EL CALENTADOR SOLAR DE AGUA Y SUS BENEFICIOS AMBIENTALES Y ECONÓMICOS POR USO DOMÉSTICO EN LAS FAMILIAS DE TEJUPILCO

PREPARATORIA REGIONAL TEJUPILCO A.C.

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INCORPORADA A LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO

MATERIA: 

CULTURA AMBIENTAL Y DESARROLLO SUSTENTABLE

PROYECTO: 

EL CALENTADOR SOLAR DE AGUA Y SUS BENEFICIOS AMBIENTALES Y ECONÓMICOS POR USO DOMÉSTICO EN LAS FAMILIAS DE TEJUPILCO

EQUIPO 3:

CIPRIANO GARCÍA ABEL SEBASTIÁN

BARRUETA ARCE ARIAM MONSERRAT

GALVÁN LÓPEZ AB NEFTALÍ

LEÓN FERNÁNDEZ GISELLE

LÓPEZ LEÓN VALLERY

MARTÍNEZ DÍAZ JAIR ALEXANDRO

REYES SÁNCHEZ MIGUEL ÁNGEL

VENCES PANIAGUA MITZI GEOVANNA

CATEDRÁTICO:

LIC. MARÍA YESENIA ARCE AVILÉS

5to SEMESTRE

GRUPO 2

TEJUPILCO, MÉXICO

SEPTIEMBRE DEL 2018

Introducción

En el mundo los graves problemas ambientales a los que nos enfrentamos cotidianamente causados por el uso masivo de energías fósiles tales como el petróleo, gas natural, carbón etc. Es por este motivo la preocupación de buscar nuevas alternativas de energía.

En la actualidad, cuando la disponibilidad de recursos fósiles juega un rol determinante en el suministro energético global y nacional, y cuando los factores medio ambientales aparecen entre las preocupaciones principales de la sociedad contemporánea, las Energías Renovables resurgen con éxito creciente en todas las latitudes del planeta, alentadas por los apremios del suministro energético y la presencia de marcos normativos favorables. El aprovechamiento por el hombre de las fuentes de energía renovable es impresionante, Durante los últimos años, debido al incremento del coste de los combustibles fósiles y los problemas medioambientales derivados de su explotación, estamos asistiendo a un renacer de las energías renovables. Una energía renovable es una energía alternativa a las que utilizamos actualmente (ecológicamente hablando). Al encontrarse en cantidades infinitas puede renovarse tan pronto como es consumida.

Existen energías renovables que apenas aprovechamos, generalmente motivado por el rendimiento. Sin embargo, sólo es necesario ver a nuestro alrededor para darnos cuenta que estamos rodeados de energía. En realidad, las tecnologías para implementar mejoras en la eficiencia, y ahorro de combustible se encuentra ya disponibles, y es mucho más económica explotar estas tecnologías que emprender la búsqueda de nuevos yacimientos.

Existen muchas nuevas formas aunque algunas todavía en desarrollo y no es tan fácil implementarlas por su costo, pero a largo plazo las energías renovables estarán presentes en nuestro futuro. Se dice que las energías renovables son el futuro del planeta.

Elección Del Tema

El calentador solar de agua y sus beneficios ambientales y económicos por uso doméstico en las familias de Tejupilco

Planteamiento Del Problema

¿Qué aportaciones, beneficios y ventajas tiene el uso del calentador solar de agua en las familias y sus hogares?

Descripción Del Tema

Vivimos en una época en la que el uso y el desarrollo de energías sustentables forman una parte necesaria en el desarrollo de la vida de todo ser humano y al equilibrio del medio ambiente.

Uno de los factores que necesariamente tiene que ser sustituido por energías verdes son los combustibles fósiles. Su quema cotidiana produce un desequilibrio en todos los procesos naturales y evolutivos del planeta tierra.

Uno de los derivados de los combustibles fósiles es el gas LP, mismo que es utilizado en la mayoría de los hogares para las actividades cotidianas de las familias. Para todos, su mismo grado de importancia va de la mano con las ventajas de su uso y al mismo tiempo con sus efectos sobre el ambiente y a salud del ser humano.

En los últimos años, la necesidad de mejores productos y mayor abastecimiento de estos para la población generan una sobre explotación de los recursos naturales y la actividad industrial en las grandes urbes generando así una mayor quema de combustibles posibles incluido el gas LP. Como mencionamos anteriormente el gas LP se utiliza en los hogares de todas las familias y tiene un uso común: generar agua caliente para uso general, pero debido a que el gas LP provoca daños al medio ambiente se han ido diseñando las llamadas “energías verdes”, energías que no necesitan de combustibles y materias no renovables sino que energía proveniente de las misma naturaleza como en este caso sería el calor y energía del sol.

Justificación

El propósito del tema elegido es indagar sobre las causantes del origen de las llamadas “Energías Verdes” en la sociedad en general: investigar la índole de cada una de sus  causantes, sean económicas o por problemas sociales y ambientales ocurridos en un determinado tiempo pasado.

La sociedad y sus costumbres cambian con el tiempo, y de una u otras formas estas tienen repercusiones en el medio ambiente, por esta razón el propósito de la investigación presente se enfoca a conocer e indagar para poder actuar sobre las acciones que tiene el humano sobre el medio ambiente y todos sus derivados del espacio geográfico en el que se habita. El sentido de cuidado que se tiene por el medio geográfico y biológico en el que habitamos cambia a través del pasar de las generaciones, y debido a diversos factores, tales como la disponibilidad de recursos e insumos necesarios, el estado del clima, fertilidad, las reservas del agua para uso y consumo; por ejemplo, si nos ubicamos en un estado donde la disponibilidad de todos los recursos antes mencionados sea muy buena, solo nos centraremos en consumir y hacer uso de los recursos que tenemos disponibles sin tener la conciencia del cuidado por el medio ambiente, pero si existe el caso en el que estos sean deficientes, se tomaran medidas para moderar su uso y consumo.  Entonces, llegamos a que uno de los propósitos más importantes de esta investigación el cual es indagar en diversas investigaciones sobre los factores que generan el uso necesario de energías verdes;  las repercusiones a corto y largo plazo en el ambiente y salud del ser humano, y sobre todo, los medios y formas en las que se podría hacer que las personas hagan uso de las llamadas “Energías verdes” en su vida cotidiana.

Objetivos

                                                                Objetivo General                           

Ø  Analizar la sustentabilidad y productividad del calentador solar de agua en el ámbito económico, de salubridad y ecológico de acuerdo a su funcionamiento y grado de implementación.

Objetivos Específicos  

Ø  Indagar en distintas fuentes de consulta el funcionamiento y construcción del calentador solar de agua, junto con el principio físico con el que funciona

Ø  Investigar los beneficios económicos que tiene el uso de este prototipo en los hogares en general

Ø  Consultar en diversas páginas de internet los beneficios a la salud de las personas que implementan el calentador solar de agua en sus hogares

Hipótesis

Ø  A mayor uso del calentador solar de agua en los hogares, menor será la cantidad de emisiones de dióxido de carbono  y otros gasees a causa del uso de gas LP

Ø  A menor uso del gas LP, menor será el impacto negativo en la economía de las familias.

ARGUMENTACIÓN TEÓRICO METODOLÓGICA

Conviene llevar a cabo una somera reseña de lo que viene a ser la energía, ya que se encuentra rodeándonos de forma cotidiana y se revela de diversos aspectos. Si bien es cierto, la energía se encuentra en todos los espacios, sin embargo, desde un punto de vista material, la energía deviene a ser indefinible, ya que no es algo que se pueda tocar, o dilucidar su color, o revisar su constitución, por lo que para delimitarla de algún modo, se puede decir que se concibe como la medida de capacidad de un sistema, para proporcionar trabajo por medios de movimiento, luz, calor, por medios no mecánicos, respectivamente. En la actualidad, la Física solo reconoce la existencia de la energía mecánica en sus dos formas, la Cinética y la Potencial, lo demás son mecanismos de transporte o transferencia de energía, que fluye de unos cuerpos a otros. Cualquier forma que tome la energía se encuentra regida por las leyes de la Termodinámica, dos de los principios fundamentales de nuestra existencia física, mismos que se vienen a ser los siguientes: i) La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma; y ii) Toda energía es constantemente degradada hacia una forma de energía menos utilizable. En un concepto histórico, la humanidad se ha visto determinada por el hallazgo y la utilización de la energía. El primer logro que se suscitó́ lo fue el uso y dominio del fuego, después lo sucedieron los avances en el aprovechamiento agrícola y ganadero como fuente de energía en forma de alimentos, así́ como la aparición de los transportes con la invención de la rueda. Así́ bien, aproximadamente para el siglo (XX a.C.), se emplearon las velas para captar la energía del viento para posteriormente surgir la rueda hidráulica y los molinos de viento, que constituyeron ulteriormente en el continente Europeo la principal fuente de energía durante la Edad Media.

