La idea de aprovechar la energía solar
no es novedosa. Fue a partir de fines de 1970 que se tuvo la tecnología para
hacerlo posible. El proceso básico es simple. Los paneles solares concentran la
luz solar que cae sobre ellos y la convierten en energía. Esto se logra de
varias maneras y depende del objetivo; ya sea electricidad para una región o
agua caliente para una piscina. El mayor obstáculo de la energía solar es el
precio de la instalación. El equipo solar cuesta mucho más que un equipo
tradicional de energía. Lleva muchos años de uso ver que la inversión valió la
pena. A pesar del costo, la energía solar permite que se pueda complementar la
energía en las ciudades. En zonas rurales, donde el costo del tendido de los
cables eléctricos aumenta, la energía solar es la mejor opción de electricidad.
La energía hidroeléctrica utiliza la
energía del agua que cae para hacer girar turbinas y generar electricidad. La
energía que se genera de esta forma depende del control de un curso de agua,
como por ejemplo un río, a menudo con una presa. La energía hidroeléctrica
tiene varias ventajas. Es casi obvio que es renovable. Los generadores
impulsados por agua no producen emisiones. El flujo de agua, controlado dentro
de la planta hidroeléctrica, determina la cantidad de electricidad producida
para generar la energía necesaria. Aproximadamente el 20% de la electricidad
mundial proviene de esta fuente. Entre los principales usuarios de la energía
hidroeléctrica se encuentran Noruega, Rusia, China, Canadá, Estados Unidos y
Brasil.
"Biomasa" define casi
cualquier residuo vegetal, desperdicio de madera, desperdicio agrícola y de
vertedero de basura, así como también determinados cultivos que se utilizan
como combustible. Estos desperdicios provienen de industrias como las madereras,
la industria de la construcción, las papeleras; los desperdicios agrícolas
provienen del cultivo de la tierra; e incluso los desperdicios sólidos
provienen de vertederos de basura municipales y el gas metano generado en estos
vertederos. Además, algunos céspedes pueden cultivarse para la obtención de
biocombustibles a partir de la fermentación. En todo el mundo, el combustible
de biomasa, principalmente los productos derivados de la madera, se quema en
forma paralela al carbón en plantas de energía eléctrica de combustión de
carbón. Los biocombustibles representan el otro uso principal de la biomasa. El
etanol puede utilizarse de forma aislada o como un agregado a la gasolina. La
mayoría de los vehículos de Brasil funcionan con etanol. El biodiesel, hecho de
aceite vegetal, grasa animal y grasa de restaurantes, bien puede reemplazar al
combustible diesel estándar. También puede utilizarse en una mezcla. El mayor
productor y usuario de biodiesel es Alemania.
Aunque al quemase produce dióxido de
carbono, el combustible de biomasa se considera como "carbono
neutral". Desde hace millones de años, los combustibles fósiles liberan
CO2 y crean una carga adicional de CO2 en la atmósfera. El CO2 liberado por la
combustión de la biomasa es absorbido por las plantas cultivadas para
producirlo. Sin embargo, los combustibles fósiles todavía se utilizan en la
producción de combustible de biomasa que impulsa la maquinaria agrícola y
abastece los camiones cargados con troncos, y se utiliza en otros pasos del
proceso. En este momento, el combustible de biomasa no es verdaderamente
carbono neutral. Aunque, en general, disminuye las emisiones de CO2, que es un
paso en la dirección correcta.
Los pequeños molinos de viento eran
frecuentes en todo el mundo hasta ser reemplazados por los motores de vapor y,
posteriormente, por la electricidad. El interés por las grandes turbinas de
viento aumentó a partir de la crisis del petróleo de 1970. Para 1980 los
molinos de energía eólica, hileras de turbinas, comenzaron a verse en las zonas
rurales de todo el mundo. Entre los principales usuarios de la energía eólica
se encuentran Alemania, Estados Unidos, Dinamarca y España, e India y China
como prometedores usuarios de la energía eólica.
Las gigantes turbinas de viento generan
energía cuando el viento hace girar sus enormes paletas. Las paletas están
conectadas a un generador que produce electricidad. Los grandes parques eólicos
pueden cumplir con las necesidades básicas de energía de una empresa de
servicios públicos. Los parques eólicos más pequeños y los molinos de viento
individuales pueden abastecer hogares, antenas parabólicas y bombas de agua.
Tal como ocurre con la energía solar, la construcción de los parques eólicos
requiere una gran inversión inicial que no se amortiza con rapidez.
La energía geotérmica toma fuentes
naturales, tales como aguas termales y chorros de vapor, y las utiliza para
producir electricidad o suministrar agua caliente a una región. Las plantas de
energía geotérmica envían el vapor que llega a la superficie de la Tierra hacia
turbinas. Las turbinas giran e impulsan generadores que producen electricidad.
La primera planta generadora de energía geotérmica por vapor se inauguró en
Larderello, Italia, en 1904. Esta planta todavía se encuentra en
funcionamiento. Los Estados Unidos, Islandia, Las Filipinas, El Salvador,
Rusia, Kenia y El Tíbet se encuentran entre los 24 países que utilizaron 8,900
megavatios de electricidad generados por instalaciones geotérmicas en 2005. La
calefacción geotérmica directa utiliza agua caliente de la superficie de la
Tierra, como por ejemplo aguas termales, para calefaccionar hogares y otros
edificios. En 2005, alrededor de 16,000 megavatios de energía provinieron de
fuentes geotérmicas directas, en aproximadamente 72 países.
