El planeta manifiesta una grave situación medio ambiental y debemos reflexionar sobre la posibilidad de su sostenimiento en el tiempo ya que el uso indiscriminado de los recursos energéticos, están afectándolo seriamente y desde hace bastante tiempo. En esta primera entrega el Dr. Eduardo Garis explica los tipos de energías alternativas. En próximas ediciones nos informará sobre las investigaciones y proyectos que realiza en la Universidad Nacional de San Luis a fin de aportar soluciones a la crisis energética.
Cada una de las distintas energías renovables realizan transformaciones de energía entre la fuente primaria (viento, sol, mareas, fuentes termales y descomposición anaeróbica de materiales orgánicos) en otro tipo de energía (térmica, eléctrica o potencial gravitatoria). Los dispositivos que transforman las energías primarias en otras formas de energías aptas para hacer funcionar los dispositivos usados en el mundo actual, adoptan distintos nombres tales como colectores térmicos, colectores fotovoltaicos, aerogeneradores, usinas mareomotrices y turbinas geotérmicas.
a) Energía Solar
Los dispositivos que transforman radiación solar en energía térmica se les llama colectores solares. Los mismos usan metales, polímeros, vidrios, etc., para realizar la transformación, donde se usa la propiedad del llamado “cuerpo negro”. Este “cuerpo negro” tiene la característica de absorber radiación y transformarla en calor. Para evitar pérdidas energéticas se usan aislantes térmicos, superficies selectivas, vacío y reflectores infrarrojos.
Existen dos tipos de Colectores Solares Térmicos: Los Concentradores (mayores de 100°C) utilizados para aplicaciones en la industria y en usinas eléctricas por la obtención de vapor y los Colectores Planos, (hasta 100°C), usados en calentamiento de fluidos (líquidos o gaseosos).
Los líquidos se utilizan para obtener agua caliente domiciliaria e industrial, calefacción, calentamiento de piscinas, etc. Los gaseosos se aplican en deshidratadores de frutas y hojas y en el uso directo para calefacción y destilación de agua.
b) Energía Eléctrica
La radiación solar es transformada en energía eléctrica por medio de “paneles fotovoltaicos” que captan la radiación y generan una corriente eléctrica continua a un voltaje dado. Actualmente existen en uso comercial tres tipos de paneles que realizan esta transformación energética. Los paneles son de silicio monocristalino, policristalino y amorfo. La diferencia cualitativa entre los mismos reside en la eficiencia. Se están usando profusamente en todo el mundo.
En San Juan se ha instalado una planta con una potencia de 1,2 MW y ocupa una superficie de 5 Has.Es de tipo experimental y posee paneles de silicio mono y policristalino, algunos en posiciones fijas y otros con sistema de seguimiento en uno y en dos ejes. Es la mayor planta instalada en América Latina.
El uso de este tipo de sistema de transformaciones energéticas abarca el mismo rango de aplicación que posee la energía eléctrica pero sin provocar problemas de contaminación.
Arquitectura Solar
¿Por qué se incluye el tema de Arquitectura en este tratamiento sobre energía?
La arquitectura y en especial el diseño conllevan el ahorro de ingentes cantidades de energía. Por medio del diseño de viviendas con simples estrategias en la construcción se logra disminuir el gasto de energía en calefacción y refrigeración, ahorrando al propietario importantes cantidades de dinero y a la comunidad no sólo le ahorra energía, sino que contribuye a preservar el medio ambiente.