Ahora bien, a finales del siglo (XVIII) se llevan a cabo los primeros experimentos de utilizar el vapor como fuente de energía, pero tienen que pasar casi cien años hasta que James Watt construye la primera

"Máquina de Vapor", que constituiría la base de la civilización mecanizada. Este invento hizo que en gran parte del mundo se adoptase el vapor para mover las maquinarias, lo que produjo un abandono de los campos y de las industrias domésticas, iniciándose la llamada "Revolución Industrial". La máquina de vapor revolucionó también el transporte, tanto marítimo en los denominados Barcos de Vapor, como el terrestre con el Ferrocarril.

En este orden de ideas, a mitad del siglo (XIX), el desarrollo no había alcanzado el punto en que se demandaran fuentes otras fuentes de energía, incluso la principal fuente energética de aquella época lo fue la madera. Ahora bien, desde que en 1859 se perfora el primer pozo de petróleo en Estados Unidos de América, de modo que raíz de esto se comienzan a producir una gran cantidad de inventos que utilizan esta fuente de energía, como lo es el generador eléctrico, el motor de combustión interna, la luz eléctrica y el automóvil. La inventiva de la primera central eléctrica representó además el comienzo de un sistema de distribución de energía de uso cotidiano, como lo vino a ser la electricidad. Desde comienzos del siglo (XX) empieza a aumentar vigorosamente el uso de energía, aunque la producción de carbón empezó́ a decaer posterior a la Primera Guerra Mundial, se vino a la alza la del petróleo, que vino a superar al carbón justo después de la Segunda Guerra Mundial y siguió́ creciendo hasta la actualidad.

Últimamente fue descubierta la energía nuclear, que dio pie para la construcción del primer reactor nuclear en Estados Unidos de América en el año de (1942). A pesar de las esperanzas puestas en esta fuente de energía, en el año de (1973) esta solo ocupaba una pequeña parte de la producción mundial, cuando se dio cuenta que se consumían en el mundo más de (6.000) toneladas equivalentes de petróleo, que fue cuando dio inicio la llamada Crisis Energética. Posterior a ello, se dilucidó visiblemente el crecimiento de la población y sus necesidades energéticas, que hacen imprescindible una política de ahorro de energía y la búsqueda de nuevas fuentes, por lo que es imperioso, diversificar las fuentes de energía según las condiciones y posibilidades de cada país, para que cada comunidad procure encontrar su propia alternativa energética en función de sus recursos naturales. Fue en esa década que se

consideró a las energías renovables una alternativa a las energías tradicionales, tanto por su disponibilidad presente y futura que viene a ser una garantía, así́ como también por su menor impacto ambiental en el caso de las energías limpias, y por esta razón fueron llamadas energías alternativas. (International Journal of Good Conscience. Abril 2015)

Solar térmica

Desde la antigüedad se inventaron artefactos capaces de hacer un uso útil de la radiación solar y unos de los primeros fueron los Griegos y Romanos ya en el Siglo (III a.C.) fueron capaces de prender las antorchas de los rituales religiosos por medio de unos recipientes en forma parabólica con el interior reflejante. El funcionamiento de este artefacto era sencillo, bastaba con exponerlo los días soleados al sol para que la radiación se concentrara en su foco alcanzando altas temperaturas y en el momento en el que se ponía una antorcha en el foco esta prendía en pocos segundos.

En una época en la que se estaba lejos de entender la naturaleza de la radiación solar, la generación de fuego de esta forma era considerada un prodigio digno de los dioses.

Un hecho fundamental en la historia de la energía solar térmica la originó en Suiza, Horace de Saussure en el año de (1767) cuando inventó lo que se denominó́ como Caja Caliente. Saussure era conocedor del efecto invernadero que se produce en todo espacio cerrado que cuenta con una apertura acristalada por donde entra la radiación solar y decidió́ potenciar al máximo el efecto para comprobar hasta que temperaturas se lograba alcanzar. Para ello dispuso una caja acristalada con el interior pintado de negro. Todas las caras, excepto la acristalada, contaban con una capa de aislante que retenía el calor producido en su interior. El resultado fue que con su caja caliente logró alcanzar temperaturas de hasta (109 oC). A partir de su invento surgirán todos los desarrollos posteriores de calentadores solares de agua de placa plana que se han proporcionado agua caliente a millones de personas en el mundo.

A efecto de calcular la energía radiante emitida, el sol se comporta como un cuerpo negro a una temperatura equivalente de (5777o K), constituyendo una fuente térmica de alto valor energético. Ahora bien, la radiación solar en las condiciones que llega a la Tierra solo alcanza (1.367 kW/m2), siendo necesaria su concentración para producir electricidad por vía térmica. Para la generación de energía solar termoeléctrica es necesario utilizar sistemas de concentración óptica de la radiación solar para conseguir mayores densidades de flujo y temperaturas más elevadas. Los sistemas de concentración más desarrollados son: l) Concertador Cilíndrico Parabólico, que viene a ser un reflector parabólico lineal que concentra la luz sobre un receptor posicionado a lo largo de la línea focal del reflector. ll) Cilindro Cerrado, que consiste en encapsular el sistema termal solar al interior de un edificio de vidrio con matiz de invernadero. lll) Reflectores Fresnel, que consisten en tiras de espejos delgados y planos que concentran la luz del sol sobre tubos dentro de los cuales se bombea el líquido de trabajo. IV) Disco Stirling, consiste en un reflector parabólico único que concentra la luz del sol en un receptor posicionado en el punto focal del reflector, por lo que el reflector sigue al sol en dos ejes. V) Central Solar de Torre Central, es un conjunto de reflectores con capacidad de seguimiento en dos ejes, que permiten concentrar la luz solar sobre un receptor central instalado en una torre, el receptor contiene un fluido almacenado en un depósito. Las tecnologías mencionadas requieren configuraciones que se aproximan en mayor o menor grado a la geometría ideal, el paraboloide de revolución. En tanto que los colectores cilindro parabólicos solo tienen la geometría parabólica en su sección transversal, en los sistemas de receptor central, los heliostatos conforman virtualmente fragmentos de un conjunto de paraboloides homofocales y, en los discos parabólicos, sus características geométricas definen paraboloides de revolución. Los discos parabólicos vienen a ser la tecnología solar de concentración con mayor potencial de aplicación a medio y largo plazo, por su modularidad y por las altas eficiencias alcanzadas en conversión de radiación solar a electricidad, así́ bien, los sistemas de receptor central tienen la particularidad de poder generar electricidad con altos factores de capacidad, por medio de la incorporación de subsistemas de almacenamiento térmico.

La radiación solar se puede utilizar también para aplicaciones térmicas, tanto en edificios, para agua caliente, calefacción y refrigeración, como en procesos industriales que necesiten el calentamiento de fluidos. (International Journal of Good Conscience. Abril 2015)

En la actualidad, el sector energético se ha convertido en una condición para el crecimiento económico de los países, debido a la estrecha relación que existe entre el crecimiento del producto interno bruto y la demanda de energía de cada país. El incremento en el nivel de vida de la población, ha generado un aumento persistente de la demanda energética. La naturaleza finita de los recursos ha obligado a buscar una mayor eficiencia en la producción y el uso de la energía; así́ como a desarrollar el potencial del uso de fuentes de energía no fósiles. Bajo este contexto, el uso de las energías renovables aparece como un elemento que contribuye a aumentar la seguridad energética del país, al diversificar su matriz energética ante la expectativa del encarecimiento y la volatilidad de las fuentes convencionales de energía4, así́ como a mitigar las emisiones de gases efecto invernadero y las graves consecuencias del cambio climático provenientes del uso de energéticos fósiles.