La energía nuclear se presentó como una
alternativa para los combustibles fósiles en 1970. Las plantas realizaban
fisiones nucleares en un entorno controlado, lo que producía energía. Los bajos
costos del combustible equilibraron la inversión financiera necesaria para
crear las plantas de energía nuclear, y esto tenía como consecuencia
electricidad a más bajo costo. A pesar de los graves accidentes en la planta
Three Mile Island en Pensilvania y en Chernobil, Ucrania, la energía nuclear
sigue siendo una fuente viable de energía en muchos lugares. Las plantas de
energía nuclear suministran el 16% de la energía del mundo en 70 países. Son
una fuente importante de energía para países sin muchos recursos de
combustibles fósiles. Francia y Japón tienen programas particularmente activos
de energía nuclear. Las plantas ahora incorporan múltiples sistemas de
seguridad para evitar fusiones del núcleo y la liberación de sustancias
radiactivas. Todavía resta preocupación acerca del desecho del combustible que
se consume, que podría ser utilizado para fabricar armas nucleares.
Una planta de energía mareomotriz
captura la energía del flujo de las mareas que entran y salen de las bahías o
estuarios. Una presa especial denominada presa de contención separa el área de
las mareas en cuencas superiores e inferiores. Las turbinas dentro de la presa
de contención giran a medida que el agua fluye de una cuenca hacia la otra,
según la dirección de la marea. Las turbinas impulsan un generador que, luego,
produce electricidad.
La instalación de una planta
mareomotriz es costosa, por lo tanto, la planta debe ser capaz de generar
energía suficiente como para que la inversión valga la pena. Esto sucede
únicamente cuando hay una diferencia de al menos 5 m (16 pies) entre la marea
alta y la baja. Cualquier diferencia menor no genera la energía suficiente como
para que la planta mareomotriz resulte viable desde el punto de vista
financiero. Sólo aproximadamente 40 lugares en todo el mundo cumplen con estos
criterios. La planta mareomotriz más conocida es La Rance Station en Bretaña,
Francia. Entre otros lugares se encuentran la Planta Annapolis Royal en Nueva
Escocia, Canadá, y también plantas en Rusia, China, India y Gales.
Un método inusual para calefaccionar o
refrigerar su hogar de un modo renovable es a través de técnicas de calefacción
y refrigeración pasivas. Este enfoque combina la energía solar con técnicas de
diseño y construcción para calefaccionar un edificio en el invierno y
refrigerarlo en el verano.
Muchas personas creen que el futuro se
encuentra en las células de combustible del hidrógeno, grandes células para plantas
de energía y pequeñas para motores y otras aplicaciones. Las ventajas del
hidrógeno son diversas. La reacción del hidrógeno produce calor, electricidad y
agua, pero no contamina. El hidrógeno es fácil de obtener y puede generarse a
partir de combustibles fósiles o, lo que es más importante, de combustibles
renovables. El hidrógeno es económico y más eficaz que cualquier tecnología que
implique turbinas y mucho más eficaz que la combustión interna. Sin embargo, en
la actualidad, la tecnología de hidrógeno es más costosa que las fuentes de
energía existentes. Todavía no se conoce la instalación real de los sistemas
para controlar las temperaturas y para fabricar las células de combustible en
tamaños aprovechables. Estos temas deben estar resueltos antes de que las
células de combustible del hidrógeno comiencen a reemplazar a otras fuentes de
energía.
La fusión nuclear es una fuente de
energía que todavía está en etapa experimental. Pero, ¿qué es exactamente la
fusión? La fusión suministra energía al sol y a las estrellas. Cuatro núcleos
de hidrógeno (protones) se unen entre sí y forman núcleos de helio (dos
protones y dos neutrones), junto con algunas otras partículas. Una reacción de
fusión libera grandes cantidades de energía. La bomba de hidrógeno utiliza la
fusión en un entorno no controlado. Los científicos han estado trabajando para
controlar y aprovechar la reacción de fusión para producir energía. En una
reacción de fusión controlada, los materiales radiactivos están presentes
únicamente durante un corto lapso de tiempo. Los residuos se descomponen
rápidamente y nada permanece durante mucho tiempo. Además, los residuos no
pueden utilizarse para fabricar armas. La ventaja de la fusión es que ésta es
limpia y que el hidrógeno necesario para abastecer las reacciones es fácil de
obtener. El gran problema de la fusión es que para que funcione, la reacción
debe tener mayor temperatura que el interior del sol. El calor debe estar
contenido para que la fusión resulte una fuente de energía útil.
El futuro lejano
Desde hace mucho tiempo, los
investigadores vienen especulando con otros tipos de energía renovable. Un
método propuesto obtiene la energía solar de satélites especiales del espacio,
por sobre el clima y la rotación de la Tierra. Satélites accionados por energía
solar recogerían la energía solar, la convertirían en electricidad y la
enviarían de vuelta a la Tierra. Este concepto se ha analizado durante 30 años,
pero los costos y la disponibilidad de otros recursos energéticos renovables
han retrasado el desarrollo. Otra teoría propone obtener grandes cantidades de
energía de la rotación de los agujeros negros.
