Energía Nuclear: Se obtiene mediante la fisión nuclear de átomos de uranio y se utiliza para generar electricidad.

La energía nuclear se obtiene a través de dos procesos principales: la fisión nuclear y la fusión nuclear. Es decir que la fisión nuclear, es el proceso de dividir núcleos atómicos, generalmente átomos de uranio-235 o plutonio-239, en dos fragmentos más pequeños liberando una gran cantidad de energía en forma de calor. Esta energía térmica se utiliza para generar vapor, que a su vez impulsa turbinas conectadas a generadores eléctricos, produciendo electricidad.

La fisión nuclear se lleva a cabo en reactores nucleares, que son instalaciones diseñadas para controlar y aprovechar este proceso de fisión de manera segura y eficiente. La energía nuclear tiene la ventaja de ser una fuente de energía con bajas emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con los combustibles fósiles, pero también conlleva preocupaciones sobre la gestión de residuos radiactivos, la seguridad y la proliferación nuclear.

Por otro lado, la fusión nuclear es el proceso mediante el cual los núcleos atómicos se combinan para formar núcleos más pesados, liberando una enorme cantidad de energía. A diferencia de la fisión nuclear, que se utiliza actualmente en las centrales nucleares, la fusión nuclear aún no se ha logrado controlar de manera eficiente en un entorno de producción de energía en la Tierra. Sin embargo, se considera una fuente potencialmente muy prometedora de energía debido a su abundancia de combustible (isótopos de hidrógeno) y su baja generación de residuos radiactivos. La replicación del proceso de fusión que ocurre naturalmente en el sol es un desafío técnico extremadamente complejo y se está investigando en proyectos internacionales como el ITER para lograr la viabilidad de la fusión como fuente de energía.

En resumen, la energía nuclear se obtiene tanto a través de la fisión nuclear como de la fusión nuclear, pero hasta el momento, la fisión es la que se ha utilizado comercialmente para generar electricidad en las centrales nucleares.

Energía de las Mareas: Se aprovecha la energía generada por las mareas y corrientes del océano para generar electricidad.

La energía de las mareas, una forma de energía renovable que se obtiene aprovechando las diferencias de altura entre las mareas altas y bajas del océano. Esta energía se convierte en electricidad mediante el uso de tecnologías específicas, como las plantas de energía mareomotriz y las turbinas de corriente oceánica. Aquí hay una explicación más detallada:

La energía de las mareas se deriva del movimiento del agua causado por la interacción gravitacional entre la Tierra, la Luna y el Sol. La atracción gravitacional de la Luna y el Sol provoca que el agua en los océanos se mueva, creando mareas altas y bajas periódicas. Estas mareas generan un flujo constante de energía cinética en el agua en movimiento.

Hay dos enfoques principales para aprovechar esta energía:

• Energía mareomotriz: Las plantas de energía mareomotriz se construyen en bahías, ensenadas o estuarios donde las mareas tienen una amplitud considerable. Se utilizan diques o presas para capturar el agua durante las mareas altas. Luego, cuando las mareas bajan, el agua se libera a través de turbinas que generan electricidad debido al flujo de agua.
• Energía de corrientes oceánicas: Esta forma de energía se basa en la corriente constante del océano, que puede aprovecharse mediante turbinas submarinas que se colocan en áreas con corrientes marinas fuertes. Estas turbinas se activan por el flujo de agua y generan electricidad a medida que el agua pasa a través de ellas.

 

Ambos métodos aprovechan el movimiento natural del agua para generar electricidad de manera sostenible y limpia. Sin embargo, también presentan desafíos técnicos y ambientales. Los impactos ambientales pueden incluir cambios en los patrones de flujo de agua y la vida marina, aunque generalmente se consideran menos invasivos que los métodos tradicionales de generación de energía.

 La energía de las mareas ofrece una fuente de energía renovable y predecible, ya que las mareas son causadas por patrones gravitacionales bien establecidos. A medida que la tecnología continúa desarrollándose, es posible que veamos un mayor uso de esta forma de energía para contribuir a la matriz energética global y reducir la dependencia de los combustibles fósiles.

Biogás: Se produce mediante la descomposición de materia orgánica y se utiliza para generar calor y electricidad.