Países como Alemania, Brasil, Dinamarca, España, Canadá́ y Reino Unido han desarrollado tecnologías que les han permitido utilizar diversas fuentes renovables, fundamentalmente para la generación de energía eléctrica y, aunque su participación en la producción mundial aún es pequeña, estas energías representan una opción para el suministro eléctrico mundial. El análisis de las experiencias internacionales5 muestra que las energías renovables son un tema prioritario en las agendas energéticas, tanto en los países industrializados como en las economías en desarrollo, gracias a sus efectos positivos en las esferas ambiental, económica y social. Las energías renovables son precursoras del desarrollo y comercialización de nuevas tecnologías, de la creación de empleo, de la conservación de recursos energéticos no renovables, de la reducción de la dependencia de energéticos importados mediante el aprovechamiento energético de recursos locales, y de la reducción de gases de efecto

Invernadero y de partículas que pueden dañar el ambiente y la salud pública, entre otros. (La Secretaria de Energía (SENER)

Cualquier tipo de energía que utilice la humanidad siempre es para generar un propósito: Que la civilización misma avance, llegue cada vez más lejos; para eso debe utilizar fuentes de energía de donde sea para cumplir con ese requerimiento. Transportarse, alimentarse, educarse, en fin, muchos aspectos de la vida cotidiana requieren de diferentes fuentes de energía para cumplir los objetivos.

El Surgimiento de la Energía ha ayudado a que avancemos como especie, pero desafortunadamente, al utilizar algunas fuentes de energía, lo que estamos haciendo es destruirnos a sí mismos. Las energías renovables han constituido una parte importante de la energía utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la hidráulica. La navegación a vela, los molinos de viento o de agua y las disposiciones constructivas de los edificios para aprovechar la del sol, son buenos ejemplos de ello.

Con el invento de la máquina de vapor por James Watt, se van abandonando estas formas de aprovechamiento, por considerarse inestables en el tiempo y caprichosas y se utilizan cada vez más los motores térmicos y eléctricos, en una época en que el todavía relativamente escaso consumo, no hacía prever un agotamiento de las fuentes, ni otros problemas ambientales que más tarde se presentaron.

Hacia la década de años 1970 las energías renovables se consideraron una alternativa a las energías tradicionales, tanto por su disponibilidad presente y futura garantizada (a diferencia de los combustibles fósiles que precisan miles de años para su formación) como por su menor impacto ambiental en el caso de las energías limpias, y por esta razón fueron llamadas energías alternativas. Actualmente muchas de estas energías son una realidad, no una alternativa, por lo que el nombre de alternativas ya no debe emplearse.

Es prácticamente imposible establecer una línea de tiempo exacta para cuándo se comenzó a notar que se podía aprovechar los recursos naturales e inagotables para un medio de locomoción, como una forma de calefacción para un hogar, o simplemente transformar la energía encontrada en el medio ambiente en un bien útil para el bienestar común.

Las aplicaciones más lejanas, como un antecedente histórico, se sitúan principalmente en el empleo de fuentes energéticas inagotables en el transporte, teniendo como principal ejemplo a la navegación a vela, que empleaba la energía eólica de una manera práctica y sencilla para impulsar los navíos.

La posterior aparición de los molinos de viento reforzaba este concepto, y con los molinos de agua se asentaban las primeras bases de la Energía Hídrica, sumado además a un rediseño de los edificios para aprovechar de la mayor manera posible la energía solar durante el día.

El progreso de las mismas se vio principalmente dejada de lado por el fenómeno de la Revolución Industrial, la mayor utilización de combustibles fósiles y las mejoras aplicadas a los motores térmicos, que en sus primeros años contaban con una fuente inagotable de recursos.

Energías Alternativas

Pero estos recursos fueron disminuyendo cada vez más, y fue así que a mediados de los años ‘70 se comenzó a enfatizar el concepto de Energía Renovable, como una alternativa a las fuentes energéticas utilizadas, y con el estudio que indicaba un futuro agotamiento de los recursos petrolíferos.

Fue en estos años que se marcó un punto de inflexión en aquellas energías que significaban un impacto ambiental, de aquellas que eran denominadas como energías limpias, por su baja o nula condición contaminante, aunque en un principio eran llamadas “energías alternativas” (por encontrarse en baja producción y en un precario desarrollo)

Gracias al avance tecnológico es que hoy día no se trate de una alternativa, sino que las energías renovables son un proyecto viable, que brinda un presente productivo, y que apunta a un mejor futuro, con una fuente inagotable de recursos.

La energía solar en sí misma tiene su origen en el nacimiento del sol, hace unos 5.000 millones de años. Desde la propia formación de la Tierra el sol ha estado dando luz y calor a nuestro planeta y lo hará hasta que se apague dentro de miles de millones de años.

Sin embargo, nos queremos referir a la historia de la energía solar en relación a su aprovechamiento para uso humano. Antiguas civilizaciones como la egipcia y los babilonios ya manifestaron la importancia del sol. Sin embargo, tenemos que llegar al siglo XVIII, en los albores de la Revolución Industrial, para encontrar los primeros sistemas energía con el sol como fuente.

Todo empezó con pequeños experimentos a través de grandes lupas y espejos, a través de los cuales se concentraban los haces de luz para producir energía. Este procedimiento llegó a “profesionalizarse” en el siglo XVIII como método usado para fundir metales, aunque siempre de forma bastante experimental. (Erenovable.historia-energia)

Ventajas

* Son más respetuosas con el medio ambiente, no contaminan y representan la alternativa de energía más limpia hasta el momento.

* Son fáciles de desmantelar y no requieren custodiar sus residuos durante millones de años, como ocurre por ejemplo con las energías nucleares.

* Hace que la región sea más autónoma, ya que desarrolla en la misma región donde se instala, la industria y la económica.

* Genera muchísimos puestos de trabajo, los que se prevén en un aumento aún mayor de aquí a unos años teniendo en cuenta su demanda e implementación.

* Son energías seguras ya que no contaminan, ni tampoco suponen un riesgo para la salud, y sus residuos además no crean ningún tipo de amenaza para nadie.

* Se trata de energías de fuentes que son inagotables, como el sol o el agua, y además sus distintos orígenes permiten su aplicación en todo tipo de escenarios.

Desventajas

* La primera característica que dificulta la elección de este tipo de energías es la inversión inicial, la que supone un gran movimiento de dinero y que muchas veces la hace parecer no rentable al menos por el tiempo.

* La disponibilidad puede ser un problema actual, no siempre se dispone de ellas y se debe esperar que haya suficiente almacenamiento. Esto tiene una estrecha relación con el hecho de que están comenzado a ser cada vez más populares.

* Algunas personas encuentran un inconveniente en estas energías, el hecho de que dependiendo de su fuente necesitan de un gran espacio para poder desarrollarse, o necesitaremos disponer de un gran sistema para que surja algún efecto (es el caso por ejemplo de los paneles solares,

De los que necesitaremos una cantidad considerable si queremos generar una alta energía eléctrica).

Por otro lado cabe añadir que un claro problema inherente a las energías renovables será el que muchas de ellas cuentan con una naturaleza difusa, con la excepción de la energía geotérmica la cual, sin embargo, sólo es accesible donde la corteza terrestre es fina, como as fuentes calientes y los géiseres. (Erenovable)

Las energías renovables han constituido una parte importante de la energía utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la hidráulica. La navegación a vela, los molinos de viento o de agua y las disposiciones constructivas de los edificios para aprovechar la del sol, son buenos ejemplos de ello.

Con el invento de la máquina de vapor por James Watt, se van abandonando estas formas de aprovechamiento, por considerarse inestables en el tiempo y caprichosas y se utilizan cada vez más los motores térmicos y eléctricos, en una época en que el todavía relativamente escaso consumo, no hacía prever un agotamiento de las fuentes, ni otros problemas ambientales que más tarde se presentaron.

Las aplicaciones más lejanas, como un antecedente histórico, se sitúan principalmente en el empleo de fuentes energéticas inagotables en el transporte, teniendo como principal ejemplo a la navegación a vela, que empleaba la energía eólica de una manera práctica y sencilla para impulsar los navíos.

La posterior aparición de los molinos de viento reforzaba este concepto, y con los molinos de agua se asentaban las primeras bases de la Energía Hídrica, sumado además a un rediseño de los edificios para aprovechar de la mayor manera posible la energía solar durante el día.

