El uso de energía eólica para la generación de electricidad, tanto para la alimentación de redes de distribución eléctrica como de sistemas

Transcripción

1 El uso de energía eólica para la generación de electricidad, tanto para la alimentación de redes de distribución eléctrica como de sistemas individuales, ha aumentado un 25% en los últimos cuatro años.

2 Tecnologías de las energías renovables 9 La sustitución de los combustibles fósiles por fuentes de energía renovable es la mejor solución a largo plazo para los problemas ambientales causados por la producción y el consumo de energía procedente de combustibles fósiles. La rapidez de este cambio depende de la viabilidad comercial de las diferentes tecnologías de explotación de las energías renovables y su competitividad respecto de los combustibles fósiles. Entre los recursos renovables se cuentan algunos de los más antiguos conocidos por la humanidad, como el viento y el agua. Existe la tecnología necesaria para aprovechar esos recursos, y el rendimiento, la fiabilidad y la eficacia en función del costo son todos factores que van mejorando sin cesar. En consecuencia, la energía solar, la energía eólica, el gas de vertedero y los biocombustibles son todos recursos que se están utilizando a escala comercial en el mundo entero. Su parte en el mercado es pequeña actualmente, pero según la mayoría de los pronósticos, conseguirán una participación mayor. No obstante, el costo de la utilización de energías renovables en muchas aplicaciones sigue siendo más alto que el de los combustibles fósiles, lo que refleja un sistema de fijación de precios de la energía en el que no se han tenido en cuenta los costos ambientales. Además, en muchos países los combustibles fósiles están subvencionados en varias etapas de la cadena de la energía (extracción, transporte, generación). Los sistemas de energía solar, por ejemplo, son más caros. Sin embargo, la tendencia a la utilización de energías renovables está creciendo de manera impresionante, principalmente porque su precio es cada vez más competitivo. El costo de la energía eólica ha descendido un 70% desde el decenio de 1980, y se aproxima al costo de la energía generada en una planta nueva alimentada con carbón. El costo de la electricidad procedente de centrales solares construidas en el desierto de Mojave en California a mediados del decenio de 1980 y comienzos del decenio de 1990 ha bajado con cada nueva instalación: una central térmica solar de 80 MW, construida allí en 1989, produce energía a un costo inferior en un tercio al de la energía generada de centrales nucleares nuevas. Muchos expertos consideran hoy que las energías renovables están en condiciones de lograr un gran avance en el mercado mundial de la energía por cuatro razones principales. Población. Alrededor de millones de personas en el mundo carecen de energía eléctrica en absoluto, mientras que otros millones tienen acceso a ella sólo unas pocas horas cada día. Según algunas estimaciones, los países en desarrollo en su conjunto gastarán más de millones de dólares en suministro eléctrico e infraestructuras de transmisión durante los diez próximos años. Esto revela el potencial del mercado de la energía; la cuestión es qué proporción de ese mercado pueden llegar a conquistar las energías renovables. Tecnología. Los adelantos tecnológicos están acercando cada vez más los costos de las energías renovables a los de los combustibles tradicionales. En algunos casos ya son directamente competitivos. Además, las tecnologías de la energía están sufriendo un proceso de miniaturización y modularización, lo que significa que las instalaciones son cada vez más pequeñas y más apropiadas para la utilización local. Competencia. Los encargados de la formulación de políticas, especialmente en los países en desarrollo, buscan cada vez más flexibilidad para llevar la electricidad a grandes poblaciones, tratando de encontrar medios alternativos a los grandes servicios públicos centralizados y monopolísticos. Esto tal vez no entrañe necesariamente un aumento de las energías renovables (el impacto ambiental de la reestructuración del mercado de la energía eléctrica aún no está claro) pero ofrece desde luego una oportunidad. Medio ambiente. El argumento ambiental en 155

3 favor de las energías renovables adquiere más fuerza teniendo en cuenta la creciente preocupación por el cambio climático mundial y la aceptación cada vez mayor de que no es posible seguir dependiendo de la quema de hidrocarburos como principal fuente de energía. Dos recientes escenarios sobre el suministro de electricidad muestran la diferencia que podría suponer para el mundo en desarrollo un cambio en favor de las energías renovables. El criterio de seguir como hasta ahora significaría que la competencia entre tecnologías arraigadas provocaría una disminución neta de la parte de mercado correspondiente a las energías renovables. En un escenario alternativo, empero, mediante políticas públicas de apoyo, inversiones privadas estratégicas y una adecuada distribución comercial se conseguiría un crecimiento espectacular de la participación de las energías renovables en el mercado de la generación de electricidad, que superaría el 40% en El primer escenario afianzará la parte de mercado correspondiente a los combustibles fósiles porque la infraestructura física de generación de electricidad, una vez instalada, será difícil de cambiar. El escenario alternativo ofrecerá beneficios tanto económicos como ambientales. Las fuentes renovables se distribuyen en una amplia área geográfica, lo que permite que las regiones en desarrollo tengan acceso a la generación de electricidad a un costo estable en el futuro a largo plazo. No ocurre así con los combustibles fósiles, puesto que más de la mitad de todos los países de América Latina, Asia y África importan más del 50% de la energía de consumo comercial. Para muchas aplicaciones independientes de la red, cuya demanda es considerable en los países en desarrollo, los precios de varias tecnologías de energías renovables ya son competitivos. El equipo para la generación de energías renovables se presenta en diversos tamaños, desde el doméstico hasta el de escala comercial, y puede ubicarse cerca de los consumidores, reduciendo así los gastos de transmisión y distribución, mientras que la capacidad puede incrementarse añadiendo unidades a medida que crece la demanda. Pasar de los combustibles fósiles a las energías renovables en los países en desarrollo también permitirá disminuir las emisiones aéreas y la contaminación atmosférica, y ayudará a esos países a cumplir las obligaciones internacionales de reducir los niveles de dióxido de carbono. El costo es la clave Teniendo en cuenta el crecimiento previsto de la capacidad, las necesidades de capital de inversión serán grandes, y la eficacia en función del costo será un factor decisivo para alentar a los países en desarrollo a que utilicen tecnologías de generación menos contaminantes. Ese factor será también la clave del crecimiento mundial de las energías renovables. Según algunas estimaciones, ciertas energías renovables comenzarán a tener una ventaja competitiva a partir de 2005 en muchos mercados y, con el descenso de los costos, aumentarán las oportunidades de aplicarlas más ampliamente en los países desarrollados. Así, los consumidores tendrán más opciones en cuanto a la fuente de electricidad que utilicen, y algunos de ellos indudablemente tomarán sus decisiones por motivos ambientales. El Consejo Mundial de la Energía señala que los costos de las energías renovables continuarán descendiendo a medida que mejore la tecnología y se produzcan mayores volúmenes de energía renovable. En cambio, prevé que el costo de los combustibles fósiles aumente en los años venideros a causa de los controles de las emisiones y la escasez creciente de los combustibles mismos; según otros pronósticos, empero, no es probable que los costos de los combustibles fósiles aumenten antes de Algunos expertos estiman que en los próximos 50 años, las nuevas tecnologías permitirán sustituir las gigantescas centrales y refinerías actuales por una nueva generación de sistemas de producción de energía descentralizados y de tamaño reducido. El petróleo, por ejemplo, será sustituido por hidrógeno producido a partir de energía solar y eólica utilizando la electrólisis. Mientras tanto, las perspectivas a corto plazo de las tecnologías que utilizan energía renovable son difíciles de predecir tanto en los países desarrollados como en los países en desarrollo. La Comisión Europea ha delineado una nueva estrategia en materia de energía renovable encaminada a duplicar la aportación de esas energías al consumo energético de la Unión Europea para llegar al 12% antes de El objetivo inicial era conseguir una cuota parte del 8% en 2005, pero la Comisión Europea estima ahora que el 12% es una cifra realista dada la voluntad política. En un documento de debate de noviembre de 1996, la Comisión indicaba que pese a que en Europa hemos desarrollado las tecnologías necesarias para aprovechar eficazmente las energías renovables, estas 156

