Las energías renovables siempre me han atraído, por el hecho de que son una manera inteligente de aprovechar las fuentes que la naturaleza pone a nuestra disposición, tales como los rayos solares, el viento, las mareas, las olas, los saltos de agua, la energia geotérmica y muchas otras más.
La búsqueda de nuevas formas de aprovechar estas energías renovables ha tomado impulso ante el hecho evidente de que el petróleo y el gas más tarde o más temprano se van a terminar y además, existe todo un movimiento político-económico (no puedo decir científico porque de científico tiene poco) que promulga un cambio climático generado por el hombre y sus emisiones. Es un tema que tiene muchas aristas y seguramente será motivo de posteos adicionales.
Hoy por hoy, existen serias dificultades tecnológicas para implementar sistemas domésticos de aprovechamiento de fuentes alternativas de energía. A continuación, una breve descripción de los que son, a mi criterio, los problemas fundamentales a superar y algunos enfoques y alternativas para solucionarlos.
Bajo Rendimiento
La energía que proviene del sol, del viento, de las olas o de cualquier otra fuente debe transformarse en algo más amigable y útil para el usuario, todavía no podemos hacer andar una licuadora directamente con la luz solar ¿no? La cuestión entonces es, ¿cómo pasar de una forma de energía a otra? Bueno, para eso existen mecanismos tales como las células fotovoltaicas, que transforman por efecto fotoeléctrico la energía que traen los fotones en electricidad, o los molinos de viento, que convierten la energía cinética del aire en movimiento en electricidad a partir de un generador conectado al árbol principal. Todos estos procesos implican pérdidas que hacen que no toda la energía recibida por el dispositivo se convierta en electricidad, esto se debe a que todos estos procesos son termodinámicamente irreversibles, implican un aumento de entropía. Procesos con 100% de rendimiento son puramente teóricos, imposibles de conseguir en la vida real.
Para que se hagan una idea, las celdas fotoeléctricas comerciales tienen un rendimiento de alrededor del 15%, es decir, solamente convierten el 15 % de la radiación solar incidente en electricidad (modelos experimentales han llegado a un 40 %), si a eso le sumamos que la energía solar tiene una irradiancia promedio de 1000 W/m2 (dependiendo de la ubicación geográfica y la época del año), vemos que para poder producir una cantidad apreciable de electricidad, necesitamos grandes superficies de exposición, es decir, muchas celdas fotoeléctricas. Hagamos un pequeño cálculo a modo ilustrativo (sumamente simplificado):
- Un panel solar típico, de silicio monocristalino, entrega 40 w a 12 V, su superficie es de 0,34 m2 y se vende a u$s 330. Bien, supongamos ahora que en nuestra casa tenemos los siguientes artefactos y equipos instalados (Fuente: I.N.T.I.):
- 4 lamparitas de 60 w
- 1 heladera con freezer, 200 w
- 1 horno microondas, 800 w
- 1 televisor color, 100 w
- 1 PC de alta gama, 600 w
- 1 Monitor LCD 17″, 40 w
- 1 Lavarropas Automático, 500 w
Suponemos también que queremos que todos estos equipos funcionen simultáneamente, por lo tanto, la potencia necesaria es de 2480 watts.
Para obtener esos 2480 w, necesitaremos 62 paneles como el especificado (2480 w / 40 w/panel). Para comprar los paneles vamos a tener que desembolsar u$s 20.460 y nos va a ocupar una superficie de 21 m2.
Ok, pero cuidado, porque no estamos considerando los costos de baterías, inversores y el resto de la instalación necesaria, y también estamos siendo muy conservadores con respecto al consumo, ya que un equipo de aire acondicionado puede gastar más de 2000 w. El costo total, considerando los paneles y demás accesorios, puede ser de alrededor de los u$s 40.000.
Rendimientos similares se presentan en otras fuentes de energía alternativa, por ejemplo, los modernos aerogeneradores están cerca del 50%, pero son equipos de gran envergadura, a nivel doméstico el rendimiento es mucho menor. Para compensar el bajo rendimiento, debemos instalar mayor cantidad de unidades para conseguir los niveles de potencia necesarios.
Desfasaje entre Generación y Consumo
Todas las fuentes de energía renovables (a excepción de la hidroeléctrica y la geotérmica) sufren de este inconveniente y es imposible de eliminar, ya que si estamos usando energía solar, siempre se va a hacer de noche o va a estar nublado, si optamos por energía eólica, la velocidad del viento no es constante durante el día, lo mismo pasa con las olas o mareas y cualquier otra fuente que se les ocurra.