El progreso de las mismas se vio principalmente dejada de lado por el fenómeno de la Revolución Industrial, la mayor utilización de combustibles fósiles y las mejoras aplicadas a los motores térmicos, que en sus primeros años contaban con una fuente inagotable de recursos.

Hacia la década de años 1970 las energías renovables se consideraron una alternativa a las energías tradicionales, tanto por su disponibilidad presente y futura garantizada (a diferencia de los combustibles fósiles que precisan miles de años para su formación) como por su menor impacto ambiental en el caso de las energías limpias, y por esta razón fueron llamadas energías alternativas. Actualmente muchas de estas energías son una realidad, no una alternativa, por lo que el nombre de alternativas ya no debe emplearse.

Pero estos recursos fueron disminuyendo cada vez más, y fue así que a mediados de los años ‘70 se comenzó a enfatizar el concepto de Energía Renovable, como una alternativa a las fuentes energéticas utilizadas, y con el estudio que indicaba un futuro agotamiento de los recursos petrolíferos.

Fue en estos años que se marcó un punto de inflexión en aquellas energías que significaban un impacto ambiental, de aquellas que eran denominadas como energías limpias, por su baja o nula condición contaminante, aunque en un principio eran llamadas “energías alternativas” (por encontrarse en baja producción y en un precario desarrollo)

Gracias al avance tecnológico es que hoy día no se trate de una alternativa, sino que las energías renovables son un proyecto viable, que brinda un presente productivo, y que apunta a un mejor futuro, con una fuente inagotable de recursos.

Desde la antigüedad se inventaron artefactos capaces de hacer un uso útil de la radiación solar y unos de los primeros fueron los Griegos y Romanos ya en el Siglo (III a.C.) fueron capaces de prender las antorchas de los rituales religiosos por medio de unos recipientes en forma parabólica con el interior reflejante. El funcionamiento de este artefacto era sencillo, bastaba con exponerlo los días soleados al sol para que la radiación se concentrara en su foco alcanzando altas temperaturas y en el momento en el que se ponía una antorcha en el foco esta prendía en pocos segundos. En una época en la que se estaba lejos de entender la naturaleza de la radiación solar, la generación de fuego de esta forma era considerada un prodigio digno de los dioses.

La radiación solar se puede utilizar también para aplicaciones térmicas, tanto en edificios, para agua caliente, calefacción y refrigeración, como en procesos industriales que necesiten el calentamiento de fluidos.

Gerald Pearson de Laboratorios Bell, patentó la primera célula fotovoltaica en el año de (1953), mientras experimentaba con las aplicaciones en la electrónica del silicio, fabricó casi accidentalmente una célula fotovoltaica basada en este material que resultaba mucho más eficiente que cualquiera hecha de selenio. A partir de este descubrimiento, otros dos científicos también de Laboratorios Bell, de nombre Daryl Chaplin y Calvin Fuller perfeccionaron este invento y produjeron células solares de silicio capaces de proporcionar suficiente energía eléctrica como para que pudiesen obtener aplicaciones prácticas de ellas. De esta manera empezaba la carrera de las placas fotovoltaicas como proveedoras de energía. A partir de ese momento la eficiencia de las células no ha dejado de crecer y su campo de aplicaciones se ha extendido enormemente, desde los pequeños electrodomésticos, sistemas de iluminación, sensores remotos, sistemas de bombeo y desalación de agua, hasta las centrales de producción de energía eléctrica. La modularidad de los paneles fotovoltaicos es una característica esencial para la versatilidad de este tipo de energía, muy apropiada para los países con bajo nivel de renta que no disponen de redes de transporte de electricidad.

El siglo (XXI) nace con una premisa para el desarrollo sostenible del medio ambiente. El creciente desarrollo industrial y de consumo trae como consecuencia un deterioro del ambiente a través de las emisiones de CO2 y otros gases que además de destruir la capa de Ozono afectan la salud del hombre, por lo que el amparo del medio ambiente es compromiso de la humanidad, gobiernos, personas e industria.

Con la primera crisis del petróleo, sobre todo a partir de los movimientos contra la energía nuclear en el continente Europeo, se despertó el interés en energías renovables, por lo que se buscaron nuevos caminos para explotar los recursos del planeta, tanto ecológicamente como rentables económicamente. Los aerogeneradores de aquella época eran demasiado caros, y el elevado precio de la energía que se obtenía a través de los mismos era un argumento para estar en contra de su construcción. Debido a esto, los gobiernos internacionales promovieron la energía eólica en forma de programas de investigación y de subvenciones, la mayoría de las mismas aportadas por los gobiernos regionales. Fue así como se crearon institutos de investigación que han llevado a cabo una estandarización de las instalaciones y de los métodos de seguridad que han alcanzado un mejor rendimiento económico de las instalaciones. Los altos costes de generación de electricidad a partir del viento se redujeron considerablemente en el año de (1981) al (50%) con el desarrollo de un aerogenerador de (55 KW). Las organizaciones ecológicas consideran la energía eólica una de las fuentes de energía más económicas si incluimos los costes externos de generación de energía, por ejemplo, los daños del medio ambiente.

Las fuentes de energía renovables son distintas a las de combustibles fósiles o centrales nucleares debido a su diversidad y abundancia. Se considera que el Sol abastecerá estas fuentes de energía durante los próximos cuatro mil millones de años. La primera ventaja de una cierta cantidad de fuentes de energía renovables es que no producen gases de efecto invernadero ni otras emisiones, contrariamente a lo que ocurre con los combustibles, sean fósiles o renovables. Algunas fuentes renovables no emiten dióxido de carbono adicional, salvo los necesarios para su construcción y funcionamiento, y no presentan ningún riesgo suplementario, tales como el riesgo nuclear. Las energías renovables dañan (31) veces menos la naturaleza. La eólica y la mini hidráulica vienen a ser las más limpias.

El desarrollo de las energías limpias es imprescindible para combatir el cambio climático y limitar sus efectos más devastadores. El 2014 fue el año más cálido desde que existen registros. La Tierra ha sufrido un calentamiento de 0,85ºC de media desde finales del siglo XIX, apunta National Geographic en su número especial del Cambio Climático de noviembre de 2015.   

En paralelo, unos 1.100 millones de habitantes, el 17% de la población mundial, no disponen de acceso a la electricidad. Igualmente, 2.700 millones de personas –el 38% de la población global-  utilizan biomasa tradicional para cocinar, calentarse o iluminar sus viviendas con grave riesgo para su salud. 

Por eso, uno de los objetivos establecidos por Naciones Unidas es lograr el acceso universal a la electricidad en 2030, una ambiciosa meta si se considera que, según las estimaciones de la AIE, todavía habrá en esa fecha 800 millones de personas sin acceso al suministro eléctrico, de seguir la tendencia actual.

Debido a la preocupación generalizada de que el uso de combustibles fósiles contribuye al cambio climático, y que las entregas de estas fuentes de energía están en declive, muchos expertos están pidiendo un mayor uso de sistemas de energía renovables. Dado que los sistemas renovables utilizan fuentes naturales -sol, agua y viento- para producir energía, sus defensores sostienen que son mucho más ecológicos, seguros y sostenibles. Sin embargo, existen diversas opiniones en cuanto a cuáles son los impactos sociales, económicos y ambientales de estos sistemas.

Existen varios tipos de sistemas de energía renovable que utilizan los recursos naturales para producir energía. A diferencia de los combustibles fósiles, que toman cientos de miles de años en formarse, estos sistemas utilizan los rayos del sol o de la lluvia para producir energía y por lo tanto se clasifican como renovables. Además de los sistemas que utilizan el viento, el sol o el agua para producir energía eólica, energía solar o la hidroeléctrica, respectivamente, los sistemas renovables son aquellos que son bio-térmicos o geotérmicos. La bioenergía utiliza productos de animales y plantas para generar electricidad, mientras que los sistemas geotérmicos aprovechan el calor que emana del interior de la Tierra para producir energía.