4 últimas no se están utilizando ampliamente. Para subsanar la desventaja del costo de las energías renovables, en la estrategia ideada por la Comisión Europea se hace especial hincapié en la necesidad de interiorizar los costos externos de los combustibles tradicionales mediante los impuestos a la energía que se proponen. Ahora bien, no hay ninguna garantía de que los Estados miembros de la Unión Europea acepten los planes impositivos. Por lo pronto, el propio documento de debate ha sido objeto de una respuesta matizada, ya que algunos países sostienen que es demasiado ambicioso. Varios ministros de energía de la Unión Europea han destacado que la industria de energías renovables debe reducir sus costos para competir con las fuentes de energía tradicionales sin necesidad de subvenciones. En el documento de la Comisión Europea no se indicaba especial predilección por una energía determinada, aunque se señalaba que la energía eólica, la calefacción solar, las células fotovoltaicas, la biomasa y la energía geotérmica eran todos ellos recursos que requerían una señal política más vigorosa para reforzar su contribución. Pese a las dificultades de política y a los problemas de costo, las energías renovables tendrán ciertamente una parte cada vez mayor en el conjunto de energías a nivel mundial, aunque sigue siendo incierta la magnitud de esa participación. En dos estudios encargados por la Comisión Europea en 1992 se llegó a la conclusión de que las energías renovables en el futuro podrían satisfacer casi la mitad de las necesidades energéticas de Europa. En ese sentido, Noruega y Brasil ya obtienen más de la mitad de su energía de fuentes renovables. El Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo indica que la aportación de los recursos de energía renovable comerciales al total de la energía mundial de carácter comercial crecerá del 9% en 1990 a entre un 10% y un 30% en Energía solar Hay tres tipos básicos de sistemas de energía solar: tecnología de energía solar pasiva, que incorpora al diseño y la construcción de edificios elementos que permiten retener el calor disponible para su utilización en la calefacción o refrigeración de espacios; sistemas heliotérmicos, para producir calor RECUADRO 9.1 Energía solar para las telecomunicaciones en Australia Telecom Australia utiliza energía solar desde Fue una de las primeras empresas del mundo en utilizar sistemas fotovoltaicos para atender necesidades al margen de la red y asumir la difícil tarea de proporcionar un servicio telefónico seguro y asequible al interior de Australia, caracterizado por la inclemencia de su clima, los obstáculos de su geografía y las grandes distancias. La compañía explota una red de estaciones repetidoras remotas de microondas y ópticas, pequeñas estaciones de satélite y enlaces radioeléctricos con los usuarios utilizando energía fotovoltaica en muchos de los equipos. Es el mayor consumidor de Australia de este tipo de energía, y ha establecido más de instalaciones de energía solar con capacidad máxima superior a 2 MW. El sistema Kimberley cubre una distancia de km y tiene 41 repetidores alimentados con energía solar. La propia central de Kimberley funciona con cargas que oscilan entre 70 y 300 W. Para potencias de 700 a W, en algunas instalaciones se utiliza una combinación de diesel y energía solar: el componente diesel suministra sólo una fracción de la energía, pero permite emplear un dispositivo solar mucho más reducido y tener una reserva de batería de al menos un día o dos. destinado a la generación de energía eléctrica, y a usos domésticos y comerciales; sistemas fotovoltaicos, que producen energía eléctrica directamente a partir de la luz solar. Las crisis energéticas del decenio de 1970 reavivaron el entusiasmo por la energía solar, pero éste decreció al bajar los precios del petróleo mientras que el costo de la conversión de la luz solar en electricidad siguió siendo pertinazmente elevado. No obstante, una combinación de recientes adelantos tecnológicos y el aumento de la demanda de los países en desarrollo está dando nuevo vigor a las perspectivas de la energía solar. Energía solar pasiva Las aplicaciones en calefacción y refrigeración entrañan exigencias diferentes en cuanto al diseño de la tecnología solar pasiva. La calefacción de ambientes es necesaria principalmente durante los períodos fríos, cuando la disponibilidad de energía solar es más baja. Por ello, los sistemas de energía solar pasiva para la calefacción de ambientes necesitan grandes áreas de captación, lo que por lo general requiere una gran superficie vidriada, que puede causar problemas de recalentamiento en el verano. La refrigeración solar de los edificios se basa en la creación de 157

5 Energie Noord West (ENW), la compañía de electricidad de la región noroeste de los Países Bajos incluida la capital, Amsterdam abastece de electricidad a personas, de gas natural a personas, y está conectando a un número creciente de clientes a su red de calefacción de barrios. A pesar de las dificultades impuestas por la rápida liberalización del sector de la producción de energía, ENW se mantiene inamovible en su determinación de ofrecer, a largo plazo, un abastecimiento de energía sostenible. La clave para lograrlo es el abastecimiento de electricidad descentralizado, hecho a medida de las exigencias concretas de los clientes y de las distintas zonas. Asimismo, debe promover el ahorro de electricidad, la producción combinada de calefacción y electricidad, el uso de bombas caloríficas y de almacenamiento de calor, así como la puesta en práctica de un programa de energía renovable de gran alcance. Algunos ejemplos de las actividades más innovadoras de abastecimiento de electricidad de ENW: En Amsterdam, se construyó un barrio de 600 casas usando principalmente técnicas de construcción sostenible. ENW creó una infraestructura de energía adaptada a ese tipo de construcción: una red local de calefacción que recibe la energía térmica de la planta de calefacción-electricidad combinada, una bomba calorífica y dispositivos de almacenamiento de calor. La calefacción de la red trabaja a menos de los 90 C que se suelen utilizar en estos sistemas, lo que aumenta la eficiencia energética total. Tanto el abastecimiento de calefacción como el de agua caliente llevan contadores, y esto tiene un efecto de incentivo para ahorrar energía. Todas las casas están bien aisladas y tienen vidrios dobles, de modo que pueda aprovecharse al máximo la energía solar pasiva. Se trata de promover el uso de lavadoras y lavavajillas que utilicen agua precalentada. Estas características se van a poner en práctica en un nuevo barrio de casas. El programa ambiental de ENW de 20 millones de dólares tiene como meta estabilizar las emisiones de CO2 para el año 2000 a los niveles de La característica saliente es la clasificación de medidas de ahorro de energía con base en los costos por tonelada de CO2 reducida, una medida que tiene la ventaja de rebajar las facturas de electricidad y calefacción de los clientes. Si bien la energía renovable es relativamente cara, es el futuro de la producción de energía. Para compensar la diferencia de precios con la energía de los combustibles fósiles, ENW abastece de electricidad verde a los clientes que decidan apoyar el abastecimiento sostenible de energía, y se les garantiza que cada kilovatio hora verde que pagan se genera de una fuente renovable. ENW también invierte en fuentes renovables de energía. A corto plazo, la fuente de energía más importante es la eólica. ENW prevé que para el año 2010 estará generando 200 MW con turbinas eólicas en tierra, y 300 MW con instalaciones cerca de la costa y mar adentro. A mediano plazo, la obtención de gas de biomasa es la opción más viable. ENW está participando en el proyecto de una planta de producción de gas de biomasa de 30 MW que se construirá cerca de Amsterdam. La segunda opción son las bombas caloríficas como sistemas individuales de calefacción para uso doméstico. A largo plazo, los dispositivos fotovoltaicos tienen el potencial técnico más importante en los Países Bajos, especialmente cuando se integran en edificios y se conectan a la red. ENW tiene una larga tradición de trabajo con pilas solares, que va desde la primera casa autosuficiente en energía solar en Castricum con un generador de 2,5 kwp, hasta el generador solar integrado de uso doméstico más grande del mundo, el PV-Sloten (250 kwp, instalado en los techos y frentes de 71 casas). ENW tiene un compromiso a largo plazo con el suministro de energía eficiente y sostenible, y continuará con esta línea de actuación mientras las condiciones del mercado lo hagan una opción viable. Queda en las manos de los gobiernos el tomar las medidas oportunas para definir las condiciones límite para los servicios de abastecimiento de energía. Energie Noord West N.V. P.O. Box DZ Amsterdam Países Bajos Tel.: Fax: El parque eólico Lely, situado cerca de la costa, es propiedad de Energie Noord West. Consta de cuatro turbinas NedWind40 que desarrollan una potencia total de 2 MW. PV-Sloten, el generador fotovoltaico integrado de uso doméstico más grande del mundo, fue un proyecto importante que permitió la cooperación de varias partes.

