El blog de las Energías Renovables

Artículos de 06 - 2008

Desde los primeros pasos del ser humano en el proceso de generación de energía, sea del tipo que sea, ha habido un punto determinante que ha hecho que se hagan innumerables estudios, me estoy refiriendo al rendimiento obtenido en el proceso de conversión de dicha energía.

Existen muchos tipos de procesos de conversión de energía y cada uno de ellos está limitado por una serie de causantes, ya sean mecánicas, eléctricas, ambientales, etc, que hacen que el rendimiento obtenido no sea lo suficientemente óptimo.

En el caso de la energía solar, concretamente en los procesos de conversión de la energía solar fotovoltaica, uno de los grandes condicionantes de dicho rendimiento final es, entre otros, el efecto que la temperatura produce en el panel fotovoltaico y las células que lo componen.

Por la propia naturaleza de las células fotovoltaicas, el aumento de temperatura producido por la radiación, provoca un incremento en la corriente generada, pero al mismo tiempo se produce una disminución mucho mayor de la tensión, alrededor de los 2mV por cada grado centígrado de aumento de la temperatura, es decir, un descenso del rendimiento entre el 0,04% y el 0,06% por cada grado centígrado.

El efecto global es que la potencia del panel disminuye al aumentar la temperatura de trabajo del mismo. Una radiación de 1.000 W/m2 es capaz de calentar un panel unos 30 grados por encima de la temperatura del aire circundante, lo que reduce la tensión en 2 mV/(célula/grado) • 36 células • 30 grados = 2,16 Voltios y por tanto la potencia en un 15%. Por ello es importante colocar los paneles en un lugar en el que estén bien aireados, ya que la temperatura que alcanzan las células es siempre más alta que la temperatura ambiente.

Esta situación, que en principio se presenta como un problema, sirvió como punto de partida para la creación de los paneles solares híbridos, los cuales aprovechan dualmente la energía del sol para producir electricidad y calor.

Dichos paneles solares están compuestos de dos partes superpuestas; en la parte superior tendríamos un panel fotovoltaico tradicional que generará una corriente eléctrica proporcional a la irradiación solar, y debajo de éste, se ubicará un serpentín que hace las veces de absorbedor de calor, el cual hace circular por su interior un líquido calo portador que capta la energía térmica producida en el serpentín y la cede mediante un intercambiador de calor a un acumulador solar.

Mediante éste proceso de captación de calor se producen las siguientes ventajas frente a los sistemas fotovoltaicos tradicionales:

• Al ceder parte del calor acumulado al fluido calo portador, desaparece el efecto que provoca el descenso del rendimiento del panel fotovoltaico, provocando un aumento en el mismo de un 15% aproximadamente.
• Al disminuir la temperatura de las células solares, la vida útil de las mismas aumenta, ya que las condiciones de trabajo son menos severas.
• Se consigue un sistema dual de generación electricidad-calefacción.
• Se reducen los costes de instalación frente a un sistema de placas fotovoltaicas y colectores térmicos por separado.
• Se reduce el espacio necesario para la instalación.

Las aplicaciones y forma de trabajo de éste tipo de paneles híbridos son dos:

• Paneles para instalaciones en edificaciones
• Paneles para instalaciones en Huertas solares.

En el caso de las Huertas Solares el sistema de absorción de calor pasa a realizar las veces de sistema de refrigeración, sustituyendo el acumulador solar por un sistema de refrigeración, y centrando la instalación en aumentar rendimiento de producción eléctrica.

Actualmente no existen dispositivos comerciales de éste tipo, ya que aún se encuentran en estudio y a la espera de que varios fabricantes alcancen acuerdos con los propietarios de las patentes, pero no cabe duda que estamos ante un nuevo campo para aprovechar las fuentes de energía que nuestro querido planeta nos ofrece de una forma más racional y sostenible.

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Cada vez es más común, gracias a la evolución y crecimiento de las energías renovables, y a la gran aceptación de la sociedad en general de dichas energías limpias, la posibilidad de acercar más dichas energías a nuestro entorno y nuestro día a día, y por qué no, a nuestros hogares. Donde quiero llegar es al concepto de autogeneración de energía, o de autoabastecimiento; es decir, generar la propia energía que consumimos. Esto a primera vista puede resultar un poco inverosímil, pero no lo es tanto en algunos casos.

