Energías Renovables

Abstract

In this paper an investigation of renewable energy that are developing on the planet, and because they have begun to investigate these issues is presented. In the background denotes that everything we do around us need some kind of energy or energy resource hence the importance of the topic. Later determined that renewables are those related to energy from the sun and an analysis of the various sources of modern and clean energy technological development have been researching and performing with the aim of helping is to planet on climate change and generate new energy sources because traditional on a perhaps not too distant future could disappear.

Index Terms—energía renovable, energía solar.

Introducción

Todo trabajo que realiza el hombre se convierte en energía, por lo cual el uso de la energía en el planeta es algo indispensable, por lo que los países con más tecnología han puesto sus ojos cada vez más en el desarrollo de nuevas formas de obtención de energía, y se ha podido constatar que existen muchas nuevas formas de obtención, varias nuevas fuentes de energía de la cual se puede aprovechar. aunque depende también de la ubicación, la zona y sus recursos para el desarrollo de una fuente de energía renovable, es importante el término renovable ya que si bien es cierto antes se utilizaban recursos energéticos como en los molinos pero eran solo para tareas menores, con la era del petróleo todo se realizaba a partir de él y sus derivados la energía también se obtenía a base de combustibles fósiles pero a medida que pasa el tiempo, el crecimiento poblacional y la necesidad de más y más energía para las personas y los nuevos procesos tecnológicos hacen notar que nuestra vida se rige por la utilización de energía, es indispensable para los seres humanos en la actualidad los recursos energéticos, pero tanto el petróleo como los combustibles fósiles que se utilizan se han realizado estudios que dicen que pronto se acabarán pero que además de eso estos producen un daño significativo a nuestro medio ambiente por lo que deberíamos buscar la manera de sustituirlos por nuevas fuentes de energía.

Las nuevas formas de obtención energía que se están desarrollando tienen el concepto de buscar fuentes que sean renovables esto quiere decir fuentes que estén siempre existiendo en el planeta o se renueven por si solas, como el viento, el mar, etc. Además de que estos recursos tienen que beneficiar también a la reducción del cambio climático.

Existen muchas nuevas formas aunque algunas todavía en desarrollo y no es tan fácil implementarlas por su costo, pero a largo plazo las energías renovables estarán presentes en nuestro futuro. Se dice que las energías renovables son el futuro del planeta.

Antecedentes

Si miramos a nuestro alrededor todo lo que tenemos todas las labores que realizamos a diario necesitan cierta forma de energía, por ejemplo al alimentarnos nuestro cuerpo acumula energía que después será usada para varias actividades, es en- tonces la manera en que la energía se transforma en trabajo. [1] Es conocida de forma general a la energía como la forma de producir un trabajo o también la transformación en otra forma de energía, en realidad el principio general nos dice que:

«La energía no se crea ni se destruye solo se transforma» por lo que las energías iniciales deben ser iguales a las finales. [2]

Pero al hablar de energías renovables muchas personas hacen aberración a fuentes no convencionales o fuentes alternas, pero dichos términos no se refieren a lo mismo. Se dice que las principales fuentes renovables de energía son el sol, la energía hidráulica, la energía geométrica; mientras que difiere un poco del uso de otro tipo de elemento para producir energía a los cuales se los puede llamar fuentes de energía alterna. [3]

El uso de la energía y principalmente de las fuentes renovables de energía a lo largo de la historia se remonta hasta varios milenios en los cuales el hombre utilizaba estas fuentes de diversas maneras, empezando por el uso de biomasas para cocer sus alimentos, el uso de la energía que se produce por el viento para el transporte marítimo. Varías civilizaciones como los holandeses, chinos, persas ya empelaban este tipo de energía. [4]

El desuso de energías como esta se ha dado por el des- cubrimiento de los yacimientos de combustibles fósiles en los cuales el hombre encontró una nueva forma de energía muy grande de la cual podía abastecerse. Posteriormente el hombre fue evolucionando y perfeccionando las formas de explotación de este tipo de energía. [5]

Pero el crecimiento y evolución del hombre en esta forma ha ido ocasionando varios problemas al habitad, nuestro planeta ya la humanidad en general, empezando por el problema del medio ambiente, el crecimiento de las ciudades, etc.