6 diferencias de temperatura, que provocan un movimiento del aire por convección. Ahora bien, el uso de la refrigeración solar pasiva está disminuyendo en algunos países dado que las nuevas construcciones incorporan sistemas de aire acondicionado. El índice de aplicación de tecnología solar pasiva depende en gran medida del ritmo de construcción de nuevos edificios, de ahí la necesidad de desarrollar tecnologías de ese tipo que se puedan adaptar a los edificios existentes. Sistemas heliotérmicos Las tecnologías heliotérmicas para la producción de electricidad funcionan concentrando la luz solar en una estación receptora o colector para calentar un fluido, que puede utilizarse luego para producir vapor a fin de generar electricidad. Los colectores de placa plana, de metal o de material plástico, son el tipo más importante de colectores solares, aunque hay también colectores con sistema de almacenamiento incorporado. Se utilizan tres tecnologías: espejos parabólicos longitudinales que concentran los rayos solares en un canal en el centro del disco; reflectores en forma de discos parabólicos en los que el calentamiento se produce en el punto focal; baterías de reflectores planos dispuestos con una inclinación que permite concentrar la radiación en un receptor central colocado en la parte superior de una torre (este sistema es el que produce mayor energía). La energía heliotérmica tiene una amplia gama de aplicaciones, algunas de las cuales se describen a continuación. Probablemente la más utilizada en la actualidad es el calentamiento del agua en viviendas, lo que requiere un colector de placa plana y un tanque de almacenamiento aislado. La energía solar calienta el agua en el colector, el agua caliente asciende hasta la parte superior del tanque, y la que se va utilizando es automáticamente sustituida por agua fría que entra por el fondo del depósito. Los sistemas de circulación forzada se utilizan para abastecer a lecherías, industrias textiles, hoteles y hospitales de las grandes cantidades de agua caliente que necesitan. Requieren grandes baterías de colectores de placa plana y una bomba para hacer circular el agua. El aire caliente obtenido de los colectores puede utilizarse para secar diversos productos agrícolas como té, tabaco y cereales. Este RECUADRO 9.2 Energía solar en Friburgo La histórica ciudad alemana de Friburgo es una vitrina de diversas tecnologías de energía solar, entre ellas la primera casa del país totalmente alimentada con esa energía. Dos grandes piscinas al aire libre utilizan agua calentada con energía solar. Un edificio de demostración, construido en 1978, y que consta de 12 apartamentos, está provisto de un colector tubular de 43 m 2 que permite atender al 63% de las necesidades de agua caliente de uso doméstico y al 12% de la demanda de calefacción. El revestimiento fotovoltaico se ha usado en un centro solar comercial recientemente construido en Friburgo. En un grupo de casas adosadas construidas en 1985 se ha empleado tecnología solar pasiva. Se trata de edificios compactos, concebidos para un aprovechamiento óptimo de la energía solar, con invernáculos y un fuerte aislamiento de las partes no transparentes. En el proyecto se ha empleado un nuevo método de aislamiento transparente. El material aislante es transparente y está montado frente a una pared maciza, pintada de negro, que absorbe la radiación solar. La energía solar se transmite a través del material y es absorbida por la pared. La temperatura de la pared aumenta, pero dadas las propiedades aislantes del material, el calor se transmite por la pared al edificio. Cuando las temperaturas son altas en verano, un sistema de persianas automáticamente controladas refleja los rayos solares e impide el recalentamiento. El proyecto de demostración más reciente es una vivienda autosuficiente en materia de energía: la primera construcción de Alemania cuya única fuente de energía es el sol. En esta casa se combinan las tecnologías solares y de almacenamiento de energía más avanzadas: aislamiento transparente y ventanas fuertemente aisladas para un aprovechamiento pasivo, un colector de gran rendimiento para las necesidades de agua caliente, y un generador fotovoltaico para el suministro de electricidad. Por primera vez en una instalación doméstica, para cocinar se utiliza hidrógeno mediante un quemador catalítico. procedimiento es más rápido que el de secado al sol y se realiza de manera controlada. La calefacción de espacios mediante energía solar está adquiriendo importancia en muchos países occidentales de clima frío. La energía solar se puede usar en sistemas de refrigeración y aire acondicionado. La cocción de alimentos es una aplicación importante de la energía heliotérmica. El tiempo de cocción oscila entre 45 minutos y dos horas y media, según el alimento y la radiación solar disponible. El bombeo de agua es una nueva tecnología solar, que aún tiene problemas de costo y fiabilidad técnica que superar. 159

7 RECUADRO 9.3 Hacer asequible la electricidad solar Es posible que los hogares de zonas de escasa densidad demográfica de los países en desarrollo tengan acceso a la electricidad solar? Todo indica que sí. Además, las instalaciones solares pueden ayudar a los gobiernos a reducir el costo de llevar la electricidad a las pequeñas ciudades y aldeas del medio rural. Actualmente, esta electrificación pocas veces es viable desde el punto de vista financiero. Puede costar dólares por kilómetro conectar esas áreas a la red, y teniendo en cuenta que la demanda en las zonas rurales es por lo general baja, las compañías suministran electricidad con pérdida. En una comunidad con un consumo diario de 100 kw/h, la electricidad generada localmente con diesel puede costar entre 20 y 40 centavos de dólar el kilovatio, mientras que la electricidad de origen fotovoltaico cuesta entre 50 y 150 centavos de dólar el kilovatio, independientemente de la potencia suministrada. Ahora bien, para cargas más bajas, la electricidad generada con diesel resulta más cara, y cuando el consumo eléctrico es inferior a 12 kw/h, los precios de los sistemas diesel y los fotovoltaicos son iguales. Es posible que los gobiernos estén dispuestos a aceptar las pérdidas de las compañías eléctricas en relación con la electrificación rural a fin de que toda la población tenga igual acceso a la electricidad. Los sistemas fotovoltaicos pueden ser un medio económico de lograr ese objetivo a menor costo. Pero la electricidad solar está al alcance de los pobres? Un sistema solar de uso doméstico consta de un módulo para la célula solar, un regulador de carga, una batería, cables y lámparas fluorescentes. Los estudios revelan que el costo de estos sistemas para las familias es inferior a lo que gastan en comprar velas, keroseno y pilas para iluminación, radios y televisores. Se estima que entre el 5% y el 15% de las familias rurales de la mayoría de los países en desarrollo estarían dispuestas a pagar un sistema solar y en condiciones de hacerlo. El porcentaje tiende a ser más alto en América Latina y más bajo en África. Pasar de las velas a la luz eléctrica también puede entrañar otros beneficios económicos directos: por ejemplo, la posibilidad de hacer trabajos complementarios en la casa por la noche. En un proyecto piloto iniciado en 1991, se instalaron 40 sistemas fotovoltaicos en la aldea de Manyana en Botswana. Una evaluación realizada al cabo de dos años reveló que el 100% de las familias a las que no se había proporcionado alumbrado fotovoltaico deseaban tenerlo; el 83% de los usuarios leyeron más; el 50% de los maestros dijeron que el trabajo de sus alumnos estaba mejorando; y el 30% de las familias percibían ingresos suplementarios. El proyecto también reveló que los pobladores estaban dispuestos a pagar por las instalaciones fotovoltaicas y en condiciones de hacerlo. Se les concedieron préstamos de dos años para comprar los equipos, con cuotas mensuales que oscilaban entre 8,75 dólares para un sistema de dos luces y 31,25 dólares para uno de seis luces. No obstante, como los ingresos en Botswana suelen fluctuar con las estaciones, se comprobó que un sistema de reembolsos mensuales fijos era demasiado rígido, y debía aplicarse un criterio más flexible. Resultados análogos se obtuvieron en Kenitra (Marruecos) donde se suministró electricidad fotovoltaica a 120 familias. Actividades como el tejido, la fabricación de alfombras o la reparación de equipo agrícola realizadas en las horas vespertinas les permitieron obtener ingresos suplementarios. Se han ensayado toda clase de colectores para la generación de electricidad mediante energía solar. Sin embargo, el enorme costo inicial de las centrales heliotérmicas es una de las principales razones de la falta de incentivo. La energía heliotérmica de consumo industrial es un recurso particularmente importante para las economías en desarrollo, en las que el consumo de energía del sector industrial es muy alto comparado con otros sectores y donde hay un considerable potencial para la utilización de energía solar en la producción de calor para procesos industriales, especialmente en países donde la radiación solar es abundante. Entre las posibles aplicaciones cabe citar la industria lechera, la industria textil, la elaboración de alimentos y las agroindustrias. Hay dificultades que es preciso superar. Las necesidades de almacenamiento dependen de la aplicación para la que se diseña el sistema solar, pero en algunos casos hacen falta grandes espacios para captar la energía solar, lo que puede ser una limitación para las industrias ubicadas en zonas densamente construidas. El suministro de energías tradicionales de apoyo también puede contribuir a los altos costos iniciales de los sistemas solares. El costo por kilovatio/hora generalmente sigue siendo dos veces mayor que en una planta generadora alimentada con combustibles fósiles. Células fotovoltaicas Otro medio, y potencialmente el más atractivo, de captar la energía del sol y transformarla en electricidad son las células fotovoltaicas. Su costo 160

