.