El biogás es un tipo de gas producido a través de la descomposición de materia orgánica en ausencia de oxígeno, un proceso llamado digestión anaeróbica. Este proceso puede ocurrir en lugares como vertederos, estanques de aguas residuales y plantas de tratamiento de aguas residuales, así como en instalaciones diseñadas específicamente para la producción de biogás, llamadas plantas de biogás o biodigestores.

El biogás está compuesto principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), junto con pequeñas cantidades de otros gases como sulfuro de hidrógeno (H2S) y vapor de agua. Debido a su alto contenido de metano, el biogás es una fuente de energía renovable y se puede utilizar para varias aplicaciones:

• Generación de calor: El biogás puede quemarse directamente para generar calor, que puede utilizarse en aplicaciones industriales, de calefacción residencial o comercial, y en procesos como la generación de vapor.
• Generación de electricidad: El biogás se puede utilizar en motores de combustión interna o turbinas de gas para generar electricidad. Estas plantas de cogeneración producen tanto electricidad como calor útil.
• Inyección en la red de gas: Después de un proceso de purificación para eliminar impurezas como el CO2 y el H2S, el biogás purificado puede ser inyectado en la red de gas natural, lo que lo convierte en una fuente más limpia de energía para uso doméstico e industrial.
• Biometano: Si se purifica aún más, el biogás puede convertirse en biometano, un combustible de alta calidad que se puede utilizar como sustituto del gas natural en vehículos, aplicaciones industriales y comerciales.
• Producción de bioplásticos y productos químicos: Algunos procesos pueden convertir el biogás en componentes químicos para la producción de bioplásticos y otros productos químicos.

 

El proceso de producción de biogás no solo contribuye a la generación de energía renovable, sino que también tiene beneficios ambientales al reducir la emisión de gases de efecto invernadero y ayudar en la gestión de residuos orgánicos, evitando su acumulación en vertederos y reduciendo la liberación de metano, un gas de efecto invernadero potente, a la atmósfera.

Biomasa: Energía obtenida de materia orgánica como residuos agrícolas, forestales o biocombustibles

La biomasa se refiere a la materia orgánica de origen vegetal o animal, que puede ser utilizada como fuente de energía. Esta materia orgánica puede incluir una variedad de materiales, desde madera y residuos agrícolas hasta algas y estiércol. La biomasa se puede transformar en diferentes formas de energía, como calor, electricidad o biocombustibles, a través de procesos de conversión.

Los tipos de biomasa utilizados para la producción de energía incluyen:

• Biomasa forestal: Incluye madera, ramas, corteza y otros subproductos de la industria forestal. Se pueden utilizar para la generación de calor o electricidad a través de la combustión o la gasificación.

• Residuos agrícolas: Restos de cultivos como cáscaras, tallos y hojas que quedan después de la cosecha. Estos residuos pueden ser convertidos en biocombustibles o utilizados para la generación de energía.

• Biomasa de cultivos energéticos: Algunos cultivos, como el maíz, el sorgo y la caña de azúcar, se cultivan específicamente para su uso como materia prima en la producción de biocombustibles.

• Residuos orgánicos: Desechos de alimentos, estiércol y otros residuos orgánicos pueden ser convertidos en biogás a través de procesos de digestión anaeróbica. El biogás puede ser utilizado para generar calor o electricidad.

• Biodiesel y bioetanol: Biocombustibles derivados de cultivos como la soja, el maíz o la caña de azúcar. El biodiesel se utiliza como alternativa al diésel convencional, mientras que el bioetanol se mezcla con la gasolina.

• Algas: Las algas también pueden ser una forma de biomasa utilizada para producir biocombustibles, ya que pueden crecer rápidamente y contienen aceites adecuados para la producción de combustibles.

• Residuos de madera y papel: Los desechos de la industria maderera y papelera, como aserrín y virutas, se pueden utilizar para la generación de energía o para la producción de pellets de biomasa.

La biomasa se considera una fuente de energía renovable, ya que la materia orgánica utilizada puede regenerarse en un plazo de tiempo relativamente corto. Sin embargo, su uso debe ser gestionado de manera sostenible para evitar impactos negativos en los ecosistemas y la competencia con la producción de alimentos.