8 ya es razonable teniendo en cuenta la eficacia, y se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, en particular el suministro de electricidad a pequeñas comunidades aisladas, el bombeo y la desalinización de agua, y los equipos de mantenimiento eléctricos. Se componen fundamentalmente de dos o más capas de semiconductores tratados. Cuando la radiación incide en ellos, se produce una interacción entre fotones y electrones que genera cargas eléctricas y luego corriente continua. Hay muchas posibles aplicaciones, en particular la televisión local e incluso las telecomunicaciones. Una ventaja fundamental de las células fotovoltaicas es su variedad de utilizaciones: pueden emplearse no sólo en grandes instalaciones eléctricas sino también para alimentar pequeñas bombas de agua, viviendas y sistemas de comunicaciones rurales. En los sistemas fotovoltaicos, suele haber una relación inversa entre las reducciones del costo y la eficacia con la que la célula transforma la luz solar en electricidad. Los grandes cristales de los semiconductores de alta potencia, son eficaces aunque costosos, mientras que las delgadas películas de semiconductores depositadas en una superficie son mucho menos costosas, pero también mucho menos eficaces. Se están ensayando varios materiales. Uno de ellos es el telururo de cadmio. Otro es el diselenuro de cobre indio, un semiconductor que transforma la luz en electricidad con un rendimiento del 17% en laboratorio. En Suiza, las investigaciones están centradas en la célula de Grètzel, un sistema electroquímico que consta de una película de dióxido de titanio, un producto químico fotosintetizador y un electrolito sujeto entre hojas de vidrio. La Universidad de Glasgow (Reino Unido) está investigando de qué manera las bacterias fotosintéticas captan la luz con la esperanza de reproducir la notable capacidad de los sistemas naturales para transformar la luz en energía. El programa JOULE de la Unión Europea presta apoyo a varias redes de laboratorios dedicados a mejorar la tecnología de las células fotovoltaicas. Se prevén innovaciones en las células energéticas para reducir espectacularmente el costo de producción de electricidad. Inicialmente, en un lapso de diez años, podría descender a una tercera parte del costo actual de la producción de electricidad solar. En ese nivel, la energía solar sería más competitiva, y más viable como importante fuente de electricidad para zonas remotas, o en países como el Japón, donde los costos de producción son altos a causa de la falta de materias primas. A más largo plazo, para 2010, se prevé que los costos habrán descendido a un nivel en que la electricidad solar pueda ser una alternativa verdaderamente viable y económica a las formas tradicionales de producción de electricidad en la mayoría de los países. Un factor que pesa en favor de la electricidad solar es la probabilidad de que los problemas ambientales relacionados con las centrales eléctricas tradicionales traigan aparejados mayores costos de generación y limitaciones de la producción, lo cual acortaría la diferencia de precios. Los defensores de la energía solar estiman que ésta puede llegar a ser plenamente competitiva en función del costo si se utiliza la tecnología existente para lograr una producción masiva; sostienen que el factor fundamental es la economía de escala, en otras palabras, es una cuestión de orden industrial más bien que tecnológico. Actividad creciente Ciertamente, algunas grandes empresas están considerando con mayor seriedad la energía solar. Dos empresas estadounidenses, por ejemplo, han formado una sociedad conjunta para construir la planta solar más grande del mundo: una instalación de 100 MW en la que se utilizarán más de un millón de paneles solares que serán construidos en el desierto de Nevada en los próximos 15 años. Este tipo de producción masiva, a juicio de las empresas, reducirá el costo de la electricidad a un precio por kilovatio/ hora mejor que el de la electricidad obtenida empleando otros combustibles. Otros fabricantes estadounidenses han anunciado que planean construir por lo menos diez centrales solares, y que destinarán entre el 70% y el 80% de la producción total a países en desarrollo. Los sistemas heliotérmicos se utilizan ampliamente en el mundo entero para el calentamiento de agua y la calefacción de espacios. En los Estados Unidos, más de un millón de hogares tienen calentadores solares. En Alemania y Suiza más de edificios han sido dotados de electricidad solar en virtud de programas financiados por el gobierno. En Oriente Medio, los paneles solares de azotea proporcionan hasta el 65% de la energía necesaria para el calentamiento de agua de consumo doméstico. En Israel, Australia y el 161

9 EUSKO JAURLARITZA LURRALDE ANTOLAMENDU, ETXEBIZITZA ETA INGURUGIRO SAILA GOBIERNO VASCO DEPARTAMENTO DE ORDENACION DEL TERRITORIO, VIVIENDA Y MEDIO AMBIENTE EUSKADI-PAYS BASQUE MEDIO AMBIENTE Un programa de tecnología ecológica para el País Vasco En momentos en que los cambios económicos y tecnológicos son rápidos y espectaculares, la mayor dificultad radica en encontrar soluciones innovadoras tanto a los actuales problemas como a los problemas futuros. En ningún campo se necesitan tantas soluciones como en el de la protección de la naturaleza. Si bien en un momento se la consideró un recurso inagotable, ahora se la considera vulnerable y en peligro. Debemos proteger el medio ambiente por nuestro propio bien y por el bien de nuestros descendientes. Tenemos la obligación moral de dejarles un mundo en el que puedan vivir. El medio ambiente es herencia común de toda la humanidad: no somos sus caprichosos propietarios sino simplemente los encargados de manejarlo. No tenemos ningún derecho de gastarlo y dejar a nuestros hijos (y a los hijos de éstos) sin los recursos que necesitarán cuando sean ellos quienes asuman tal responsabilidad. La manera en que podemos alcanzar tal objetivo es mediante un desarrollo sostenible. No obstante, ello requiere decisión y dedicación para introducir y aplicar las políticas y los programas debidos; también requiere la plena participación de todos los sectores de la sociedad. Y es justamente ése el cometido que se ha fijado el País Vasco. Durante los últimos 20 años, el País Vasco ha estado embarcado en una acelerada modernización. Tierra de ecosistemas frágiles, el País Vasco sabe mejor que nadie lo difícil que resulta equilibrar las necesidades de desarrollo con las ecológicas. Los esfuerzos del País Vasco se centran en alcanzar las metas fijadas en el Programa 21 mediante planes y proyectos que implican el empleo a escala regional de tecnología concreta adaptada a recursos naturales escasos y ecosistemas muy diversos. La Comunidad Autónoma del País Vasco está decidida a que la conciencia ecológica y las mejoras ambientales sean parte integral de la estructura industrial de la región y, para ello, concede gran importancia a la promoción de soluciones de tecnología ecológica.