La capacidad de la humanidad para extraer y utilizar los combustibles fósiles ha sido el catalizador para el desarrollo tecnológico e industrial que ha dado lugar a una prosperidad socioeconómica sin precedentes en muchas regiones del mundo. Mientras que los defensores de los sistemas energéticos no renovables sostienen que los combustibles fósiles seguirán siendo mucho más factibles que las fuentes de energía renovables, los defensores del medio ambiente y las organizaciones tales como las Naciones Unidas sostienen que la energía sostenible también puede tener un impacto económico positivo. El precio de las energías renovables no son tan propensas a las fluctuaciones del mercado como el petróleo o el gas natural, y los sistemas de energía solar o eólica son capaces de suministrar energía a las regiones en vías de desarrollo o menos accesibles, las cuales pueden no tener los medios económicos o de infraestructura para utilizar combustibles fósiles. Además, los expertos predicen que el aumento de la inversión en sistemas de energía renovable seguirá produciendo miles de empleos en todo el mundo.

La mayoría de los defensores del medio ambiente sostienen que los sistemas de energía que utilizan agua, la energía solar o eólica para producir energía no crean emisiones de dióxido de carbono, una vez que se construyen y por lo tanto no contribuyen al cambio climático. Además, a diferencia de la nuclear y de la industria del petróleo, los sistemas de energía más renovables no producen subproductos y residuos peligrosos que puedan dañar severamente o destruir un ecosistema. A pesar de estos aspectos positivos, algunos de estos sistemas de energía renovable vienen con impactos ambientales adversos. Por ejemplo, los proyectos hidroeléctricos como las presas pueden afectar negativamente a los peces y a la vida silvestre al obstruir las corrientes de agua naturales, y las reservas de agua masivas que crean inalterablemente pueden cambiar el ecosistema circundante. Otro motivo de preocupación con respecto a los impactos ambientales es la cantidad de tierra agrícola que puede ser necesaria para generar niveles significativos de energía de la biomasa, así como la cantidad de contaminación del aire que se deriva de su uso en comparación con otros sistemas renovables.

Debido a los diversos impactos económicos y ambientales de los sistemas de energías renovables, el aumento del uso de energía sostenible probablemente tendrá importantes consecuencias sociales también. Por ejemplo, el uso generalizado de los sistemas de energía renovable puede conducir al aumento o a la disminución de las tasas de empleo en algunas regiones, en función de su base industrial y si son totalmente dependientes de los combustibles fósiles. Otros impactos sociales podrían incluir mayor libertad de elección de los consumidores en relación con un proveedor doméstico de energía; cambiar las relaciones políticas a nivel internacional a medida que ciertas naciones ponen fin a su dependencia de terceros para la energía, y las mejoras esperadas en materia de salud, ya que cada vez más ciudadanos ya no están expuestos a los desechos peligrosos y a las emisiones asociadas con los combustibles fósiles. La urgencia de transitar hacia energías renovables y disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero está relacionada con el aumento de la temperatura del planeta y el incremento en la frecuencia e intensidad de fenómenos como los huracanes. Un ejemplo de ello, fue la confluencia de dos huracanes al mismo tiempo: Ingrid y Manuel que azotaron a los estados de Guerrero y Veracruz en septiembre de 2013.
“Estamos frente a una oportunidad histórica para abandonar nuestra dependencia a los hidrocarburos y transitar hacia fuentes como el sol y el aire, que son más baratos, inagotables y sin impacto ambiental negativo”, destacó Sergio Leyva, responsable de la campaña Energía y Cambio Climático de Greenpeace México.

Las energías renovables solucionarán muchos de los problemas ambientales, como el cambio climático, los residuos radiactivos, las lluvias ácidas y la contaminación atmosférica. Pero para ello hace falta voluntad política y dinero.

La grave crisis ambiental, el agotamiento de los recursos y los desequilibrios entre el Norte y el Sur, son factores que obligan a acometer una nueva política energética. A corto plazo la prioridad es incrementar la eficiencia energética, pero ésta tiene unos límites económicos y termodinámicos, por lo que a más largo plazo sólo el desarrollo de las energías renovables permitirá resolver los grandes retos del futuro. Las energías renovables son la única solución sostenible, y la energía nuclear, de fisión o fusión, sólo agravaría la situación y conducen a un camino sin salida, de proliferación nuclear y generación de residuos radiactivos.

La energía solar absorbida por la Tierra en un año es equivalente a 20 veces la energía almacenada en todas las reservas de combustibles fósiles en el mundo y diez mil veces superior al consumo actual. El sol es la única fuente de materia orgánica y de energía vital de la Tierra, y aunque a veces nos pasa desapercibido, ya hoy estamos utilizando masivamente la energía solar, en forma de alimentos, leña o energía hidroeléctrica. Los mismos combustibles fósiles, cuya quema está en el origen del deterioro ambiental, no son otra cosa que energía solar almacenada a lo largo de millones de años. La fotosíntesis es hoy el empleo más importante de la energía solar, y la única fuente de materia orgánica, es decir, de alimentos y biomasa.

Aunque todas las fuentes energéticas, salvo la geotermia y la nuclear, proceden del sol, en la acepción actual el término solar tiene un significado restringido al empleo directo de la energía del sol, ya sea en forma de calor o de luz. El sol sale para todos cada día y seguirá enviándonos asombrosas cantidades de calor y de energía, ajeno al aprovechamiento que podamos hacer de ella. Su mayor virtud es también su mayor defecto, al tratarse de una forma de energía difusa y poco concentrada, y de ahí las dificultades que entraña el aprovechamiento directo de la radiación solar, en una sociedad en la que el consumo de energía se concentra en unas pocas fábricas industriales y grandes metrópolis.

La distribución de la radiación solar registra grandes variaciones geográficas, pues va desde dos kWh por m2 y día en el norte de Europa a 8 kWh por m2 en el desierto del Sahara. Igualmente importantes son las variaciones diarias y estacionales de la radiación solar, y sus dos componentes, la radiación directa y la difusa. La radiación directa es la recibida del sol cuando el cielo está despejado, y la difusa la que resulta de reflejarse en la atmósfera y las nubes. Algunos equipos utilizan ambas, y otros sólo la directa, como es el caso de las centrales de torre.

El aprovechamiento de la energía solar puede ser indirecto, a través del viento (eólica) y la evaporación del agua (hidráulica), entre otras formas, o directo, mediante la captación térmica activa o pasiva y merced a la captación fotónica. Ejemplo de esta última es la captación fotoquímica que realizan las plantas, y el efecto fotoeléctrico, origen de las actuales células fotovoltaicas.

Aunque a nivel de consumo privado el autoconsumo ya se encuentra en el umbral de la rentabilidad lo que realmente se pregunta el mundo es, ¿Cuándo las energías renovables serán más baratas y eficientes que las no renovables? Este punto es importante para conseguir una mayor penetración de este tipo de energías, que a su vez es crucial para reducir las emisiones de carbono, y ahora mismo, salvo casos puntales, no es que las energías renovables sean las que dominan en el mercado. Claro que comparar lo que cuesta cada fuente de energía, existe una medida bastante aceptada, conocida como Levelized Cost of Energy, un cálculo del coste teórico de generar energía eléctrica, teniendo en cuenta el coste total de una planta de energía durante todo su ciclo de vida (construcción, mantenimiento, combustibles si procede...) divido por toda la electricidad que es capacidad de producir en ese mismo periodo. El resultado es una unidad comparable en dólares por kWh producido.

Un inconveniente evidente de las energías renovables es su impacto visual en el ambiente local. Algunas personas odian la estética de los generadores eólicos y mencionan la conservación de la naturaleza cuando hablan de las grandes instalaciones solares eléctricas fuera de las ciudades. Sin embargo, todo el mundo encuentra encanto en la vista de los "viejos molinos de viento" que, en su tiempo, eran una muestra bien visible de la técnica disponible.

Otros intentan utilizar estas tecnologías de una manera eficaz y satisfactoria estéticamente: los paneles solares fijos pueden duplicar las barreras anti-ruido a lo largo de las autopistas, hay techos disponibles y podrían incluso ser sustituidos completamente por captadores solares, células fotovoltaicas amorfas que pueden emplearse para teñir las ventanas y producir energía, etc.