Entonces se propone a las energías renovables como la solución de dichos problemas incluyendo el cambio climático, los residuos radiactivos, lluvia ácida, contaminación atmosférica y otros varios problemas que se han desencadenado por el uso de otras formas de energía.

Solamente en el año 2003 el consumo a nivel mundial de energía supero los 10.500 millones de toneladas entre petróleo, carbón y otras formas de producción de energía. Por lo cual se dice que esta es la causa principal de la degradación del medio ambiente. [6]

Pero no solo eso existen muchas razones por las que la evolución a la que ha llegado la forma de extracción de energía de los diferentes medios, sea la causante de los problemas medio ambientales, es la forma de producción de energía, la transformación de la misma para su uso e irremediablemente el uso final lo que nos ha llevado a estos problemas, cada año nivel mundial las emisiones de dióxido de carbono, gases de efecto invernadero, residuos radiactivos de centrales nucleares en desuso han causado ya contaminación de varias maneras.[7] Es decir a la par del desarrollo de la tecnología siempre

Se ha ido buscando nuevas maneras de uso de la energía en

forma más eficiente, esto ha desencadenado los problemas ya mencionados acerca del medio ambiente pero también un desperdicio de la energía lo cual también afecta negativamente al equilibrio de la naturaleza. [8]

Energías renovables

El estudio de los diferentes tipos de energía que existen nos ha llevado a determinar que la principal forma de energía renovable o energía limpia y de bajo impacto ambiental es la energía del sol. [9]

Los demás tipos dependen de esta directa o indirectamente como son la luz y calor estas dependen directamente y las energías eólica, hidráulica, mareas, olas, biomasa, etc. Que dependen indirectamente. Desde los últimos cien años el uso de energías renovables solo ha sido superado por el carbón, el petróleo y el gas natural. A pesar de la potencia que tiene y del esfuerzo por hacer de esta energía un uso superior se dice que la energía nuclear siempre ocupara un papel marginal en el mundo. [10]

Entonces se define como energía renovable al tipo de energía que se logra producir teniendo como medio principal fuentes naturales, que se conocen como inagotables este término tiene un enfoque virtual debido a que se utiliza porque la cantidad de energía es grande o por regeneración.

En este estudio se abordan las principales fuentes de energía renovable aplicaciones y métodos de generación. [11]

Fuentes de energía

El sol la principal fuente de energía que existe en el universo, de él se extrae, se obtiene o su energía es la que ayuda a distintos y variados procesos naturales del planeta. El hombre ha utilizado la energía de diversas maneras y ha hecho de ella un proceso de evolución llegando a formas de tecnología que utilizan el recurso aprovechándolo al máximo, formas eficientes que a su vez afectan a la naturaleza.

Las fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables ya que se conocen diversos tipos de producción de energía dentro de esta clasificación se encuentran como no renovables: las energías a base de petróleo, carbón, gas natural, la energía nuclear tienen esta clasificación porque los recursos para su obtención están disminuyendo; las energías renovables son las que se obtienen de fuentes inagotables como el sol y que se pueden seguir obteniendo sin importar el tiempo porque se sabe que seguirán estando durante millones de años más.[12]

Figure 1. Colectro cilindro parabólico, diseñado por Sener. Tecnología energética. Ibon Beñat Salbidegoitia García. Licenciado en Física. Torresol Energy.

Para el concepto de energías renovables actualmente existen muchos estudios para la producción de energías renovables de diversas formas las cuales se establecerán en lo siguiente.

A. Energía Solar

Se considera al sol como el astro principal, una gran estrella que irradia mucha energía y que en su superficie alcanza hasta

5780 grados Kelvin de Temperatura, y por las leyes físicas de Stefan-Boltzmann la cual mide la radiacion de un cuerpo negro, se ha calculado que la radiación que llega a la atmósfera terrestres es de 1367 W/m2 de media. Se conoce que la energía que proporciona el sol es muy alta siendo equivalente para expresar como ejemplo la cantidad de energía que llega del sol a la tierra en 50 minutos es igual al consumo mundial anual. Como se puede observar en la figura 2

Aunque actualmente la transformación o generación de

energía eléctrica a partir de la energía solar no es aun lo suficientemente competente en el mercado pero cada año se van desarrollando nuevas investigaciones que van aumentando la eficiencia de este tipo de energía. Para la transformación de este tipo de energía es muy importante el lugar en donde se instalará la planta, o las torres de concentración además de que se realiza el cálculo preciso de la localización, ángulos de los elementos que intervienen en la transformación de la energía. [13]

B. Energía Eólica

Hace muchos años antes el hombre utilizaba la energía del viento para realizar trabajos mecánicos, la navegación es la primera forma de utilización de energía eólica y esta se remonta hace miles de años.