10 Este tipo de soluciones son las que ocupan fundamentalmente las actividades del Departamento de Ordenación del Territorio, Vivienda y Medio Ambiente. A este Departamento, que está encargado de la ordenación general del medio ambiente de la región, y que coordina las actividades destinadas a prevenir la contaminación y proteger los recursos naturales, se le ha delegado la responsabilidad de preparar una política para el medio ambiente. La clave del éxito para una política de esa índole ha sido la colaboración estrecha del Departamento con las diferentes organizaciones sociales y, en particular, con el sector empresarial. El Departamento (con el respaldo de la Sociedad Pública de Gestión Ambiental IHOBE, S.A.) ha creado programas y proyectos concretos con el fin de introducir tecnologías ecológicas limpias, reducir al máximo y gestionar correctamente los residuos y recuperar los suelos contaminados. Como resultado de ello se constituyó una asociación de industrias del medio ambiente (ACLIMA) a fin de promover la competitividad del sector ecoindustrial en la Comunidad Autónoma del País Vasco basándose en principios de respeto al medio ambiente. Dentro de este marco, el Departamento ha preparado un Programa de Tecnología Medioambiental para la Región del País Vasco, que se centra en diez aspectos principales: Servicios y productos verdes, tecnologías limpias Control, vigilancia e instrumentación Suelos contaminados Aguas industriales Aguas urbanas Evaluación y tratamiento de residuos Residuos sólidos urbanos Desmontaje y reciclado Contaminación atmosférica y acústica Producción menos contaminante en los sectores industriales (galvánico, pintura y fundición). El Departamento opina que estas áreas son indispensables para el futuro desarrollo económico del País Vasco. Contactar: Esther Larrañaga/Alexander Boto Tel: 34 (4) Fax: 34 (4) Correo electrónico: ihobe002@sarenet.es Internet: http//

11 Japón está generalizado el uso de la energía solar para calentar agua. Los sistemas fotovoltaicos independientes de la red para la iluminación de hogares, bombeo de agua y otros usos en pequeña escala también se están multiplicando en países como Colombia, México, República Dominicana, Sri Lanka, Zimbabwe y Kenya (donde es mayor el número de viviendas rurales que reciben electricidad de esos sistemas que de la red). En el Reino Unido, el gobierno ha ayudado a financiar la transformación de un edificio de Newcastleupon-Tyne en el primer edificio de oficinas del país alimentado con energía solar. El gobierno estima que los edificios de oficinas podrían generar una tercera parte de la electricidad que necesitan mediante un revestimiento fotovoltaico. Una de las más grandes instalaciones de energía fotovoltaica de Europa, en el valle del Ruhr de Alemania, utiliza células solares que cubren casi m 2 de techos y puede suministrar una potencia máxima de 225 kw para atender las necesidades energéticas del edificio. En general, el mercado mundial de la electricidad solar es reducido en la actualidad en 1995 se fabricaron células fotovoltaicas capaces de generar unos 83 MW (suficientes para suministrar electricidad a una pequeña ciudad como Oxford en el Reino Unido). No obstante, algunos pronósticos indican que la industria puede crecer hasta MW antes del año 2010, y representar un valor anual superior a millones de dólares. En los países industrializados, el consumo de electricidad solar podría expandirse mediante aplicaciones conectadas a la red en las que la electricidad generada por sistemas fotovoltaicos podría realimentar la red nacional. A corto plazo, empero, las aplicaciones más probables capitalizarán a su favor la principal ventaja de la generación fotovoltaica: la generación de electricidad en el lugar de consumo, evitando así los costos de distribución y transmisión. El Departamento de Energía de los Estados Unidos ha establecido un programa conjunto con las compañías de servicios de energía eléctrica, de 500 millones de dólares y seis años de duración, encaminado a duplicar el número de entidades que incorporan productos y servicios fotovoltaicos a su oferta comercial principal. Esto, a su vez, permitiría duplicar la venta de productos solares y llegar al nivel de producción de alto volumen que haría posible reducir sensiblemente los costos. El programa comprende sistemas en gran escala que alimentan directamente la red eléctrica así como aplicaciones independientes de la red de costo razonable teniendo en cuenta su eficacia, cuya potencia oscila entre unos pocos vatios y varios cientos de vatios. Las compañías se sienten atraídas por la energía solar porque los sistemas fotovoltaicos generan excedentes durante las horas de máximo consumo diurno que permiten crear un fondo común energético que las compañías de electricidad pueden aprovechar. En un estudio de 1996 sobre los consumidores estadounidenses, se constató que un número creciente de usuarios estaban dispuestos a pagar una prima en su factura de electricidad mensual para ayudar a financiar programas de energía solar. El Japón está promoviendo los sistemas fotovoltaicos mediante su programa luz del sol sobre energías renovables para reducir la dependencia de la energía nuclear, y del petróleo y el gas importados. El gobierno está ejecutando un proyecto piloto en el que participan hogares con objeto de determinar qué proporción de las necesidades energéticas de una vivienda se puede satisfacer con los sistemas solares más avanzados. El Japón ha señalado que con las nuevas fuentes de energía se atenderá el 2% de las necesidades energéticas del país antes del año 2000 y el 3% en La Comisión Europea ha pedido que la producción de electricidad de la Unión Europea a partir de energías renovables se triplique antes de Un enorme potencial La conexión de las viviendas a la red eléctrica es mucho más cara en las zonas rurales que en las urbanas, debido a la densidad de población más baja, a las inferiores tasas de utilización de la capacidad y a las pérdidas de energía a menudo más altas. Los sistemas solares de uso doméstico (sistemas fotovoltaicos concebidos para uso en hogares) pueden ayudar proporcionando luz y otros servicios a un gran número de viviendas insuficientemente atendidas por las fuentes de energía existentes (baterías, motores diesel, keroseno, velas, leña) o que carecen en absoluto de servicios. Un típico sistema solar de uso doméstico consiste en un dispositivo fotovoltaico de 20 a 100 W de potencia, una batería recargable para el almacenamiento de la energía, un regulador de carga de la batería, una o más luces (por lo general fluorescentes), un enchufe para un 164

12 Se prevé que, en la próxima década, las células energéticas que convierten energía solar cuesten una tercera parte menos de lo que cuestan actualmente. 165

