Sostenibilidad y fuentes de energía renovable

En el núcleo de la agenda para el desarrollo sostenible de 2030, adoptada por todos los estados miembros de las naciones unidas en 2015, están los 17 objetivos para el desarrollo sostenible (SDGs), una urgente llamada a la acción por parte de todos los países en un acuerdo global. Tres de las SDGs están directa o indirectamente relacionadas con la producción y uso de energías, estos son los artículos número 7 “Energía limpia y asequible”, número 11 “Ciudades y comunidades sostenibles” y el número 13 “Acción climática” (imagen 1).

Imagen 1. Las SDGs relacionadas con la energía.

La energía vincula a las personas a través de una variedad de formas tanto con uniones locales como globales que van más allá de las redes eléctricas o del gas natural. Los flujos de energía renovable con sus dimensiones locales tienen el potencial de mejorar estos vínculos a nivel comunitario mediante el uso de tecnologías de explotación para la producción y uso de energía aumentando la sostenibilidad y revirtiendo la tendencia hacia el cambio climático. Las comunidades energéticas junto con los cambios en los patrones de uso de la energía disminuyen la necesidad de nuevas centrales energéticas, permitiendo que las personas se conviertan en productoras de energía y al mismo tiempo promoviendo medidas de eficiencia energética.

Las energías renovables engloban fuentes de energía que están en continua renovación en la naturaleza, ejemplos de estas son los flujos de energía provenientes del sol, el viento, el agua, el calor de la tierra o la biomasa de las plantas. Y también incluye la energía de los desechos o restos orgánicos, tanto en estado sólido como líquido.

La dependencia actual en los combustibles fósiles para calentar y proporcionar energía en hogares y como combustible para el transporte, no es sostenible. Los combustibles fósiles tienen un alcance limitado y mediante su uso estamos polucionando el medio ambiente con sustancias aéreas contaminantes – lluvia ácida debida al dióxido de sulfuro y los óxidos nitrosos – y enviando gases de efecto invernadero a la atmósfera, atrapando de esta forma el calor solar y contribuyendo al calentamiento global. Los científicos climáticos están de acuerdo en que la temperatura media de la Tierra ha aumentado y que, si esta tendencia continua el hielo de los polos se derretirá, aumentará el nivel del mar y las condiciones atmosféricas extremas como inundaciones, olas de calor o sequías ocurrirán con aún más frecuencia.

Por ello, buscar el modo de convertir nuestros sistemas de energía en sistemas basados en tecnologías de energía renovable incorporando instalaciones de almacenamiento y permitiendo que las tecnologías ICT actuales disminuyan la diferencia de tiempo entre la producción estocástica de «sistemas de energías renovables» (RES) y las fluctuaciones de demanda a través de un periodo de transición es una obligación.

Las tecnologías apropiadas convierten estos combustibles en electricidad, calor y sustancias químicas.

Imagen 2. La super red eléctrica para Europa y el más allá.

Las súper redes eléctricas ayudan a la transición energética global suavizando las fluctuaciones locales de la energía eólica y la energía solar (imagen 2). En este contexto están consideradas como una tecnología clave para la erradicación del calentamiento global.

En la siguiente imagen (imagen 3) se contemplan brevemente una variedad de tecnologías para las energías renovables.

Tecnologías para las energías renovables (RET)