A nadie ya le es extraño que alguien le diga que Fulanito se ha instalado unas placas solares en la casa del huerto y que está la mar de contento porque disfruta muchísimo más del mismo. Pues bien, esto que con la energía solar fotovoltaica ya no nos es tan extraño, podemos extenderlo también a la energía eólica, más concretamente a la minieólica.

Como su nombre indica, la minieólica es prácticamente similar a la energía generada por los molinos que vemos en nuestras sierras y montes, pero cambiando únicamente el tamaño, y lógicamente la potencia generada.

Dichas instalaciones consisten en unos miniaerogeneradores de baja potencia, generalmente en torno a los 10KW, en comparación de los molinos de los grandes parques que alcanzan hasta varios Megavatios. Si que es verdad que estos pequeños generadores pueden llegar a alcanzar hasta los 120KW, pero su tamaño e inversión ya no serían tan adecuados para las instalaciones de autoconsumo, si no más bien para sistemas aptos para la venta de la energía generada.

Lógicamente éste tipo de instalaciones no son aptas para todos, ya que no sería posible instalar un aerogenerador en una terraza de un edificio de viviendas de ocho plantas; el fin de dichas instalaciones iría más enfocado a instalaciones de electrificación rural en pueblos de difícil acceso, viviendas de turismo rural, casas de campo, etc. En todo caso, sería necesario hacer un estudio de la viabilidad de la instalación.

Hasta hace unos pocos años la tecnología utilizada en este tipo de instalaciones no estaba lo suficientemente conseguida ya que los miniaerogeneradores existentes producían problemas de vibraciones y ruido. Actualmente esto ha cambiado bastante y es cada vez mayor el número de éste tipo de instalaciones.

Remitiéndonos a los datos técnicos de algunos de estos miniaerogeneradores (valores medios):

• Velocidad de arranque: a partir de los 1,5m/s (aguantan hasta más de 150Km/h).
• Tamaño del rotor: en torno a los 4 ó 5 metros.
• Número de palas: 3
• Revoluciones: desde las 50 rpm hasta 250 rpm (momento en el que actúa el freno de seguridad)
• Peso: alrededor de los 200Kg.

Las ventajas de éste tipo de sistemas de generación son numerosas, por ejemplo, la reducción de pérdidas de energía, ya que el punto de generación y consumo es el mismo, aplicaciones muy versátiles (iluminación, sistemas de bombeo, calefacción, sistemas de apoyo,…), coste no muy elevado, posibilidad de utilización en sistemas híbridos, normalmente acompañando a sistemas solares fotovoltaicos.

Las posibilidades de éste tipo de sistemas es tal que la APPA (Asociación de Productores de Energías Renovables) ha creado un grupo específico formado por fabricantes y promotores dentro de ella con el objetivo de fomentar dicha tecnología y sus posibles aplicaciones.

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El ser humano es un espécimen muy extraño, tan extraño que es capaz de construir cosas maravillosas y sorprendentes, y a la vez es capaz de destruir otras a una velocidad vertiginosa. Es capaz de generar toneladas y toneladas de residuos industriales y domésticos, y por otro lado es capaz de diseñar sistemas para aprovechar en su provecho dichos desechos. Hay que decir que normalmente los que destruyen no suelen ser los que luego construyen, así que gracias a todos aquellos que construyen y son capaces de generar nuevas formas de energía para hacer un mundo más sostenible.

El biogás, se define como la mezcla de gases resultantes de la descomposición procedente de la materia orgánica realizada por acción de una serie de microorganismos en condiciones anaerobias, es decir sin presencia de oxígeno. Dicha descomposición hace que las partículas de carbono y nitrógeno se consuman produciendo así una reacción que genera un gas compuesto por metano y dióxido de carbono, y algunas trazas de otros compuestos.

El biogás posee una serie de características combustibles debido al porcentaje mayoritario de metano en dicho compuesto gaseoso; es por ello que dicho biogás tendrá mayor valor energético en función de la concentración de metano. Hablando en valores medios el biogás posee un valor energético alrededor de 25MJ/m3 mientras que en el gas natural es de 33MJ/m3, valores muy próximos lo cual indica la conveniencia de poder llevar a cabo la utilización de estos gases de origen biológico.