13 RECUADRO 9.4 Elección de los proyectos adecuados Cuando se dispone de fondos limitados y especialmente a la hora de valorar las instalaciones de energía renovable en relación con las tradicionales es muy importante saber determinar los proyectos en materia de energía que tienen buenas posibilidades de éxito. La dependencia de apoyo a la tecnología energética del Departamento de Comercio e Industria del Reino Unido analizó proyectos relativos a energías renovables culminados con éxito, que incluían la energía eólica, la energía hidroeléctrica de pequeña potencia, los sistemas solares fotovoltaicos, la energía heliotérmica, el biogas, la combustión directa de biomasa y la cogeneración, y determinó 53 factores que contribuían decididamente al éxito. Los factores de valor universal decisivos para el éxito son elementos indispensables sin los cuales ningún proyecto puede arrojar resultados satisfactorios. Entre ellos cabe mencionar la utilización de diseños ya sometidos a prueba o garantías de rendimiento; la existencia de un análisis económico y una financiación aceptables; una clara determinación de la necesidad social; así como los marcos de carácter legislativo, político y reglamentario vigentes. También se necesitan materiales, infraestructuras y personal adecuados, al igual que sistemas de tarifas flexibles. Las entidades de financiación pueden ser organizaciones bilaterales o multilaterales de ayuda, organismos gubernamentales especializados o bancos de desarrollo. Sus programas han de ser independientes del quehacer político cotidiano, sin dejar de ser compatibles con la estrategia del gobierno. Las propuestas relativas a las energías renovables deben evitar el conflicto con los planes más amplios de desarrollo. Los planes deben orientarse hacia donde sea posible obtener beneficios efectivos, y se debería alentar a los mercados a dar cabida a las tecnologías apropiadas. Los organismos deben velar porque los planes se basen en las fuerzas del mercado y no en subvenciones, y las entidades de gestión, encargadas del seguimiento de los proyectos, deberían motivar a su personal, darle objetivos claros y fomentar la competencia en los mercados de la energía. La prestación de servicios energéticos básicos a las comunidades es un sector específico del mercado de la energía. La participación de la comunidad es importante: sus miembros deben ser capaces de reparar y desarrollar los equipos escogidos. La gama de consumidores debe ser lo más amplia posible. En las evaluaciones de todo plan se deben tener en cuenta tanto los aspectos sociales como económicos, y cuando se necesiten incentivos con un fin concreto, éstos deben planificarse teniendo presente la necesidad de su ulterior eliminación gradual. Los planes de electrificación rural son otro sector específico del mercado de la energía: no deberían estar sujetos a una intervención constante del gobierno y tempranamente tendrían que ser objeto de competencia. El programa también debería favorecer el empleo a nivel local y contribuir al desarrollo de la educación, la formación y la infraestructura. Es preciso considerar la idoneidad de la tecnología seleccionada para ofrecer beneficios además de satisfacer las necesidades en materia de energía. La naturaleza intermitente de la energía eólica, solar e hidráulica puede llegar a ser un problema, por lo cual debe buscarse un equilibrio entre la disponibilidad de recursos y la estructura de la demanda. A medida que crece el mercado de la energía, los promotores deben estar en condiciones de hacer elecciones fundamentadas entre las tecnologías tradicionales y las relativas a energías renovables. televisor, radio/casete u otro aparato eléctrico de bajo consumo, interruptores y cables. Estos sistemas son más seguros y más ventajosos que el uso de keroseno o baterías, la quema de leña o el consumo de velas, y también más populares entre los usuarios. Además, permiten reducir la dependencia de combustibles importados caros. El Banco Mundial sostiene que pueden constituir el medio más económico de proporcionar luz y energía eléctrica para pequeños aparatos en zonas remotas y de escasa densidad demográfica. Incluso en zonas que algún día tal vez se conecten a la red tras un aumento de la demanda de electricidad originado por los mayores ingresos personales y de la comunidad, pueden ser una solución provisional eficaz. El Banco Mundial estima que hay sistemas solares de uso doméstico instalados en países de todo el mundo, como China, México, Kenya, Indonesia, Brasil y Sri Lanka. Además, la demanda potencial es considerable: un millón de hogares en Indonesia y en Sri Lanka, por ejemplo. Sin embargo, según el Banco Mundial, estos sistemas aún no tienen aceptación general en el mercado y su difusión tropieza con importantes obstáculos. El principal de ellos es el precio inicial de compra. El Banco Mundial ha pedido que se hagan arreglos de financiación adecuados en favor de las familias de bajos y medianos ingresos. De lo contrario, los sistemas solares de uso doméstico no pueden desempeñar una función significativa en la electrificación rural. Energía eólica Hace mucho que el viento se aprovecha para bombear agua y en otras utilizaciones mecánicas. Actualmente, en muchos países se están construyendo turbinas eólicas para generar energía eléctrica conectada a la red o independiente, y la energía eólica es la fuente energética de más rápido crecimiento del mundo. La capacidad instalada mundial llegó a MW en 1996, MW más que en 1995, lo que significa un aumento del 24% con respecto a La American Wind Energy Association prevé que en el próximo decenio se instalarán en todo el mundo casi MW de nueva capacidad, lo que representa una cuota de mercado de por lo menos millones de dólares. El mayor mercado actual de la energía eólica es Europa, que en 1995 tenía una capacidad instalada de MW, frente a MW en los Estados Unidos. El mercado de Asia también 166

14 está creciendo rápidamente, sobre todo en la India, donde la capacidad instalada en 1995 fue de 500 MW. En Europa, Dinamarca y Alemania están a la vanguardia, aunque el Reino Unido tiene el mejor potencial técnico, con más de 126 TW/h (billones de vatios/hora) de energía eólica en tierra, susceptible de ser aprovechada cada año. La instalación eólica más grande de Europa se puso en funcionamiento en 1996 en Gales central. Esta planta, de 42 millones de dólares, generará electricidad suficiente para abastecer viviendas a un precio competitivo con el de las fuentes de energía tradicionales. Los recursos eólicos son suficientes para producir miles de megavatios de electricidad en Asia y América Latina, especialmente a lo largo de las costas, en China occidental, partes de la India, el nordeste y el sur del Brasil, los Andes y el norte de África. En esas regiones, los pequeños sistemas autónomos son especialmente apropiados para zonas remotas carentes de acceso a una red eléctrica. La tecnología ha mejorado considerablemente en los últimos años. La capacidad de las turbinas de los molinos ha aumentado de 75 kw a entre 1 MW y 1,5 MW, disponibles comercialmente en la actualidad, y la seguridad funcional es casi del 99%. Gracias al aumento del tamaño y la eficacia de las turbinas y al mayor volumen de la producción, se ha reducido el costo de la electricidad aerogenerada entre un 30% y un 50% desde En algunos países, su costo se está aproximando al de los combustibles fósiles. Entre las diversas energías renovables, la energía eólica es probablemente la más viable desde el punto de vista económico. Puede haber una resistencia del público a la vista de los sistemas de energía eólica en tierra. Una instalación eólica de cientos, e incluso miles, de máquinas puede resultar desagradable a la vista; además, las turbinas también son ruidosas y pueden afectar la recepción y transmisión de las señales de televisión en un radio de 4 km. La British Wind Energy Association informó en 1996 de que en el año y medio anterior, los municipios rurales del Reino Unido habían rechazado 17 de 22 sistemas eólicos porque los residentes locales consideraban que las turbinas eólicas eran inapropiadas para el paisaje. La otra solución es instalar las turbinas eólicas en el mar. En 1991, ingenieros daneses concluyeron los trabajos de montaje de la primera instalación de energía eólica mar adentro, en aguas poco profundas cerca de la isla RECUADRO 9.5 Dinamarca: un líder mundial Dinamarca está a la vanguardia en materia de tecnología eólica: empresas danesas han construido más de una tercera parte de las turbinas eólicas del mundo. En el plano nacional, la energía eólica ha sido uno de los principales componentes de la estrategia del país encaminada a reducir la dependencia del petróleo importado. En 1993, la energía eólica proporcionó el 3% de la electricidad de Dinamarca, y el objetivo es llegar al 10% antes del año Un aspecto importante es el hecho de que los bancos comerciales de Dinamarca consideran las turbinas eólicas como una inversión segura y están dispuestos a financiarlas. La expansión de la energía eólica es también producto de políticas de los poderes públicos expresamente encaminadas a ofrecer incentivos para la inversión y garantías a fin de que los bancos participen. También en la India ha habido un considerable interés de los inversores privados en las instalaciones eólicas comerciales tras el éxito de un programa experimental iniciado por el gobierno en La India padece un déficit de electricidad de MW y la escasez de energía ya está afectando a la economía nacional. La energía eólica se considera un medio de remediar esta situación. El potencial de generación de electricidad mediante energía eólica de la India se ha calculado en MW, e incluso algunas estimaciones lo sitúan en los MW. de Lolland. La central de Vindeby tiene 11 turbinas de 460 kw, conectadas a la red por cable submarino. Puede generar alrededor de 10 millones de kw/h de electricidad por año. La American Wind Energy Association prevé que Europa continúe predominando a nivel mundial en cuanto a las instalaciones en los próximos 10 años, pues contará con casi la mitad de la nueva capacidad prevista. En efecto, la Unión Europea pretende que la energía eólica satisfaga el 2% de la demanda de electricidad en 2005, lo que permitiría que dejaran de funcionar siete centrales de MW alimentadas con carbón, así como reducir las emisiones de dióxido de carbono en 30 millones de toneladas anuales. La American Wind Energy Association señala que cualquier crisis significativa de los precios de los combustibles fósiles mejoraría considerablemente las proyecciones respecto de la capacidad eólica. Centrales hidroeléctricas de pequeña potencia Se aprovecha ya alrededor del 9% del potencial hidroenergético del mundo, lo que equivale a un 23% del total de la capacidad instalada mundial de producción de electricidad, que es 167