Existen muchos tipos de ahorraros de energía, unos más rentables que otros dependiendo donde se esté ubicado o que tan accesible sean estas, algunas de las desventajas que provocan estas energías en algunos sitios por las que no son implementadas del todo son:

Energía hidráulica: La construcción de grandes embalses puede inundar importantes extensiones de terreno, obviamente en función de la topografía del terreno aguas arriba de la presa, lo que podría significar pérdida de tierras fértiles y daño al ecosistema, dependiendo del lugar donde se construyan. En el pasado se han construido embalses que han inundado pueblos enteros. Con el crecimiento de la conciencia ambiental, estos hechos son actualmente menos frecuentes, pero aún persisten

Energía solar: La generación de energía solar depende principalmente de la temperatura ambiente y de la radiación solar incidente. A menos horas de luz menos energía se genera, por lo que la producción de energía es mucho menor en invierno que en verano, La instalación de paneles solares supone una gran inversión inicial. Aunque el período de vida de las instalaciones se estima en 25 años, se necesitan al menos 10-15 años para recuperar el coste inicial.
Energía eólica: Almacenamiento imposible. La energía eléctrica producida no es almacenable: es instantáneamente consumida o de lo contrario se pierde, Los parques eólicos suelen situarse en zonas apartadas o en el mar, lejos de los puntos de consumo, y para transportar la energía eléctrica se requieren torres de alta tensión y cables de gran capacidad que pueden salvar importantes distancias y causan impacto en el paisaje. En este proceso, además, suele perderse energía.

En el sector eléctrico existe una baja interconectividad, especialmente en zonas remotas, lo que reduce el margen de reserva operativa, pero abre al mismo tiempo la oportunidad para un manejo descentralizado de las energías renovables. La transición hacia energías renovables es parte fundamental de la seguridad energética, pues permitirían a nuestro país diversificar su canasta energética. Una mayor diversidad en la generación de energías limpias y costos diferenciales de electricidad en horas pico incidirá en el ahorro y reducirá los problemas de intermitencia. Apoyada por mejores sistemas de almacenamiento y el uso simultáneo de diversas energías renovables, se reducirían además los riesgos por intermitencia, falta de energía y apagones regionales. Asimismo, disminuir la dependencia de los hidrocarburos fósiles ayudaría a independizarse de las fluctuaciones fuertes de los precios

Las proyecciones energéticas sobre México muestran un aumento constante en el consumo que tendrá que cubrirse con mayor producción (gráfico 6). Esta programación sigue predominantemente vinculada a energías fósiles, aunque con la Ley de la Transición Energética y el Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (Prodesen), en 2015 se abre también el campo a las energías renovables. La crisis severa de Pemex, los precios bajos del crudo, la falta de capacidad de refinación y la debilidad técnica y financiera del gobierno mexicano hacen voltear los ojos hacia su socio comercial más importante,

En la primera ronda del concurso de energía eléctrica renovable hubo siete empresas ganadoras, que invertirán un total de 3 817 mmp (mil millones de pesos) en paneles solares y energía eólica en los estados de Aguascalientes, Coahuila, Guanajuato, Tamaulipas y Zacatecas. Se trata de estados ubicados en el norte o centro del país, donde se ha presentado un desarrollo industrial de ensamblaje (maquila) importante. La falta de participación de la población local, como en el Istmo de Tehuantepec, donde existen condiciones de vientos excepcionales, ha creado conflictos. Sería importante que los dueños de los terrenos recibieran parte de la bonanza de las concesiones eléctricas, con el fin de apoyar a estos campesinos depauperados y ofrecerles una combinación de actividades, entre cultivo y producción de energía, en la que ellos participen como socios de trabajo y las empresas nacionales y transnacionales con la tecnología y el capital. Si bien este modelo funcionó muy bien en Alemania, en México falta crear consciencia dentro de las esferas de gobierno de que todos los sectores sociales pueden beneficiarse con el desarrollo de la energía renovable.

Dicho estudio titulado “Renewable power generation costs in 2014” recoge que la biomasa, la hidráulica, la geotérmica y la eólica en tierra son completamente competitivas e incluso más baratas que el carbón, el petróleo o el gas natural, fuentes energéticas básicas en cualquier mix energético nacional, e incluso sin tener presente apoyos financieros y con un precio del petróleo bajo, como el que estamos teniendo en los últimos meses. En cuanto a la energía solar fotovoltaica, decir que desde el año 2009 se tiene una bajada importante de los costes de los principales elementos que conforman las instalaciones, lo que ha provocado también un descenso a la mitad del coste de generación eléctrica.

A modo de resumen se pueden destacar algunas cuestiones que tienen importancia:

– La electricidad procedente de instalaciones eólicas terrestres tiene un coste de 0,05 $/kWh, mientras que para el caso de las instalaciones convencionales fósiles el intervalo es de 0,045 a 0,14 $/kWh. Si se compara con la electricidad de instalaciones solares fotovoltaicas, el coste de generación es de 0,08 $/kWh, teniendo todavía margen de reducción de dicho coste como consecuencia de los continuos avances producidos en eficiencia de los paneles.

– Los sistemas que aprovechan la radiación solar para la generación eléctrica tienen un coste actualmente 70% por debajo de lo que lo tenían en el año 2008, de ahí que la generación eléctrica para autoconsumo está siendo una auténtica realidad en muchas zonas del planeta.

– La reducción de los costes de producción eléctrica a partir de energías renovables se está produciendo en todos los lugares del planeta, incluso en aquellas zonas en las que las reservas de fuentes fósiles son notables, como sucede por ejemplo en Oriente Medio.

Hay que tener presente que las energías renovables son una alternativa en muchas zonas del planeta, por no poder contar con otra forma de aprovechamiento energético, y esto se magnifica en situaciones de insularidad o zonas aisladas, en donde al estar presente se tiene absoluta independencia de terceros.

Actualmente en el mundo las energías renovables representan el 22% de la producción eléctrica de todo el mundo, casi un quinto de todo el consumo final de energía en el año 2013. Especial hincapié hay que realizar que durante el pasado 2013 se instalaron en todo el mundo un total de 120.000 MW adicionales en instalaciones que emplean energías renovables, en un contexto generalizado de crisis económica.

Es por ello por lo que resulta de vital importancia apostar por estas formas de aprovechamiento energético, que posibilitan conseguir tanto ahorros económicos como múltiples ventajas medioambientales, destacando por encima de todas la no contribución al cambio climático por no emitir gases de efecto invernadero.

El uso de la energía solar a pequeña escala facilita el autoabastecimiento a familias mexicanas de escasos recursos con viviendas sin suministro eléctrico a través de diversas soluciones.

El aprovechamiento de los rayos y el calor del sol sirven como base a soluciones que conllevan importantes mejoras en la calidad de vida de comunidades que viven en entornos rurales de México, donde el suministro de electricidad y agua no siempre queda garantizado o simplemente no se da. La tecnología fotovoltaica es un recurso recurrente en muchos proyectos de desarrollo comunitario en México por su alta eficacia, por la simplicidad de su mantenimiento, por su larga duración y porque ofrece una fuente de energía no contaminante.

Entre otros usos, la energía solar se capta y almacena a través de los sistemas fotovoltaicos para bombear el agua que después se usa para regar los cultivos, o para facilitar el suministro a las viviendas. También ofrece otras ventajas que simplifican la vida diaria de familias que, de otro modo, tendrían que seguir arreglándoselas con la luz de las velas, de lámparas de queroseno o con generadores de diésel en horario nocturno.

Entre otras soluciones, los sistemas fotovoltaicos enfocados al autoabastecimiento permiten contar con:

-iluminación básica nocturna exterior, lo que se traduce en una mayor seguridad.

-sistemas de refrigeración para la conservación de alimentos en los hogares, comedores colectivos y pequeños negocios.

-servicios como hospitales rurales o escuelas.

-alentadores solares de agua para uso doméstico.

No contar con acceso a la red eléctrica disminuye notablemente las posibilidades de mejora económica de una familia y el acceso a los recursos educativos para sus hijos. La inversión en proyectos de energía renovable tiene por tanto una repercusión no solo medioambiental, sino también social que debe ser considerada en los planes estratégicos energéticos de los gobiernos, especialmente en países como México donde aún hay casi cuatro millones de personas que viven sin suministro eléctrico.