Geotermia vs Aerotermia

La geotermia y la aerotermia son dos sistemas sostenibles de climatización que utilizan los recursos naturales disponibles para producir energía limpia a bajo precio. De la raíz de ambas palabras (geo- y aero-) se puede derivar la fuente de estas energías: la tierra y el aire. Pero ¿qué es mejor, la geotermia o la aerotermia?

 Ambas energías renovables son capaces de proporcionar agua caliente, calefacción y refrigeración por lo que los usos son los mismos. Sin embargo, cada uno tiene sus características y beneficios, por lo que los comparamos cuidadosamente a continuación.

 

Funcionamiento de bombas de calor para aerotermia y geotermia

Ambos sistemas utilizan bombas de calor para realizar el intercambio de energía: aire interior y aire exterior con aerotermia, aire interior y subterráneo con geotermia. Estas son las características de cada uno:

Características y consumos de las bombas de calor aerotermales

La bomba de calor toma el aire exterior y lo transporta al interior, incluso cuando la temperatura exterior es fría y hay necesidad de calefacción. En términos de consumo, la energía térmica del aire consume solo una unidad de energía por cada cuatro unidades que trae al hogar.

Características y consumos de las bombas de calor geotérmicas

La bomba de calor funciona de manera similar, pero hace circular el líquido por el sistema subterráneo para alcanzar la temperatura deseada y hacerlo más estable durante todo el año. En términos de consumo, la planta geotérmica consume una unidad de energía por cada seis unidades de energía que aporta.

Diferencias entre energía aerotérmica y energía geotérmica

Conociendo sus características, aquí tienes las principales diferencias entre ellos:

• Tipo de energía: La aerotermia utiliza el aire como fuente de energía. La energía geotérmica utiliza la temperatura del subsuelo para el intercambio de calor.

• Eficiencia: La energía geotérmica es más estable ya que la temperatura del subsuelo es constante durante todo el año. La energía aerotérmica depende en gran medida de la temperatura exterior, por lo que la eficiencia es buena, pero algo inferior.

• Ahorro: Sabiendo lo anterior y haciendo cálculos bastante generales, podemos decir que la energía geotérmica ahorra más que la aerotermia.

• Precio y depreciación: El precio de instalación de cada sistema y su posterior amortización dependen en gran medida del tamaño de la vivienda y del consumo previsto. Sin embargo, si se vuelven a hacer los cálculos generales, la aerotermia se amortiza en menos de 3 años, mientras que la geotermia se amortiza en 8 años. Por lo tanto, la energía geotérmica requiere una gran inversión, pero proporciona grandes ahorros.

Aerotermia o geotermia, ¿Cuál elegir?

• Espacio: La geotermia necesita terreno para instalarse, la aerotermia se coloca en la fachada del edificio.

• Característica de la vivienda: Para una vivienda unifamiliar con terreno, es probable que la mejor opción sea la geotermia por lo que hemos visto en el punto anterior.

• Inversión inicial y tiempo: Con la geotermia, la inversión inicial es mayor y necesita más años para amortizarse.

• Ahorro total y rentabilidad económica: A la larga, la geotermia genera un mayor ahorro energético y, por tanto, monetario.

• Zona climática: Los lugares con temperaturas inestables no son los más adecuados para instalar aerotermia.

• Mantenimiento: La aerotermia, al estar instalada a la intemperie, requiere un mayor mantenimiento por las impurezas del aire y por las temperaturas.

• Uso y consumo: Si solo interesa por el agua sanitaria, la aerotermia es más que suficiente. Sin embargo, por la climatización y por el menor consumo, la geotermia es mejor opción.

Energía geotérmica: Proveniente del calor interno de la Tierra, generalmente aprovechada en zonas geotérmicamente activas.

La energía geotérmica o geotermia, es aquella que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor interno de la Tierra. Podemos ver ejemplos de este tipo de energía en las erupciones de los volcanes, el calor que contienen las fuentes calientes naturales o los géiseres. La geotermia se trata de un recurso inmenso, una fuente de energía renovable, sostenible e inagotable.