15 EN PRO DE LA PROTECCIÓN DE LOS RECURSOS NATURALES DEL BRASIL Los recursos naturales del Brasil son especiales, y por ello las industrias del país se enfrentan a una tarea particular para protegerlos. La CEEE, Companhia Estadual de Energia Elétrica, servicio público responsable de la generación, distribución y transmisión de energía eléctrica en el Estado de Rio Grande do Sul, está cumpliendo con su obligación hacia el medio ambiente de la región. La CEEE fue uno de los miembros fundadores de los Comitês do Meio Ambiente e do Sector Elétrico (COMASE), autoridad encargada del cumplimiento de la reglamentación sobre el medio ambiente, y tiene normativas ambientales desde Son pruebas de la dedicación de la CEEE al cuidado del medio ambiente natural del Brasil sus programas de reforestación y restablecimiento de zonas de explotación minera y de las márgenes de embalses, así como su invernadero para plantas raras autóctonas. También demuestra este esfuerzo el plan de desarrollo hidroeléctrico Dona Francisca (en donde la CEEE ha adoptado un método innovador), que prevé trabajar con la comunidad del lugar para transportar y reubicar la fauna local a 200 kilómetros de donde se desarrolla el proyecto. La protección del Estado de Rio Grande do Sul es ahora más importante que nunca por cuanto la demanda de electricidad no hace sino aumentar. En este Estado hay usuarios y el consumo eléctrico actual es de MW/ año. En vista de que se prevé que este consumo aumente un 5% por año, la CEEE está haciendo importantes inversiones para aumentar la capacidad de transmisión y crear más posibilidades de generación de energía, de modo que puedan añadirse otros MW al sistema. Se privatizarán dos partes de su red de distribución de energía (la de las regiones del Norte-Nordeste y del Centro-Oeste); el Gobierno del Estado llamará a licitación el próximo año. Aún así, la CEEE seguirá siendo una importante fuerza en la región: da los medios para impulsar el desarrollo futuro y, paralelamente, sigue dedicada a salvaguardar un medio ambiente muy especial. CEEE Para más información: tel / fax Rua Joaquim Porto Villanova, 201 Prédio C sala 720 CEP: Brasil

16 de MW. La energía hidráulica representa ya el 60% de la capacidad de producción de electricidad en Suiza y casi el 100% en Noruega. Una gran parte de esa electricidad se produce en grandes instalaciones. No obstante, las centrales hidroeléctricas de pequeña potencia están adquiriendo cada vez mayor importancia. No hay un tamaño acordado para que un sistema hidroeléctrico sea considerado de pequeña potencia. El término se aplica principalmente a los sistemas hidroeléctricos cuya capacidad oscila entre unos cientos de vatios y alrededor de 300 kw, que es prácticamente el máximo de la mayor parte de los sistemas hidroeléctricos autónomos, no conectados a una red. Además, 300 kw también suele ser la capacidad máxima apropiada para una instalación de agua fluyente. Las instalaciones hidroeléctricas de pequeña potencia son una de las opciones de que se dispone para la transformación de energía más inofensivas para el medio ambiente. Una microcentral es mucho más sencilla de instalar que una de gran potencia, pues no altera significativamente los cursos de agua y ofrece diversas ventajas: en la medida en que haya un caudal de agua razonable, constituye un recurso energético concentrado; es posible predecir la cantidad de energía disponible, aunque sea variable; los costos de explotación son bajos porque no se necesita combustible y sólo se requiere un mantenimiento escaso; es una tecnología duradera y sólida: los equipos pueden durar 50 años o más, sin necesidad de nuevas inversiones importantes. Sin embargo, no deja de tener sus desventajas. Es una tecnología de localización específica y las instalaciones deben situarse cerca de la toma de agua y en un lugar donde la electricidad generada se pueda explotar económicamente. Cada lugar de explotación hidroeléctrica tiene un máximo de producción útil, lo que limita las actividades en que puede utilizarse la electricidad producida. Como los caudales fluviales suelen variar considerablemente, la producción segura de electricidad puede verse limitada a una pequeña fracción de la producción máxima posible. La falta de un buen conocimiento de la tecnología y de cómo emplearla dificulta su utilización. Los sistemas hidroeléctricos de pequeña potencia más baratos se construyen localmente, y pueden costar tan sólo 200 dólares por kilovatio, aunque en la mayoría de los casos los gastos de infraestructura oscilan entre y dólares por kilovatio. Las centrales hidroeléctricas de pequeña potencia son una tecnología bien desarrollada, que se ha aplicado en muchos lugares de todo el mundo. Ese tipo de centrales son comunes en China. El Pakistán también tiene gran experiencia en los sistemas pequeños, algunos de sólo 5 kw. Las plantaciones de té en las montañas de Sri Lanka a menudo obtienen el suministro eléctrico que necesitan de su propia central de pequeña potencia instalada junto a un río cercano. Esta tecnología también está bien afianzada en otros países, en particular Brasil, India y Nepal. En los decenios de 1970 y 1980 se realizaron grandes avances tecnológicos, sobre todo en la esfera de la electrónica y los sistemas de control. Gracias a esos adelantos, la tecnología de los sistemas hidroeléctricos de pequeña potencia es aun más segura y más práctica. Sin embargo, sólo se ha explotado alrededor del 10% de la capacidad hidroeléctrica de pequeña potencia del mundo en desarrollo. La mayor capacidad no utilizada corresponde a China y a América Latina. Biomasa La biomasa es una fuente de energía que utiliza ciertos productos del agro, en particular madera o desechos agrícolas, ya sea directamente como combustible, ya sea como fuente para la obtención de otros combustibles por fermentación, por ejemplo, alcohol o metano. Es un recurso renovable del que puede disponerse localmente, y se divide en general en tres categorías: biomasa leñosa, residuos agrícolas y agroindustriales, y desechos animales. La biomasa leñosa se obtiene de los bosques naturales y plantados por el hombre, así como de la silvicultura. Entre los residuos agrícolas cabe mencionar la paja del arroz, la paja del trigo, los tallos de mostaza, las varas de algodón y las varas de yute. En los países en desarrollo, se recogen en las aldeas y se utilizan fundamentalmente como pienso o combustible para cocinar. Algunos residuos de biomasa como el aserrín, las cáscaras de maní (cacahuetes), el bagazo y la corteza de las semillas de café provienen de las agroindustrias. El más importante de los desechos de origen animal es el estiércol, empleado como combustible o abono. La utilización de biomasa puede ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto 169

