Todos conocemos que la fotovoltaica es una energía renovable, al igual que la eólica. ¿Pero conocemos todos los tipos de energías renovables? ¿Y cuáles de ellas generan electricidad? Es un mundo amplio, y es exactamente ese aspecto el que las hace imparables, puesto que el país que sepa utilizar conjuntamente la mayor parte de ellas conseguirá una generación eléctrica 100 % renovable.

Se denomina energía renovable a aquella energía que consume combustible o energía primaria que es inagotable o que se puede regenerar en poco tiempo. Estas energías pueden generar calor, frío o electricidad, quedando resumidas en la siguiente tabla.

A continuación aparecen brevemente explicados los diferentes tipos de energías renovables:

Biomasa

La biomasa está cogiendo mucha fuerza en los últimos años con las calderas de pellets,  puesto que se han convertido rentables económicamente, siendo en muchas ocasiones la opción más barata frente a las calderas de gas natural (el coste del combustible es lo que marca la diferencia).

La biomasa no es más que materia vegetal que proviene tanto de cultivos como de bosques. Se puede diferenciar el tipo de biomasa según su procedencia:

1. Biomasa natural: se produce en los ecosistemas naturales (sin intervención humana)
2. Biomasa residual: procede de diversos usos que en principio no tiene ninguna utilidad. También se incluirían los RSU (Residuos Sólidos Urbanos).
3. Cultivos energéticos: cultivos de especies vegetales que son destinados específicamente a producción usos energéticos. Pueden ser especies herbáceas o leñosas.

 

La biomasa puede generar:

• Calor
• Electricidad
• Combustibles (biodiesel, bioetanol, biogás)

 

Hay distintos procesos para transformar la biomasa en productos finales:

1. Procesos físicos: tras molienda, tamizado y densificación se obtienen productos como briquetas o pellets.
2. Procesos físico-químicos: mediante un proceso de transesterificación se obtiene de las semillas de girasol o colza el biodiesel. Con este proceso se obtiene otro producto que se emplea para la fabricación de metanol y etanol.
3. Procesos termoquímicos: mediante la aplicación de la pirólisis (ausencia de oxígeno), gasificación (baja concentración de oxígeno) o combustión directa (exceso de oxígeno). Los productos que se generan son variados y depende del tipo de proceso que se lleve a cabo.
   1. En la combustión directa no se genera ningún producto, se aprovecha el calor generado por la combustión de la biomasa.
   2. Gasificación: se genera gas combustible.
   3. Pirólisis: Sólido carbonoso, aceites pirolíticos y gas combustible.
4. Procesos biológicos: aplicable solo a la materia biodegradable y realiza en presencia de microorganismos.
   1. Fermentación: se fermentan los azúcares presentes en la biomasa con azúcares transformables (remolacha, trigo…) para obtener etanol. Si se añaden microorganismos fermentativos se producirá bioetanol.
   2. Digestión anaerobia: proceso de degradación de materia orgánica, del cual se obtiene principalmente biogás.

De entre los distintos tipos de energías renovables la biomasa es una fuente renovable muy amplia, pudiendo convertirse en varios productos a raíz de una gran variedad de materia prima. También es muy versátil respecto a la forma de aprovecharla, pudiendo generar calor, electricidad o combustibles tanto gaseosos como líquidos.

 

Eólica

La energía eólica es la energía que se obtiene del viento. El viento se genera por el calentamiento desigual de la tierra y el molino se encarga de transformar su energía cinética en electricidad. Puesto que la superficie de la tierra frena el viento, si se construye el molino a mayor altura se obtendrá un mayor recurso eólico.

Se pueden diferenciar dos grandes grupos:

1. Eólica onshore: cuando los molinos se encuentran en tierra firme.
2. Eólica offshore: el molino se sitúa mar adentro. Tiene la ventaja de que suele haber más viento y no son necesarias grandes alturas para conseguir mejor recurso eólico puesto que la superficie el mar frena menos el viento que en tierra firme. Debido a la grandes profundidades del suelo marino en algunas zonas (en España el fondo marino tiende a alcanzar grandes profundidades cerca de la costa) hay ocasiones en las que no son rentables económicamente debido al coste de realizar la base en el agua pero cuando se abarate el precio será una fuente de energía muy importante.

 

Los molinos más comunes son los que vemos cuando vamos en el coche (los de tres palas), pero existes de una, dos o más de tres palas. Aunque por lo general son más estables los que tienen tres, puede haber ocasiones en los que sea necesario cambiar el número de palas.

El eje de giro suele ser paralelo a la tierra (la góndola está en horizontal), pero también existen con el eje perpendicular a la tierra (o eje vertical).

 

Lo normal es que su potencia ronde los 2MW, pero ya existen molinos que han alcanzado los 10 MW.