La utilización del biogás como fuente de energía no es algo nuevo, ya que desde los años 60 se ha estado utilizando principalmente en zonas rurales con difícil acceso a otras fuentes de energía para producir calefacción o su utilización directamente para cocinar. Actualmente las posibilidades del biogás han aumentado pudiendo ser utilizado para generar electricidad, para calefacción y como reemplazo de combustible en motores de combustión interna.

El biogás se produce en recipientes denominados biodigestores los cuales poseen normalmente forma cilíndrica o esférica con una entrada a través de la cual se suministra la materia orgánica (estiércol animal o humano, las aguas sucias de las ciudades, residuos de mataderos o basureros) mezclado conjuntamente con agua. Dispone también de un conducto de salida por el cual la mezcla ya digerida por acción de los microorganismos bacterianos abandona el biodigestor.

Los materiales que ingresan y abandonan el biodigestor se denominan afluente y efluente respectivamente. El proceso químico producido en el interior del biodigestor libera la energía química contenida en la materia orgánica, la cual es transformada en biogás.

La utilización del biogás ofrece una multitud de ventajas, las cuales van más allá de las meramente energéticas, entre ellas por ejemplo.

• Reducción del potencial contaminante de los residuos ya sean agrícolas u orgánicos de otras procedencias
• Reducción de malos olores y patógenos derivados de los residuos
• Beneficio económico para la zona de ubicación de las plantas de biogás, así como la generación de empleo dentro del sector de las renovables.
• Control efectivo de los residuos.
• Reducción de la emisión de metano directamente a la atmósfera, reduciendo así el efecto invernadero.
• Reutilización de los lodos resultantes de los digestores para biofertilizantes y materiales para compactación de terrenos.

A nivel energético las posibilidades de esta nueva tecnología, o mejor dicho, de esta tecnología mejorada son muy esperanzadoras, ya sea desde su utilización para generación eléctrica, calorífica o como biocombustible.

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En post anteriores hemos ido introduciendo poco a poco las distintas tecnologías y tipos de energía renovable, en éste post vamos a intentar aclarar un poco la tecnología de biomasa.

Biomasa es una abreviatura “Masa Biológica”, y se utiliza para denominar a toda aquella cantidad de materia de origen orgánico, ya sea procedente de residuos agrícolas, o restos de materia vegetal (generalmente madera) procedente de las talas controladas o de las limpiezas que se hacen en nuestros bosques.

La biomasa es sin duda la forma de energía que antes comenzó a aprovechar el ser humano, ya sea para calentarse o para cocinar alimentos, posteriormente dicha forma de energía ha ido quedando cada vez mas en desuso frente a otras energías que utilizan combustibles fósiles las cuales utilizaban sistemas de almacenamiento y distribución muchos menos aparatosos. Hoy en día los sistemas de masa biológica han sufrido una gran renovación tecnológica convirtiendo a la biomasa en una forma de energía muy fiable y con costes muy competitivos respecto a los sistemas de combustibles fósiles (gasóleo, gas natural, etc). Dicha renovación tecnológica afecta a todo el proceso que abarca la biomasa, desde la recolección de las materias, su compactación, hasta los sistemas de almacenamiento, calderas, incluso hasta conseguir sistemas de reducción de emisión de gases que mejoran con creces los límites marcados por las normativas vigentes.

Para la utilización de éste tipo de energía son necesarios los siguientes elementos:

• Combustible, que ya hemos comentado su origen vegetal, puede ser de diferentes tipos, por ejemplo: pellets, astillas, huesos de aceitunas u otros frutos, cáscaras de frutos secos, etc.
• Sistema de transporte y distribución de la biomasa, es quizás el mayor inconveniente de éste tipo de energía ya que es necesario que alguien nos proporcione mediante transporte, normalmente camiones, dicha biomasa. En la actualidad ya existen empresas que distribuyen a domicilio utilizando camiones preparados específicamente para tal fin.
• Sistema de almacenamiento para dicho combustible, el cual dependerá principalmente del espacio disponible para dicho fin. Puede estar ubicado en el interior o en el exterior del edificio, o incluso en una habitación anexa a la caldera. El tipo de almacenamiento influye directamente en el sistema de trasporte y suministro de la biomasa. Los silos deben estar perfectamente impermeabilizados para una perfecta conservación y utilización del material.
• Sistema de trasporte interno, el cual nos permite introducir la carga de biomasa directamente en la caldera. Existen distintos sistemas dependiendo de la instalación, pero pueden ser, desde una simple rampa en el terreno, hasta un tornillo sin fin.
• Intercambiador de calor, compuestos de un sistema de tubos verticales que permiten la transferencia de calor entre los humos de caldera y el agua que posteriormente utilizaremos para calefacción y otros usos.
• Sistema de combustión, o caldera. Normalmente la caldera y el intercambiador están ubicados en el mismo bloque.
• Sistema de evacuación de humos formado por una simple chimenea que expulsa los humos al exterior.