La energía geotérmica viene del calor de la roca fundida, o magma, que se encuentra en las profundidades de la Tierra y que sube a través de las grietas de la corteza terrestre. Si se perforan unos tres kilómetros de profundidad, encontraríamos zonas en que las rocas alcanzan los 200ºC de temperatura, suficiente para alimentar una central geotérmica; eso quiere decir que no hace falta que esperemos a que las energías alternativas vengan a nosotros: podemos ir nosotros a la energía geotérmica.

Este tipo de energía tiene diferentes ventajas sobre los demás tipos de energías: no solo es prácticamente libre de CO2, sino que también está disponible en todo el mundo. Los países pobres tienen tanta como los ricos y no depende de otros recursos naturales como el sol o el viento; tenemos energía geotérmica las 24 horas del día los 365 días del año.

En cuanto a las desventajas de la energía geotérmica, la principal es que la infraestructura para obtenerla tiene un alto coste.

La mayoría de las centrales geotérmicas construidas son hidrotermales; se alimentan del agua caliente que se encuentra cerca de la superficie de la Tierra, donde haya grietas en la corteza terrestre. Estas centrales geotérmicas utilizan el vapor para hacer girar una turbina que produce electricidad.

Lo mejor de la energía geotérmica es que no tenemos necesidad de limitarnos a los puntos calientes hidrotermales: utilizando los mismos métodos de perforación que utiliza la industria petrolera, podemos crear nuestros propios puntos calientes. De esta manera, podríamos obtener una cantidad prácticamente ilimitada de este tipo de energía.

 

Energía eólica: Generada por el viento mediante aerogeneradores.

La energía eólica es aquella que se obtiene a partir de la fuerza del viento. ¿Cómo? A través de un aerogenerador que transforma la energía cinética de las corrientes de aire en energía eléctrica. El proceso de extracción se realiza principalmente gracias al rotor, que transforma la energía cinética en energía mecánica, y al generador, que transforma dicha energía mecánica en eléctrica. Hablamos de una energía renovable, eficiente, madura y segura clave para la transición energética y la descarbonización de la economía.

¿Cómo se genera el viento? La radiación solar no incide por igual en toda la superficie de la Tierra: hay zonas que se calientan más que otras y en esas el aire, que pesa menos, tiende a ascender generando áreas de bajas presiones; en cambio, en las más frías el aire desciende y pesa más creando áreas de altas presiones. La diferencia entre presiones hace que el aire se mueva y se origine el viento, un elemento tan poderoso que puede utilizarse para generar energía.

El proceso de generación de energía eólica implica los siguientes pasos:

• Captura del viento: Los aerogeneradores están ubicados en áreas donde el viento es constante y relativamente fuerte, como en colinas, montañas, costas o zonas abiertas. Las palas del aerogenerador están diseñadas de manera aerodinámica para capturar la máxima cantidad de energía cinética del viento.

• Conversión a energía mecánica: Cuando el viento sopla, las palas del aerogenerador comienzan a girar. Este movimiento rotativo impulsa un generador eléctrico que está conectado a las palas. El generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica.

• Transformación a energía eléctrica utilizable: La energía eléctrica generada en los aerogeneradores inicialmente es de corriente alterna (CA) y se transporta a través de cables hasta una subestación. En la subestación, la tensión de la corriente alterna se aumenta mediante transformadores para facilitar su distribución a largas distancias a través de la red eléctrica.

•  Distribución y consumo: La energía eléctrica generada por los aerogeneradores se integra en la red eléctrica junto con otras fuentes de energía. Luego, los consumidores pueden acceder a esta energía a través de sus conexiones eléctricas convencionales para uso doméstico, industrial o comercial.

La energía eólica tiene varias ventajas, como ser una fuente de energía renovable y libre de emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, también tiene algunas limitaciones, como la variabilidad del viento, lo que puede hacer que la generación sea intermitente. Para abordar este desafío, se utilizan sistemas de almacenamiento de energía, como baterías, para almacenar el exceso de energía generada en momentos de viento fuerte y liberarla cuando la demanda es alta y el viento es bajo.

En las últimas décadas, la energía eólica ha experimentado un crecimiento significativo en todo el mundo como parte de los esfuerzos para diversificar la matriz energética y reducir la dependencia de los combustibles fósiles.