1. Las tecnologías solares usan la energía proveniente del sol para generar calor, luz y electricidad. El calentamiento solar del agua y conceptos de diseño solar pasivo para nuestros edificios están ya bien establecidos, tecnologías maduras que junto con la conservación de la energía y las medidas de eficiencia pueden reducir la huella energética en los edificios. La tecnología fotovoltaica (PV), instalada en edificios o en espacios comunitarios, puede producir electricidad para cubrir necesidades individuales y/o para la red eléctrica. Las baterías pueden almacenar el exceso de electricidad generada por el sistema para que esta sea liberada en los momentos apropiados cuando hay una alta demanda. Aquí las tecnologías ICT pueden solventar el desfase entre la oferta y la demanda coordinando y controlando los flujos de energía y comunicándose con los usuarios para conseguir una actitud más responsable con el uso energético cambiando la demanda y reduciendo las cargas eléctricas. La medición neta permite a los clientes pagar solo por su electricidad neta, esto es la cantidad de electricidad consumida menos la electricidad generada por su sistema fotovoltaico.
2. Hoy en día, la energía eólica está ampliamente empleada, tanto en tierra como en el mar, y las turbinas eólicas, grandes y pequeñas producen electricidad en cada vez mayores cantidades permitiendo que la red eléctrica reduzca su dependencia a los combustibles fósiles. El diseño prudente, la calibración y el emplazamiento son obligatorios para evitar presiones en el ambiente frágil, físico y estético, de las islas.
3. Las bombas de calor geotérmicas mueven el calor entre las casas y la tierra. Usan la temperatura relativamente estable de las tierras poco profundas para calentar edificios en invierno y mantenerlos fríos durante los calientes meses de verano. Tecnologías bien establecidas son empleadas en este proceso, del mismo modo que las neveras usan electricidad para mantener el interior frío y dispensar el calor al exterior. La producción de electricidad geotérmica explota las reservas de alta entalpía de las profundidades de la corteza terrestre para extraer agua caliente y/o vapor de pozos para mover turbinas de vapor para la producción de electricidad a través de generadores eléctricos. La devolución del agua geotérmica a la reserva permite un ciclo energético benigno para el medio ambiente.
4. La energía de biomasa esta derivada de la materia orgánica de plantas y/o desechos. Puede producir electricidad en grandes cantidades sustituyendo el carbón y eliminando las presiones medioambientales. También tiene un nulo impacto de carbono ya que la cantidad de CO2 liberada a la atmósfera es previamente capturada a través de la fotosíntesis. La degradación de la biomasa en vertederos produce metano que puede ser quemado para producir vapor para la generación de electricidad. La biomasa también puede ser directamente convertida en biocombustibles que sustituyan a los combustibles fósiles en el transporte o la generación de electricidad. El etanol, un alcohol producido por la fermentación de la biomasa alta en carbohidratos es un ejemplo típico. El etanol es usado como un aditivo en la gasolina para cumplir con los estándares de la calidad del aire en las zonas urbanas. De manera similar el biodiesel creado a partir de grasas vegetales y animales puede ser usado para alimentar a los vehículos y reducir emisiones.
5. La energía hidráulica es una fuente de energía renovable madura usada en todo el mundo donde quiera que haya agua en movimiento, en lo alto de las montañas o/y en ríos. La energía cinética del agua es convertida en electricidad a través de una «hidroturbina» y un generador eléctrico; diferentes tamaños y tipos de «hidroturbinas» pueden ajustarse a distintas «hidroenergías» disponibles. Mediante el empleo de dos tanques de agua, donde quiera que esto sea posible, la energía hidráulica permite el almacenamiento indirecto de electricidad mediante el bombeo de agua desde el tanque superior en periodos de baja demanda, liberando el agua hacia el tanque inferior para generar la electricidad cuando esta se necesite.
6. La energía del oleaje y las mareas también puede ser empleada para la producción de electricidad mediante dispositivos mecánicos. Grandes avances se han materializado a lo largo de las últimas décadas en este tipo de energía renovable. Necesitan condiciones favorables y que las dinámicas de escala sean rentables y adecuadas para las redes eléctricas isleñas alejadas de las redes del continente. Para convertir la energía «mareomotriz» en electricidad se necesita un dique para forzar al agua a través de «hidroturbinas» para activar un generador eléctrico.

Imagen 3. Tecnologías de energía renovable.

La amplia dispersión de las RES en el medio ambiente favorece la adopción de iniciativas comunitarias para la explotación de recursos. La naturaleza frágil de las islas con su distancia geográfica y social del continente hace que encargarse colectivamente del problema energético sea imprescindible y el establecimiento de comunidades energéticas promueve este concepto. Las comunidades energéticas pueden apoyar la precisa operación de la red eléctrica isleña a través de parques RES, empleando turbinas eólicas, placas fotovoltaicas, energía hidráulica, bombas de calor geotérmico, junto con sistemas de baterías, etc. Que aumentan la sensación de vínculo y solidaridad social y simultáneamente apoyan la economía recíproca y la innovación en el sector energético de las islas (2,3).

REACT es un proyecto europeo que se encarga de todos los asuntos previamente expuestos para las comunidades isleñas de Europa y añade una incorporación significativa en forma de coordinación ICT y operación de la demanda y su correspondiente respuesta de suministro para predecir, controlar y manejar la red eléctrica isleña (4). Incorpora innovación a la forma en la que las tecnologías RES son empleadas y coordinadas en la red eléctrica isleña y apoya y aumenta el nivel de comprensión del significado de la transición hacia las futuras energías «descarbonizadas» con la involucración de las personas a nivel local.

Tres islas actúan como pilotos para implementar tecnologías RES, mientras que cinco islas «seguidoras» proporcionarán una base para el aprendizaje más amplio, transfiriendo el conocimiento y la experiencia, tanto a nivel técnico como social, a la multitud de comunidades isleñas.

Referencias

1. Naciones Unidas, departamento de asuntos económicos y sociales, tranformando nuestro mundo: la agenda de 2030 para el desarrollo sostenible, 2015. https://sdgs.un.org/2030agenda.
2. Comunidades energéticas. https://enercommunities.eu/
3. Mulgan Geoff, El arte de la estrategia pública, 2009
4. REACT, https://react2020.eu/