Al principio eran molinos de viento o maquinas eólicas de rotor hechas de madera con lo que conseguían la transformación, fue hasta cuando se empezó a utilizar el petróleo y los combustibles fósiles cuando se dejó de lado este tipo de energía, que en la actualidad por la disminución de esos recursos se ha vuelto a tecnificar y desarrollar .

El viento es cualquier masa de aire que se da por las diferentes temperaturas en la superficie de la tierra, y es el principal elemento para la energía eólica, definiendo de mejor manera a esta energía como «la energía mecánica que se produce en forma de energía cinética transporta al aire en movimiento»

Figure 2. Radiación Global Horizontal del Mundo. Tecnología energética. Ibon Beñat Salbidegoitia García. Licenciado en Física. Torresol Energy.

Para la producción de esta energía también se realizan estudios empezando por las corrientes y tipos de vientos que existen en los diferentes lugares del planeta, la dirección frecuencia, velocidad influyen mucho para la ubicación adecuada de los elementos que transformarán la energía.[14]

Un punto negativo de la producción a base de esta energía el mismo viento ya que este recurso no está disponible constantemente ni tampoco de acuerdo a parámetros, si no a distintas horas en diferente tiempo, esto es un problema para la generación de la energía a nivel general, por lo que los estudios pone todos sus esfuerzos para el sistema de predicción meteorológica que ayudaría a estimar el viento que se registrará en las zonas con una alta precisión para el trabajo delos parques eólicos.[15]

C. Biomasa

Al hablar de biomasa se quiere decir que se puede obtener energía de ella.

Se define a la biomasa como un conjunto variado de materias de origen y naturaleza orgánica. En el plano de energías la biomasa es una fuente de energía renovable que utiliza este tipo de materia que ha sido constituida a través de los años biologicamente, o también se suelen utilizar productos derivados , provenientes de esta materia.

Comprende como biomasa la materia orgánica de aguas residuales que constituirían lo que son los lodos de depuración que por varios procesos naturales o artificiales se obtiene para beneficio energético; también se utiliza para este tipo de energía los residuos sólidos urbanos.

Se considera a la biomasa como un tipo de energía renovable ya que como si la principal fuente de este tipo de energía es el sol, para la biomasa la energía proveniente del sol es fijada por las plantas en el proceso de la fotosíntesis. La energía se ob- tiene al momento que se rompen los enlaces de los compuestos orgánicos cuando se incineran y se obtiene finalmente dióxido de carbono y agua, entonces lo que se obtiene principalmente son biocombustible en diferentes estados y su uso es térmico, eléctrico o como biocombustible para autos.[16]

Se dice que la biomasa es una fuente de energía renovable muy eficiente y buena debido a que se pueden obtener varios tipos de elementos a partir de ella.

Figure 3. Materia orgánica. F. J. Friedrich and J. F. González, "La energía de la biomasa," p. 135, 1999.

La bioenergía como se la llama actualmente, es de mucha importancia a nivel mundial, ya que es uno de los elementos más importantes en el consumo mundial energético, las cifras indican que ha llegado cerca del 11% del consumo total mundial.[17]

D. Energía Geotérmica

La energía geotérmica es una fuente de energía que se obtiene a base del calor almacenado en la corteza terrestre. Actualmente es utilizada para la producción de energía eléc- trica, la forma de producción es tipo las existentes actualmente pero solo se desarrolla en en algunos escasos yacimientos de temperatura muy alta que existen en el planeta. Como las demás fuentes de energía esta también esta en constante desarrollo tecnológico y se provee que tendrá una importancia relativa en el campo de la producción de energía. El desarrollo más significativo de este tipo de energía se está produciendo principalmente en Alemania.[18]

En otro contexto la energía geotérmica es el calor natural que existe en el planeta, porque por estudios se sabe que la Tierra es su núcleo, manto y corteza no solo almacena si no que también genera grandes cantidades de energía la cual es llamada energía térmica.