Puede ser accesible para una familia con un sueldo decente, algunos de los métodos no es tan accesible para todos, a pesar de que a la larga se hacen más baratos, muchas personas no pueden juntar el dinero por otras necesidades que tienen, en promedio si el gobierno no les apoya con esto solo el 22.5% de familias pueden contar con estos métodos
El aumento del uso de fuentes renovables para la generación eléctrica se convierte, por tanto, en uno de los principales fines para los países que pretendan alcanzar estos objetivos. Sin embargo, uno de sus principales problemas es su generación impredecible y dependiente de las condiciones meteorológicas ya que, en ocasiones, hace que se desperdicien miles de megavatios en momentos de máxima producción debido a la imposibilidad de almacenarla. Por ello, Siemens ha centrado todos sus esfuerzos en desarrollar, a través de un equipo de expertos de su división Siemens Corporate Technology, tres nuevas soluciones capaces de almacenar el excedente de energía procedente de parques eólicos y solares:

*Baterías que almacenan grandes cantidades de electricidad

Uno de estos novedosos sistemas de almacenamiento es el que se realiza a través de las baterías modulares de Siemens denominadas Siestorage. Estas baterías tienen capacidad para almacenar grandes cantidades de electricidad gracias al revolucionario Caterva, que permite que los hogares puedan tener sistemas de paneles solares y poder alquilarlos como área de estacionamiento eléctrico. Además, Siestorage es capaz de actuar tanto como un productor de energía como un consumidor y esta combinación ayuda a mejorar la estabilidad de la red y permite una mayor integración de las fuentes de energía renovables en el sistema.

* Transformar el excedente de energía en hidrógeno

Otra de las pioneras tecnologías de Siemens es capaz de producir grandes cantidades de hidrógeno a partir del excedente de energía renovable de parques eólicos y solares. Se trata de Silycer 200, una máquina que extrae hidrógeno casi puro a partir del agua y la electricidad como materias primas, con un rendimiento muy alto (75%).

Esta tecnología funciona a través de la técnica de la electrólisis PEM, que emplea agua, electricidad y una membrana de intercambio de protones para almacenar el excedente en forma de hidrógeno. Además, ejerce como regulador de la corriente para que se mantenga constante a pesar de los cambios bruscos de agua, permitiendo mejorar el rendimiento de las instalaciones. La membrana de protones permite aprovechar toda la capacidad de energía generada, incluso en los picos de producción.

El hidrógeno generado a partir de la electrólisis puede convertirse para crear calor o puede ser corriente eléctrica por medio de una pila de combustible. Por ejemplo, en un futuro próximo servirá para surtir a los vehículos de pila de hidrógeno. También el hidrógeno unido al dióxido de carbono puede dar lugar a metanol, lo que podría ser un combustible limpio para su uso en automóviles.

* Electrólisis también para generar productos químicos

La electrólisis también permite transformar el excedente de energía renovable en calor, combustible y productos químicos, como por ejemplo, monóxido de carbono. Según Maximilian Fleischer, encargado de los Desarrollos de Sistemas de Almacenamiento Químico de Siemens Corporate Technology, “debido a su alta densidad de potencia, las formas de almacenamiento de sustancias químicas son la mejor manera de conseguir el mayor uso del excedente de electricidad”. Su equipo trabaja en los procedimientos de electrólisis para convertir la electricidad procedente de energía renovable en sustancias químicas necesarias, como el monóxido de carbono, el etileno o los alcoholes.

Ya sabemos que una de las formas más económicas de calentar ACS es la energía solar, pero a veces su instalación resulta complicada debido a la cantidad de elementos que incorpora: bombas, tuberías, depósitos, etc… Por ello hoy queremos hablar de un sistema bastante sencillo: el sistema solar compacto por termosifón.

Sistema solar compacto termosifón

En general, una instalación solar “normal” (no termosifón) para calentamiento de ACS se compone de los siguientes elementos:

Panel solar: una o varias placas solares térmicas.

Circuito primario: es la tubería y demás elementos entre panel y acumulador.

Bomba circuito primario: es la bomba que envía agua desde el acumulador al panel.

Circuito ACS: es la tubería que lleva agua a nuestras duchas gracias a la propia presión de la red.

acs no termosifón

En el caso de un equipo compacto tipo termosifón se aprovecha la diferencia de temperaturas del agua para que se “mueva” por diferencia de densidades. Sabemos que el agua caliente pesa menos que la fría, por lo tanto al pasar por el panel y calentarse tiende a subir, por ello en los sistemas por termosifón es necesario que el depósito se encuentre por encima del panel, evitando así la bomba de circulación. El esquema de uno de estos equipos sería más o menos así:

Esquema termosifón compacto

En la imagen hemos puesto un sistema compacto termosifón indirecto, donde el fluido que hay dentro del panel se calienta por la acción del sol, sube al depósito y cede su calor al agua que hay en el mismo a través de un intercambiador (en este caso de envolvente), al transferir su calor se enfría y vuelve a la parte baja del panel, repitiéndose el proceso mientras incida el sol sobre él o le tiren un piedra.

Ebook factura luz 2

Tipos de equipos solares por termosifón

Los sistemas solares compactos por termosifón podríamos catalogarlos según el tipo de colector de la siguiente forma:

Colector plano: Se trata de una “caja” como la de la imagen que aloja en su interior una tubería por donde circula el fluido a calentar. Es el más sencillo y económico normalmente.

Termosifón colector plano

Colector de tubos de vacío: Es algo más sofisticado, está formado por tubos concéntricos entre los cuales se ha hecho vacío, por el tubo interno circula el fluido a calentar evitando así las pérdidas de calor por convección ya que no hay aire a su alrededor.

Colector tipo heat pipe: Es similar al anterior (vacío), pero el tubo interno es de cobre y aloja un líquido (mezcla con alcohol) que cuando se calienta por acción del sol pasa a estado gaseoso y sube a la “cabeza” del heat pipe (incrustada en el depósito), ahí cede su calor al tanque y vuelve a condesarse y pasar a estado líquido, repitiendo el proceso. Esta forma de funcionar lo hace más eficiente que los anteriores aunque también más caro debido a la cantidad de cobre que hay en uno de estos paneles. El sistema heat pipe destaca por su alto rendimiento con temperaturas exteriores bajas.

Termosifón heat-pipes

También podríamos catalogar el sistema según el número de circuitos:

Sistema directo: El agua que pasa por el colector solar es agua de consumo, solo hay un circuito. A día de hoy esto está prohibido por normativa (España), los sistemas solares deben ser indirectos. De todas formas todavía puedes encontrar alguno de estos sistemas instalados o verlos a la venta en otros países, parece ser que son bastante populares en Sudamérica.

Indirecto: El fluido que pasa por el panel cede su calor al ACS a través de un intercambiador que se aloja en el depósito, ya sea en forma de serpentín o de envolvente. Los sistemas indirectos permiten utilizar en los paneles otros líquidos calo portadores diferentes del agua de red pura, normalmente se usa una mezcla de  agua desmineralizada y anticongelante.

Ventajas de los sistemas compactos por termosifón

La ventaja fundamental de este tipo de sistemas es su sencillez, que viene dada por:

No necesita alimentación eléctrica

No necesita bomba de agua

No ocupa espacio en el interior de la vivienda

El montaje es relativamente sencillo ya que es un “todo en uno”

Inconvenientes de los sistemas por termosifón

El principal inconveniente son las pérdidas de calor, al estar el depósito a la intemperie las pérdidas térmicas al exterior son muy significativas, especialmente en invierno. Esto hace que los equipos compactos por termosifón sean mucho más populares en el sur de España que en zonas más frías.

Otra consecuencia de tener el acumulador a la intemperie es que está expuesto a las inclemencias del tiempo: frío, lluvia, humedad, nieve, etc. por ello sufrirá mucho más deterioro que si estuviera dentro de la vivienda como sucede en los sistemas forzados.

Un colector solar de agua está compuesto por una superficie que capta la radiación solar y un circuito térmico (tubos) por donde pasa el fluido. Para poder alcanzar una temperatura mayor es necesario tener una cobertura transparente que permita la creación de efecto invernadero y una caja generalmente aislada.

El calor resultante se almacena en un tanque. La circulación del agua desde el colector hasta el tanque se realiza a través del uso de una bomba (circulación forzada) o por circulación natural aprovechando las diferentes densidades entre el agua fría y caliente (termosifón).

Efecto termosifón: el agua se calienta en el colector y se vuelve menos densa subiendo por el depósito, el agua fría es más densa y desciende hacia el colector.

Para lograr el efecto termosifón, el tanque de agua debe estar encima del colector solar.

Materiales colector solar casero.

Caja de poli estireno expandido (también conocido como tecnopor, isopor, plumavit…).