 

Solar térmica

La energía solar térmica consiste en el aprovechamiento del calor que proviene de la radiación solar. El calor que se absorbe puede producirse a distintas temperaturas y comúnmente se transmite a un fluido. En función de la temperatura de trabajo se distinguen tres sistemas:

• Sistemas de baja temperatura: para temperaturas de trabajo inferiores a los 90 °C. Se emplea para agua caliente sanitaria, apoyo a calefacción de baja temperatura o calentamiento de piscinas.
• Sistemas de media temperatura: para temperaturas de trabajo entre 80 °C y 250 °C.
• Sistemas de alta temperatura: cuando la temperatura de trabajo supera los 250 °C. El calor se emplea para generar vapor y poder producir así electricidad.

Como acabamos de ver, se puede emplear la energía solar térmica para producir calor (o incluso frío) o electricidad. La tecnología que se utiliza cambia para cada uso.

1. Tecnología termosolar (generación de calor):
   1. Captadores planos. El fluido que se calienta es normalmente agua, aunque suele ser necesario mezclarlo con anticongelante para superar los meses de invierno.
   2. Captadores de tubo de vacío. El principio es el mismo que los captadores planos, pero con la diferencia de que a los tubos se les hace el vacío para evitar pérdidas.
   3. Captadores de concentración. La diferencia que tiene es que se le añade un material reflectante con el objetivo de concentrar la radiación solar.
2. Tecnología solar termoeléctrica (generación de electricidad):
   1. Concentradores cilindro-parabólicos. Se compone de largos concentradores cilindro-parabólicos, con un eje de rotación para seguir al sol de este a oeste, que concentran la radiación en un absorbedor (una tubería) que va de un concentrador a otro, llegando a alcanza una gran longitud. Comúnmente se calienta aceite a temperaturas mayores de 400 °C, que se emplea para evaporar agua y así mover el generador de una turbina de vapor (existen instalaciones en las que solo se busca la obtención de vapor, por lo que no es necesario hacerlo pasar por un generador).
   2. Sistema de receptor central. Un gran número de espejos con dos ejes (mejor seguimiento del sol, gran precisión) concentran la radiación solar en un receptor situado en lo alto de una torre. Por el receptor circula un fluido, que puede ser líquido o gaseoso, que se emplea para generar vapor y producir así electricidad.
   3. Sistemas de disco parabólico. Son grandes concentradores que dirigen la radiación a un motor termodinámico que produce electricidad (Stirling, Brayton).Son independientes y generan directamente electricidad, sin tener que generar vapor para hacerlo pasar por una turbina.

Solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica se basa en el efecto fotovoltaico, un efecto que se da en algunos materiales semiconductores al transformar parte de la luz solar en electricidad. Cuando los fotones inciden en la célula fotovoltaica, algunos son reflejados y otros absorbidos. La energía de los fotones absorbidos se transmite a un electrón de un átomo de la célula, generando de esta manera electricidad en forma de corriente continua. Los paneles pueden estar fabricados por distintos tipos de células.

1. Células de silicio cristalino: Son los más comunes. Utilizan el silicio como material semiconductor y según su modo de fabricación pueden ser de silicio monocristalino o policristalino.
2. Células de lámina delgada (Thin film): Son de menor coste de fabricación pero también de menor rendimiento. Poseen una gran versatilidad, pudiendo ser flexibles, transparentes o de grandes dimensiones. Como materiales semiconductores se emplean varios compuestos.
   1. Silicio amorfo (Si-a), denominado de esta forma al no tener configuración cristalina.
   2. Telururo de Cadmio (CdTe)
   3. Cobre indio galio y selenio (CIS o CIGS)
3. Células multiunión: Una tecnología algo más compleja. Se basa en el principio de que cada elemento puede captar los fotones de una determinada energía, por lo que si se juntan varios elementos dentro de una misma célula se aprovechará mejor el espectro solar. Se elegirán elementos que absorban fotones de distinta energía.
4. Concentradores. Emplean un elemento óptico para concentrar la luz entre 250 y 1000 veces. Se emplea mucho menos material semiconductor y se han alcanzado valores de eficiencia mayores del 40%. Los paneles fotovoltaicos que emplean este tipo de células necesitan tener seguimiento solar en dos ejes, mientras que en el resto de casos no es un factor fundamental.

Visita este enlace para saber más acerca de las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo.

 

Minihidráulica

La energía minihidráulica consiste en el aprovechamiento del movimiento del agua que se produce cuando esta atraviesa un desnivel. El caudal se hace pasar por una turbina que generará electricidad.

Las centrales minihidráulicas pueden clasificarse en función de su potencia:

• Pico centrales, cuando la potencia es mayor de 5 kW
• Micro centrales, cuando la potencia es mayor de 100 kW
• Mini centrales, cuando la potencia es mayor de 1.000 kW
• Pequeñas centrales, cuando la potencia es mayor de 10.000 kW

Para transformar la energía que lleva el agua en energía eléctrica se emplean comúnmente tres tipos de turbinas, aunque existen otras:

• Turbina Peltón: poco caudal pero gran desnivel del agua (más de 100 metros).
• Turbina Kaplan: punto intermedio en cuanto a caudal y salto del agua (saltos entre 20 y 100 metros).
• Turbina Francis: gran volumen de caudal pero poco salto del agua (entre 1,5 y 15 metros).