Este calor se transmite des de donde esta en el interior y sale hacia la superficie por conducción. [19]

Existen dos principales formas de aprovechamiento de esta fuente energética, como es en forma de calor directo y para la producción de electricidad, para cualquiera de los dos tipos es necesario una zona geológica del planeta qu tenga una temper- atura muy muy alta, a una profundidad terrestre accesible y es necesario también la existencia de agua alrededor de esa zona. Estos lugares toman el nombre de «yacimientos geotérmicos o hidrotérmicos», se clasifican según la temperatura en los cuales baja sería hasta 90°C, media entre 90° y 150°C y alta mayor a 150°C. Aunque se están desarrollando nuevas tecnologías como la bomba de calor que eliminan una de las dos condiciones. LA energía geotérmica esta en cuarto lugar en la producción de energías renovables, solo luego de la hidroeléctrica, biomasa y eólica.[20]

Figure 4. Centrales geotérmicasen el yacimiento «The Geysers», California. National Renewable Energy Laboratory- NREL. U. S. Department of Energy- DOE.

E. Energía Hidráulica

Este tipo energía es ya muy conocida en nuestro medio ya que es la energía que actualmente abastece nuestro país, debido a que es una de las primeras energías limpias que se empezaron produciendo en el planeta, en sí la energía hidráulica es «La energía cinética del movimiento de masas de agua, o la energía potencial del agua disponible a cierta altura», esto quiere decir que utilizan el movimiento del agua para generar energía de esta forma no se afecta al medio ambiente. Ahora es energía renovable porque como ya sabemos la energía hidráulica también es una consecuencia de la de la radiación solar, esto se explica en la figura 5 la cual nos presenta el ciclo hidrológico el cual nos proporciona esta energía.[21]

En la imagen observamos el ciclo en el cual utilizamos la energía ya sea potencial o cinética del agua, ahora lo que se utiliza es la energía ya sea cinética o potencial generalmente del agua que está recorriendo los ríos pero hace mas de un siglo está energía era utilizada para pequeñas labores como moler trigo, luego fue que se empezó a utilizar para producir energía eléctrica como la que podemos observar en la actualidad en nuestro país, la represa de Paute, además de que el gobierno actualmente está trabajando en varios proyectos hidráulicos que abastecerán al pías cerca del año 2016.[22]

F. Energía Marina

La energía marina como fuente de energía renovable nos presenta varios tipos, es decir varias maneras de las cuales nos podemos favorecer para generar energía, por lo que se dice que los mares y los océanos son fuente de muchas formas de energías renovables, debido a sus características como son: la extensa superficie, volumen y capacidad calorífica que como ya es característica de todas las energías renovables son un condensador principal de energía del sol en la Tierra. Tanto no solo del sol si no que de la luna también se acumula energía en las aguas del mar y esto produce varias consecuencias aue favorecen a la producción de energía.[23]

Los principales tipos de energías renovables marinas son:

• La energía de las olas la cual es llamada undimotriz.

• La energía mareomotriz potencial, se favorece de la altura del agua.

• La energía de las corrientes marinas.

Figure 5. La energía hidráulica en el ciclo hidrológico."Energía hidráulica

17.1.," pp. 399-412.

• Los gradientes térmico y salino.

• La energía geotérmica marina.

Pero la principal energía que se obtiene de las fuentes del mar es la energía eólica; aunque generalmente se han desarrollado plantas de energía eólica terrestres, cada vez aumenta más la generación en el mar. Existen varias razones por las que se trasladó la creación de estas plantas eólicas al mar , se puede decir que las turbinas de viente son muy grandes y ocupan un buen espacio por lo que en países muy poblados resulta complicado encontrar un lugar en la superficie terrestres, otra razón es debido a que en el mar el viento es mucho más fuerte y esto hace que haya mayor producción se supone que puede superar el 50%. Aunque también existen desventajas como el mayor costo de la construcción del parque, debido al acceso al lugar, la sal del mar hace que los elementos deban tener cuidados especiales en la pintura y el mantenimiento también es caro ya que las cosas deberán viajar por helicóptero. Las empresas dicen que el costo vale la pena debido a que la electricidad generada es mucho mayor, y se puede recuperar los recursos.[24]