La parte más importante es la llamada Arquitectura Pasiva. Esta modalidad de la Arquitectura estudia cuales son las formas más simples de lograr ambientes que tengan una temperatura lo más estable posible (entre 18 y 25 °C) en las distintas épocas del año; como lograr ambientes bien iluminados, ventilados y agradables para formar un espacio digno de habitar. Los puntos que un Arquitecto debe tener en cuenta son por ejemplo la ubicación de la vivienda(si es rural o urbana), las características del lugar y los edificios cercanos (sombras proyectadas por edificios vecinos, arboles, etc.). Se estudiará el tipo de clima (seco o húmedo), los vientos y las temperaturas extremas en las distintas épocas del año como así también la cantidad de días al año con temperaturas extremas y de días nublados. A partir de esta información se deberá determinar la orientación (en lo posible hacia el Norte), establecer la superficie de aberturas según los distintos puntos cardinales, optimizar la ventilación e iluminación de la vivienda, colocar puertas o trampas para evitar fugas de aire climatizado, procurar la aislación térmica de aberturas y su grado de hermeticidad con el uso de doble vidrio, persianas o cortinas; y por último diseñar aleros que proyecten sombras en épocas calurosas.
Se deberán analizar las pérdidas térmicas por paredes, pisos y techos, recomendar el uso de aislaciones térmicas para los distintos ítems y realizar un balance térmico tendiendo a lograr un ahorro energético mayor al 80% frente a una vivienda tradicional.
c) Energía Eólica
La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.
La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación para la producción de energía eléctrica. En este caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador.
A nivel mundial el desarrollo ha sido muy importante fundamentalmente en España, Dinamarca, Portugal y Alemania.
En Argentina en este año se hizo un proyecto de inversión gubernamental con el que se pretende llegar a tener una potencia instalada de 1.000 Mw. Hasta ahora los únicos emprendimientos de parques eólicos fueron llevados a cabo por cooperativas eléctricas de poblaciones pequeñas o medianas del Sur del país, ya que posee excelentes recursos eólicos.
c) Biodigestores
Toman su nombre del término digestivo o digestión. Son máquinas simples que convierten las materias primas en subproductos aprovechables, en este caso gas metano y abono. El principio básico de funcionamiento es el mismo que tienen todos los animales, descomponer los alimentos en compuestos más simples para su absorción mediante bacterias alojadas en el intestino con condiciones controladas de humedad, temperatura y niveles de acidez.
La temperatura es un factor importante en la producción de biogás, dado que debemos simular condiciones óptimas para minimizar los tiempos de producción. La temperatura óptima es de 30° a 35°C aproximadamente. La acidez indica como se desenvuelve la fermentación.
Existen dos grupos de biodigestores, biodigestores continuos y biodigestores discontinuos, ambos tienen características similares de mantenimiento pero el resultado no es el mismo.
Entre las ventajas de los Biodigestores discontinuos encontramos que pueden procesar una gran variedad de materiales. La carga puede juntarse en campo abierto porque aunque tenga tierra u otro material inerte mezclado, no entorpece la operación del biodigestor.
Admiten cargas secas que no absorban humedad así como de materiales que flotan en el agua. Su trabajo en ciclos los hace especialmente aptos para los casos en que la disponibilidad de materia prima no sea continua, sino periódica y no requiere prácticamente ninguna atención diaria.
Las principales desventajas son que la carga requiere un considerable y paciente trabajo y la descarga es una operación trabajosa.
Los biodigestores continuos nos permiten controlar la digestión, con el grado de precisión que se requiera, corregir cualquier anomalía que se presente en el proceso y manejar las variables relacionadas, carga específica, tiempo de retención y temperatura.
La tarea de “puesta en marcha”, después del inicio solo se vuelve a repetir cuando hay que vaciarlo por razones de mantenimiento.
Las operaciones de carga y descarga de material a procesar y procesados no requieren de ninguna operación especial.
Además de la provisión de energía, se extrae de los mismos un abono de primera calidad, rico en nitrógeno y fósforo. Estos digestores también pueden ser utilizados en gran escala para tratar residuos domiciliarios a nivel de municipios.
d) Energía Geotérmica
Es aquella que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor interior de la Tierra. Es limpia, renovable y casi ilimitada. Se utiliza para generación de electricidad, aprovechamiento directo del calor y produce residuos mínimos y de bajo impacto ambiental.