Además, hay que considerar el patrón de consumo, ya que hay momentos del día (al amanecer, sobre el mediodía, al caer la tarde) en los que se demanda mayor cantidad de energía. Las centrales termoeléctricas, nucleares o hidroeléctricas pueden fácilmente ajustar sus niveles de generación para acompañar los picos de consumo, por ejemplo, aumentando el caudal de combustible en las usinas o la apertura de las compuertas en el caso de diques y embalses.
Lamentablemente, no puede hacerse lo mismo con el sol o con el viento, para amortiguar este efecto de desfasaje, se deben instalar acumuladores o baterías, que son muy costosas, ineficientes y contaminantes. Se está haciendo muchísima investigación para intentar mejorar nuestras tecnologías de almacenamiento de energía, pero hasta entonces, las fuentes renovables corren con desventaja frente a las tradicionales.
¿Qué podemos hacer para solucionar estos problemas?
Bien, existen varias maneras de encarar estos desafíos que he mencionado anteriormente, algunas requieren de adelantos tecnológicos que todavía deben desarrollarse, pero otros, afortunadamente, pasan más por un tema de cultura y de costumbre que por barreras de la ciencia.
Ahorro Energético
Lo peor que podemos hacer es despilfarrar la energía que producimos. Si analizamos con cierta profundidad nuestros hábitos de consumo energético, veremos que existen muchas formas de reducirlo con sólo tomar conciencia de lo que estamos haciendo. El ejemplo más claro es no dejar luces encendidas en habitaciones que no están siendo utilizadas, apagar el monitor de la PC cuando no la usamos, en vez de mezclar agua fría y caliente cuando nos duchamos o lavamos los platos, directamente bajar la potencia del calefón o termotanque, aislar puertas, ventanas y techos con materiales especiales para disminuir el intercambio de calor con el medio (en verano no tendremos tanto calor y en invierno tanto frío) y un largo etcétera. Si hemos dicho que los equipos que transforman energías tales como la solar o la eólica en eléctrica tienen bajos rendimientos, la solución no es sólo esperar a qué dichas tecnologías mejoren, sino también, aportar nuestro granito de arena para aprovechar más inteligentemente la energía producida. Esto también se aplica si estamos utilizando energía proveniente de fuentes convencionales, recuerden que no sólo estamos contribuyendo a mejorar el medio ambiente, también estaremos ahorrando mucho dinero.
Para una lista más detallada de consejos, vean éste artículo: “Consejos para el ahorro de energía en el hogar”.
Modificar el Sistema de Distribución de Energía Eléctrica
En Argentina, pocas instituciones están autorizadas a generar energía eléctrica y distribuirla, quiere decir que si yo tengo instalado un aerogenerador en mi casa o varios paneles solares y me sobra potencia, ésta se pierde si yo no tengo capacidad de almacenarla. Esto puede suceder si mis baterías están al 100% y estoy consumiendo por debajo de mis posibilidades de generación.
Pues bien, esta potencia va a parar a la basura, ya que LEGALMENTE no podemos entregarla a la red eléctrica para que sea consumida en otro lugar que la requiera. En países como Alemania, Francia, Estados Unidos y algunos más, el Estado le paga el excedente de generación a los particulares a precios muy por encima (casi el triple) del de mercado, justamente, para fomentar la instalación de equipos generadores a base de energías renovables.
Un concepto que viene tomando impulso, es el de implementar un sistema en el cual la red de distribución eléctrica se maneje como si fuera un sistema de intercambio de archivos tipo Torrents o P2P, aquellos que tienen un excedente de generación, lo vuelcan a la red y los que no llegan a satisfacer sus requerimientos, toman de la red lo que necesiten para cubrir el faltante. De esta manera, a nivel global, el sistema es muy eficiente y no es díficil de implementar, la tecnología existe y se ha probado que este modelo totalmente descentralizado es más útil y menos propenso a salirse de servicio o producir apagones masivos. El tema pasa por la decisión política de nuestros gobernantes y por el hecho de que áquel que controla la energía, tiene poder. Regalarle ese poder a todo el mundo no es algo que estén muy dispuestos a hacer, ¿no les parece?
Acá les dejo un artículo muy interesante para el que quiera conocer un poco más de redes distribuídas: Nuevas energías para un nuevo Mundo: Eficiencia, Energía y redes
Bueno, espero que les haya gustado mi visión de éste tema que tanto tiene para ofrecer, ya tengo varias ideas para seguir adelante en otros posteos. Espero sus comentarios y opiniones, saludos!
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