Importancia de las energías renovables en el futuro

Principalmente el uso de engrías renovables se ha ido desarrollando en el planeta en el momento en el que algunos sectores tomaron conciencia del cambio climático que se ha dado en la Tierra, ya que se dice que esto es causado princi- palmente por la producción, transformación, almacenamiento y transporte de la energía ya que esto conlleva un sinnúmero de actividades que dañan el medio ambiente, pero el desarrollo de la sociedades requiere recursos energéticos, el crecimiento tanto económico como social se da a base de la energía, por lo cual se han ido pensando nuevas formas de obtener energía de una manera limpia, de las cuales ya dependerá de los recursos y sectores políticos de cada país para su desarrollo.[25]

Existen varios acuerdos entre los países comprometiéndose

con el cambio climático como el protocolo de Kyoto en el cual las naciones industrializadas se comprometieron a reducir las emisiones de CO2 al ambiente. También se están llevando a cabo diferentes proyectos para ayudar a la crisis ambiental entre los cuales son tema principal la generación de energía

eléctrica limpia y si bien es cierto en nuestro país ya se abastece de energía hidroeléctrica, se están creando nuevas plantas además de la creación también del parque eólico.

Figure 6. Parque eólico de Nysted de 72 turbinas de viento, con una capacidad máxima de 2,3 MW cada uno. E. Sörensen and F. Nielsen, "Energía marina limpia," pp. 69-72, 2007.

Por otra parte se busca también la eficiencia energética,

sustitución de combustibles. [26]

Gran parte de las energías renovables provienen del sol, actualmente y en para un futuro es necesario el uso de recursos energéticos que tengan un desarrollo sostenible , con el desarrollo tecnológico es posible optimizar el uso de la biomasa para fines energéticos es decir generar electricidad.

A futuro también la producción de energía eléctrica geotérmica, primeramente a un tiempo corto se aprovechara los yacimientos hidrogeotérmicos con temperaturas medias, luego a largo plazo se aprovechara la roca seca caliente , y esto hace mucho más optimo el recurso.

Conclusiones

Se concluye que las energías renovables son las que provienen o están relacionadas de alguna forma directa o indirectamente con la energía del sol, cuando se habla del concepto de las energías renovables se está hablando de energía del sol.

La energía es lo que mueve nuestro mundo y es necesario buscar nuevas formas de energía, la energía hidráulica ya se ha venido utilizando para abastecer a los paises que cuentan con os recursos y situaciones geográficas para generar este tipo de energía, actualemente toma cada vez más fuerza la energía eólica ya que existen paises en los cuales la primera fuente de energia es esta, y no solo a nivel continental si no que se han implementado ya parques eólicos en el mar debido a que hay un beneficio en la producción de más del 50%, en cuanto al mar existen muchas formas de las cuales nos podemos aprovechar de este recurso para generar energía.

Con la energía geotérmica, la biomasa aunque su desarrollo está un poco a paso lento, se dice que también llegarán a ser fuentes importantes de energía porque la forma de obtención es muy buena, la biomasa utiliza los desechos para transformarlos en biocombustibles, que a su vez ayudan a proteger al planeta eliminando los desechos en tanto que sustituye la utilización de otro tipo de combustible contaminante.

Por todo esto se dice que las energías renovables son el futuro, ya que además de contribuir con el medio ambiente, proporcionan una manera eficaz y optimización de recursos para la producción y desarrollo energético.

It is concluded that renewables are those from or are related in some way directly or indirectly with the energy of the sun, when discussing the concept of renewable energies are talking about solar energy.

Energy is what drives our world and you need to seek new forms of energy, hydropower and has been used to supply the countries that have resources and geographical situations you to generate this energy, making increasingly actualy force wind energy since there are countries in which the primary source of energy is this, and not just continental level but that have already implemented wind farms at sea because there is a benefit in the production of more than 50 %, as the sea there are many ways which we can take advantage of this resource to generate energy.

With geothermal energy, biomass although its development is a little slowly, it is said that they will also be important sources of energy because the method of production is very good, biomass used to transform waste into biofuels, which in time help protect the planet by eliminating waste while replacing the use of other polluting fuel.

For all this is said that renewable energies are the future, as well as contributing to the environment, provide an effective and optimizing production resources and energy development.

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Autor:

Paola Guamán,

Universidad Politécnica Salesiana,

Sede Cuenca Electrónica Analógica II