La gran hidráulica (grandes embalses) puede no incluirse dentro de los diferentes tipos de energías renovables debido a que no está inscrita en el conjunto de energías del Régimen Especial y al gran impacto que causa en el medio ambiente (se construyen grandes presas que inundan grandes superficies de terreno y modifican el caudal del río y la calidad del agua)

 

Geotérmica

La energía geotérmica extrae a la superficie el calor del interior de la tierra. Es uno de los tipos de energías renovables más utilizados en algunos lugares, como es el caso de Islandia. La obtención de la energía geotérmica se puede realizar con captadores horizontales o verticales y se emplea para la generación de calor, frío o electricidad. Según la temperatura de trabajo se puede clasificar de la siguiente manera:

• Energía geotérmica de muy baja temperatura: Para profundidades entre 100 y 150 metros. Se obtienen temperaturas que rondan los 30 °C, pudiendo emplearse tanto para sistemas de calefacción como sistemas de refrigeración.
• Energía geotérmica de baja temperatura: Se superan los 150 metros de profundidad y las temperaturas van desde los 30 a los 90 °C.
• Energía geotérmica de temperaturas medias: La temperatura de trabajo se sitúa entre 70 y 150 °C. Se puede emplear para generar electricidad en pequeñas centrales eléctricas o para generar calor.
• Energía geotérmica de alta temperatura: Las temperaturas pueden alcanzar los 400 °C, con lo que se puede disponer de vapor de agua a alta temperatura durante todo el año.

 

Marina

De entre todos los tipos de energías renovables quizás sea la menos conocida, pero puede ser muy interesante en un futuro para aquellas zonas en las que hay una gran presencia de costa.

1. Undimotriz. La energía undimotriz aprovecha el movimiento oscilatorio de las olas mediante dispositivos flotantes horizontales o verticales. Pueden estar:
   1. Fijas al borde costero
   2. Aguas poco profundas. Como máximo a 500 metros de la costa (profundidades entre 10 y 30 metros).
   3. Aguas profundas. Profundidades mayores de 50 metros.
2. Mareomotriz. La energía mareomotriz aprovecha las mareas, que pueden tener diferencias de nivel de hasta 15 metros en función de las zonas.
   1. Centrales de barrera. Son instalaciones en las que se hace pasar el agua por un generador de turbina reversible.
   2. Flujo de mareas. Se coloca un “molino” de eje horizontal en el suelo oceánico y se transforma la energía cinética del agua en electricidad (el agua es 70 veces más densa que el aire).
   3. Flujo estuarial. Muy parecido al flujo de mareas pero se buscan las desembocaduras de los ríos.
3. Corrientes marinas. Utilizando un dispositivo similar al del flujo de mareas, pero más grande, se aprovecha la energía de las grandes corrientes oceánicas presentes mar adentro.
4. Variaciones de temperatura y salinidad.
   1. Gradiente térmico. Se aprovechan el gradiente térmico que existe en los diferentes niveles del mar. Para ello se llena con agua una tubería  y, debido a la diferencias de temperatura y densidad que experimenta, se crea un flujo constante que se hace pasar por una turbina para generar electricidad.
   2. Gradiente de salinidad. Es algo compleja, emplean la diferencia de salinidad entre el agua del mar y de los ríos para generar electricidad. Existen dos métodos: retardo de la presión osmótica y electrodiálisis inversa.

 

Hidrógeno

El hidrógeno no es una fuente de energía primaria, sino un vector energético (como la electricidad). Esto quiere decir que no lo encontramos libre en la naturaleza y para poder utilizarlo tenemos que extraerlo del medio en el que se encuentre.

Es el décimo elemento más abundante en la corteza terrestre y está presente en la tierra en multitud de combinaciones: agua, materia viva, compuestos orgánicos, combustibles fósiles…

Pese a que no es una fuente de energía primaria aparece siempre como uno de los tipos de energías renovables puesto que no contamina (siempre y cuando se obtenga empleando energías no contaminantes) y debido a su abundancia se le podría considerar inagotable.

A diferencia de la electricidad, que no se puede almacenar como tal, el hidrógeno sí permite su almacenaje. Además, es el combustible con mayor energía/peso conocido. También presenta versatilidad a la hora de transformarlo en energía, puesto que se puede consumir mediante:

• Pilas de combustible
• Turbinas
• Motores de combustión interna

En el vídeo de la FECYT tienes más información sobre el hidrógeno.

Estos serían los diferentes tipos de energías renovables que tenemos en la actualidad, independientemente de que sean tecnologías maduras o que aún les queden un gran camino por delante para ser económicamente viables. He intentado resumir un mundo muy amplio en una sola entrada, exponiéndolas de forma esquemática. Para cualquier duda o sugerencia no dudéis en dejar un comentario.