Algunas de las ventajas que ofrecen los sistemas de calefacción son los siguientes:

• No generan olores como los sistemas de gasóleo u otros combustibles.
• No se producen escapes de gas que puedan producir explosión.
• Operación y mantenimiento muy sencillos del sistema.
• Limpieza del equipo de combustión automática, simplemente hay que retirar las cenizas producidas. El volumen de las cenizas suele ser de un 1% respecto de la cantidad de biomasa consumida, lo cual hace que dicha tarea se realice con poca frecuencia.
• Gran resistencia del sistema frente al desgaste, lo cual se convierte en una vida útil muy larga.
• Sistema muy silencioso, ya que no utiliza quemadores con insufle de aire a presión.
• Rendimiento energético superior al 90%.
• Reducción muy significativa de emisiones de CO2 ya que sólo emite el CO2 que la planta absorbió en el proceso de fotosíntesis.
• No emite contaminantes peligrosos como azufre, sulfuro, etc.
• Emisión casi nula de partículas sólidas.

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Recientemente se acaba de publicar un informe bastante esperanzador para el sector de las energías renovables, y más concretamente para todos aquellos que tengan sus expectativas de futuro laboral en las mismas, ya que parece ser que nos esperan unos próximos años bastante jugosos en materia laboral.

Dicho informe ha sido elaborado por Instituto Sindical de Trabajo, Ambiente y Salud (ISTAS) al cuyo estudio han titulado “Energías renovables y generación de empleo en España, presente y futuro” , en él se reflejan las estimaciones sobre la creación de empleo dentro del sector de las energías renovables para los próximos años.

Ciñéndonos a las cifras, dicho estudio revela que el pasado 2007 existían ya casi 90.000 puestos de trabajo relacionados tanto directamente como indirectamente con el sector de las energías límpias. Para las previsiones de los años venideros, dicho estudio se fundamenta en los posibles escenarios energéticos para los años 2010 – 2020, en los cuales aún están pendientes de aplicar los planes estratégicos, tanto nacionales como europeos en materia energética, planes de energía renovables y cambio climático. Si dichos futuros planes se consiguen llevar a cabo, la previsión del estudio refleja que el volumen de puestos de trabajo podría aumentar hasta más de 94.000 puestos de trabajo para el 2010, los cuales estarían repartidos mayoritariamente entre los sectores fotovoltaicos y eólico, concretamente más de 29.000 en el primero, y más de 36.000 puestos en el segundo.

Para los posteriores años, se espera un crecimiento tal que las previsiones según los escenarios energéticos previstos, serán de más de 270.000 puestos de trabajo para el sector eólico, y más de 228.000 puestos para el sector de la energía solar. No cabe duda que si las previsiones de futuro se consiguen materializar estaremos ante un fuerte crecimiento del sector de las renovables.

Como es lógico, para que dicho crecimiento sea lo más estable posible, ya sea tanto a nivel de mercado frente a otros sectores, como a nivel de estabilidad en los tipos de contratación de dichos trabajadores, es muy importe que la base técnica y tecnológica sea lo más sólida posible.

Dicho estudio también hace referencia a dicho aspecto señalando que actualmente tanto en empresas medianas como en empresas pequeñas, la formación técnica de dichos trabajadores es muy alta, llegando hasta más del 50% de los trabajadores con titulación técnica ya sea superior o media, y el tanto por ciento restante que aún sin tener titulación disponen de una formación técnica suficiente para hacer frente a los retos de los próximos años en materia de energías renovables.

Como podemos ver las expectativas dentro del sector de las renovables sigue creciendo, y si los planes de desarrollo energético sostenible lo permiten estamos ante un futuro bastante esperanzador, el cual sin duda nuestro querido planeta sin duda nos agradecerá.

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