Placa de vidrio o plástico transparente del tamaño de la boca de la caja.

Tubo de PVC preferentemente de color negro. Siempre puedes pintar los tubos con spray negro mate.

Lata de 5 litros.

Silicona para tubos.

Papel de periódico

Perfora la lata por su parte superior e inferior para crear la entrada de agua fría y la salida de agua caliente. El tamaño del hueco debe ser del mismo diámetro que el del tubo.

Dependiendo del tamaño de la caja, corta los tubos y haz una rejilla. Esta rejilla de tubos será nuestra superficie captadora de radiación solar. Usa silicona para cerrar las uniones.

Coloca la rejilla dentro de la caja de poli estireno. Haz los huecos en la caja para que puedan salir los tubos que irán a la lata. Tapa la parte superior con el vidrio, evitando que el aire escape desde dentro. (Puedes usar silicona para sellar el vidrio, pero te recomiendo sellar el vidrio al final cuando compruebes que no hay fugas de agua).

Utiliza algún apoyo para que el colector esté inclinado (más o menos en un ángulo igual a la latitud de tu ciudad. Si no la conoces usa esta herramienta online. No necesitas una medida exacta, pero si un valor aproximado.

Sitúa el tanque de agua por encima del colector usando algún apoyo y une el colector al tanque por medio de tubos. Sella las uniones con silicona.

En un futuro no tan lejano en nuestras vidas diarias existirá la problemática de la escases de las energías, así como también algunos problemas que han sido generados por estos, La implementación de las energías verdes en la sociedad se verá necesaria en un futuro cercano, pero debido a que todavía poseemos con los recursos a la mano este problema no es de nuestros mayores preocupaciones, su implementación se verá afectada debido a la cantidad de recursos que posea la población (incluyendo recursos naturales como monetario), la conciencia y conocimiento de las energías renovables de la población, como también las características terrenales para que sean utilizadas de la mejor manera y pueda sacar un mejor y eficiente uso.

Es necesaria su implementación debido a que la economía fósil es un callejón sin salida en donde se sobre explotar todos los recursos y no se podrá realizar nada al respecto, llegara un momento donde los combustibles fósiles acabaran con el medio en el cual habitamos o terminaran por agotarse y la única solución para ese momento serán las energías renovables, sin embargo, si se implementan estas energías desde ahora el daño que se contempla al medio se verá reducido exponencialmente

Las medidas más comunes que se pueden realizar para concientizar a la población de estas puede ser llevada a cabo con campañas de información donde existan personas encargadas a informar a los demás sobre las energías, además de estar orientando a las personas sobre cómo pueden usar estas fuentes de combustibles naturales de la manera más eficiente, desmentir algunos mitos que se poseen sobre este tipo de energías y convencer a la población acerca de su importancia que posee estas energías, dando a demostrar cómo estas poseen un coste de producción bajo, además de que son más duraderas y pueden ser mucho más eficientes y menos contaminantes que los actuales combustibles fósiles que usamos.

También existe la alternativa donde nosotros mismos podemos construir nuestros propios generadores de energía a base de algunos utensilios que son utilizados muy comúnmente y que usándolos de la manera adecuada y aplicando algunos principios de física podremos generar electricidad o calor, uno ejemplo de estos puede ser el uso de los calentadores de agua caseros donde con botellas y usando el efecto invernadero dentro de cada botella podrá calentar el agua usando la energía de los rayos del sol, para posteriormente sean descargados por el efecto de termosifón a un tanque donde se almacenaran hasta que sean utilizados

Uno de los mayores problemas que cuentan el implemento de las energías verdes es el monto de inversión que se efectuara para dar así un desarrollo y sustentación de las energías verdes, además de los problemas que surgen por la mayor dependencia por los combustibles fósiles, provocando que existan problemas político-económicos que impiden el crecimiento de estas energías y a la vez van demacrando cada vez más al medio ambiente generando a su vez diversos problemas tanto a  las formas de vida existentes en el como a las características físicas de los suelos, agua y aire.

El uso de los combustibles fósiles en nuestra vida diaria ha generado una serie de problemas que a la larga se han ido acumulando y poco a poco han provocado que diversos problemas surjan en nuestro entorno como lo son el crecimiento de la temperatura global, el efecto invernadero, las irregularidades del clima, así como otros problemas que han ido incrementando en los últimos 100 años como lo son la cantidad de desastres naturales o las irregularidades en los ecosistemas.

El uso de los combustibles fósiles nos ha facilitado el llevar las actividades humanas de una manera más sencilla a como lo sería si no dependiésemos de ellos, pero a su vez también ha tenido un coste de su incesante y mal uso, su reducción de usos para cualquier actividad que realizamos es fundamental para que las consecuencias que observamos empiecen a bajar gradualmente y conforme su desuso aumente, gradualmente en un tiempo a futuro el medio ambiente empezara a recobrar el equilibrio perdido por la sobreexplotación de estos recursos

Algunas de las formas que nosotros cotidianamente podemos emplear para reducir el consumo de los combustibles fósiles son:

-Usar bicicleta, transportes públicos o compartir el auto para reducir la emisión de dióxido de carbono además de hacer menos uso de gasolina

-Usar calentadores de agua solares para evitar el gasto de gas al calentar el agua

-Hacer uso de lámparas de bajo consumo para reducir el gasto eléctrico

-No uses artículos desechables

-Elige productos que no estén envasados en plástico y recicla o reutiliza los envases

-Desactivar y desconectar los aparatos que no estemos utilizando en el momento

-Hacer uso de las 3 R’s

Todas estas acciones suman una pequeña ayuda a nuestro medio ambiente, si todas las personas hiciesen al menos 2 de estas acciones siempre en su vida cotidiana los problemas relacionados con los combustibles fósiles se verían reducido exponencialmente

La demanda de los combustibles fósiles ha sido una gran ayuda a lo largo de todas las épocas de la sociedad humana por esta razón es que se han generado reglas en los gobiernos que las mantienen más controlado su uso así como también su distribución y su disponibilidad para las personas.

Últimamente observando la problemática ambiental se han creado distintas leyes que promueven el uso de las energías verdes estas tienen como hacer el aprovechamiento de la parte sustentable de la energía, manteniendo la competitividad de los sectores productivos, los objetivos que actualmente la ley de la Transición energética tiene son:

·         Prever el incremento gradual de la participación de las Energías Limpias en la Industria Eléctrica con el objetivo de cumplir las metas establecidas en materia de generación de energías limpias y de reducción de emisiones.

·         Facilitar el cumplimiento de las metas de Energías Limpias y Eficiencia Energética referidas en esta Ley de una manera económicamente viable.

·         Incorporar las externalidades en la evaluación de los costos asociados a la operación y expansión de la Industria Eléctrica, incluidos aquellos sobre la salud y el medio ambiente.

·         Determinar las obligaciones en materia de aprovechamiento sustentable de la energía y eficiencia energética.

·         Establecer mecanismos de promoción de energías limpias y reducción de emisiones contaminantes.

·         Reducir, bajo condiciones de viabilidad económica, la generación de emisiones contaminantes en la generación de energía eléctrica.

·         Apoyar el objetivo de la Ley General de Cambio Climático, relacionado con las metas de reducción de emisiones de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero y de generación de electricidad, provenientes de fuentes de energía limpia.

·         Promover el aprovechamiento sustentable de la energía en el consumo final y los procesos de transformación de la energía.

·         Promover el aprovechamiento energético de recursos renovables y de los residuos.

·         Homologar las obligaciones establecidas en materia de energías limpias y de reducción de emisiones de contaminantes de la Industria Eléctrica a los productos consumidos en el territorio nacional, independientemente de su origen.

Las estrategias que actualmente se poseen para poder llevar a cabo y cumplir estos objetivos según la anteriormente mencionada ley son:

• Estrategia 1. Fomento a la Información
• Estrategia 2. Elaboración de Mecanismos para el Aprovechamiento de Fuentes de Energía Renovable
• Estrategia 3. Electrificación utilizando Fuentes Renovables
• Estrategia 4. Desarrollo y Promoción
• Estrategia 5. Infraestructura y Regulación
• Estrategia 6. Investigación y Desarrollo Tecnológico

La ley de transición energética tiene como objetivo el promover el uso y aprovechamiento de las energías renovables, una de sus acciones que recientemente se han estado observando es el uso de los convenios

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