17 RECUADRO 9.6 La experiencia sueca en relación con la biomasa Los combustibles de biomasa han tenido un gran repunte en Suecia, tras haber caído en desgracia después de la Segunda Guerra Mundial, y hoy permiten satisfacer el 18% de la demanda total de energía del país. Este resurgimiento obedece a: el gran aumento de los precios del petróleo en la década de 1970; la preocupación por el impacto ambiental de los combustibles fósiles; la controversia acerca del programa de energía nuclear de Suecia. El consumo en gran escala de combustibles de biomasa ha aumentado de aproximadamente 50 TW/h en 1980 a 84 TW/h en 1995, lo que representa un cambio del 7% en el balance energético nacional, y constituye uno de los mejores ejemplos de pasaje exitoso de los combustibles fósiles a las energías renovables en el mundo industrializado. Según el Instituto de Medio Ambiente de Estocolmo este éxito se debe al apoyo coordinado de los poderes públicos a la investigación, la capacitación y la inversión en nuevas tecnologías para que éstas pudiesen competir con las arraigadas tecnologías tradicionales en un mercado incierto. Los incentivos gubernamentales han consistido, entre otras cosas, en subvenciones a las inversiones en instalaciones que utilizan combustibles autóctonos e impuestos especiales para desalentar el consumo de combustibles fósiles en algunas aplicaciones. El Instituto afirma que la experiencia de Suecia en relación con la biomasa es fuente de importantes enseñanzas para África donde, mediante una gestión adecuada de los recursos de biomasa, hay grandes posibilidades, por ejemplo, para la generación sostenible de electricidad a partir de la biomasa. Las tecnologías existen, pero es preciso salvar obstáculos de carácter institucional, y los gobiernos de África deben establecer políticas a largo plazo para promover las tecnologías de explotación de las energías renovables. invernadero de dos maneras: la biomasa recogida de manera sostenible no produce emisiones netas y además puede sustituir a los combustibles fósiles comerciales. Hay dos procedimientos principales para convertir la biomasa en formas útiles de energía, a saber, el bioquímico y el termoquímico. El procedimiento bioquímico consume poca energía y se basa en la acción de bacterias que degradan las moléculas complejas de la biomasa en moléculas más simples. La producción de biogas (mezcla de metano y dióxido de carbono) mediante digestión anaeróbica del estiércol es el ejemplo más importante de este procedimiento (véase más abajo la sección relativa al biogas). En el método termoquímico, la biomasa se eleva a altas temperaturas y, dependiendo de la cantidad de oxígeno suministrado, tienen lugar procesos tales como pirólisis, combustión y gasificación. La quema directa de biomasa en estufas y fuegos al aire libre se hace con gran aporte de oxígeno. La pirólisis y la gasificación ocurren cuando la presencia de oxígeno es menor, por ejemplo, en la fabricación de carbón de leña y la quema de desechos sólidos municipales. En condiciones determinadas de temperatura y suministro de oxígeno, se forma una mezcla gaseosa rica en monóxido de carbono e hidrógeno. Este proceso se denomina gasificación térmica. Ese gas tiene un alto valor calorífico, y puede utilizarse para accionar motores de dos carburantes o motores diesel. Un gasificador utilizado junto con un motor diesel es fundamentalmente un dispositivo para economizar carburante. Ahora bien, los motores de gasolina pueden funcionar totalmente con gas pobre (gas de gasógeno), aunque se pierde un poco de potencia y sigue siendo necesario utilizar diesel o gasolina para hacerlos arrancar. Durante la Segunda Guerra Mundial, unos vehículos, según las estimaciones, funcionaban con gas pobre. El gas también puede quemarse directamente en una caldera industrial caldeada con fueloil. Una técnica avanzada gracias a la cual podría producirse electricidad a partir de biomasa vegetal es la de gasificador de biomasa integrado/ ciclo combinado. Esta técnica no está tan adelantada como la de gasificador de carbón integrado/ciclo combinado, aunque hay varios proyectos de demostración en curso. Podría alcanzar igual adelanto puesto que mucho de lo que se ha aprendido al desarrollar la técnica del carbón puede aplicarse a la versión en que se utiliza biomasa, y dado que la biomasa en cierto sentido es una materia prima que ofrece mejores perspectivas que el carbón a efectos de la gasificación. Esta técnica también facilitaría la descentralización de la electrificación y la industrialización rurales, lo que puede ser en sí mismo un incentivo para el mercado de la energía eléctrica. La biomasa en los países en desarrollo Hasta la revolución industrial, la madera proporcionaba la mayor parte de la energía en el mundo entero. Hoy, sigue suministrando más del 10%, y la biomasa es la fuente principal de 170

18 energía no comercial de los países en desarrollo, especialmente en las zonas rurales, y la cuarta fuente mundial de energía. En muchos estados de África aporta más del 50% de la energía industrial, en particular a las pequeñas y medianas industrias. Según estudios realizados en la India, se calcula que la biomasa disponible en ese país, excluidos los residuos de origen animal, podría alimentar centrales eléctricas que representaran en total una potencia de MW. Ya están en funcionamiento varios sistemas pequeños de gasificadores de madera. En el marco de un proyecto de investigación, financiado por la Unión Europea, se está elaborando un método original de producción de electricidad utilizando un quemador que gasifica biomasa a casi 1.000ºC. Gracias a este procedimiento se podría producir electricidad con un rendimiento de casi un 30%, lo que lo haría económicamente competitivo. Uno de los problemas con que se tropieza es la disponibilidad de madera de los bosques. El consumo de madera como fuente de energía doméstica e industrial es una de las causas de la deforestación y del desperdicio de grandes cantidades de madera. Además, si la biomasa no se utiliza de manera sostenible (sin reforestar) habrá una liberación importante del carbono almacenado en forma de dióxido de carbono. Por otra parte, se dispone de un volumen enorme de residuos agrícolas y de molienda. La Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI) ha puesto en marcha un programa especial, inicialmente en Tanzanía, Uganda y Ghana, encaminado a potenciar la eficacia de la utilización de la biomasa en la industria, y alentar a los consumidores a reemplazar la madera por residuos agrícolas. Otra cuestión es la economía de la biomasa. Este aspecto parece tener buenas perspectivas, especialmente cuando el costo de la biomasa es nulo o insignificante: por ejemplo, no hay escasez de residuos forestales en toda Asia, América Latina y África. Además, la plantación de árboles especialmente destinados a la producción de energía en tierras marginales que no se utilizan para cultivos alimentarios permitiría ampliar sensiblemente la capacidad potencial. La madera podría quemarse directamente en una central de energía alimentada con leña o convertirse en etanol. El Instituto de la Vigilancia Mundial ha calculado que los árboles plantados en las tierras de cultivo marginales RECUADRO 9.7 Calefacción doméstica con paja Los proyectos de explotación de la biomasa que se llevan a cabo en Dinamarca proporcionan un sistema limpio y seguro de calefacción doméstica y una saludable fuente de ingresos a los agricultores. En Haslem (Dinamarca), la compañía eléctrica local explota una central que mediante la quema de paja proporciona calefacción a escuelas, fábricas y a unas viviendas. En la planta se queman toneladas de paja por año que generan calor suficiente para satisfacer todas las necesidades de agua caliente de la comunidad en verano y alrededor del 70% de la demanda en invierno. La central también exporta 5 MW de electricidad a la red. La construcción de la instalación costó 14 millones de dólares y se invirtieron otros 2 millones en el sistema de transmisión calórica. Las medidas para reducir la contaminación representaron una tercera parte del costo total. En otra planta que proporciona calefacción a la comunidad, situada en Feldrin, se queman astillas de madera y corteza. Esta instalación totalmente automática quema toneladas por año, y proporciona agua caliente a unos 500 residentes por medio de una tubería de 24 km. Su construcción costó un millón de dólares en 1986 y fue financiada por los consumidores. Estos pueden abonar una suma global o bien pagar según su consumo. inexplotadas de los Estados Unidos podrían arrojar un rendimiento de hasta 265 millones de barriles de etanol por año, equivalente al 10% del consumo de gasolina de ese país. Algunos problemas La utilización de biomasa no está exenta de problemas. Por ejemplo, se requiere un flujo continuo de gas y biomasa para que el gasificador funcione correctamente, pero la proporción de cenizas presentes en los combustibles de biomasa se escorifica durante el proceso, y puede bloquear la producción de gas. Los sistemas de remoción de cenizas aumentan el costo y la complejidad de todo el sistema. El fenómeno de formación de arco también causa dificultades. Parte del combustible se consume rápidamente, dejando un espacio vacío sobre la zona de entrada del aire en el sistema. Esto impide que la biomasa siga cayendo en la zona de combustión. Al cesar el suministro de combustible y entrando sólo aire, la calidad del gas puede deteriorarse con rapidez, hasta que la producción de gas se detiene por completo. Alrededor de la mitad de la población mundial cocina algunas de sus comidas o todas ellas utilizando biomasa, principalmente leña; y 171

19 NOS ABOCAMOS A CONSERVAR LA VIDA EN LA TIERRA Espírito Santo Centrais Elétricas S.A. ESCELSA es una compañía de electricidad brasileña. Distribuimos energía eléctrica en el Estado de Espírito Santo (región sudoriental) desde 1968 y, desde noviembre de 1997, nos encargamos asimismo del suministro de energía en el Estado de Mato Grosso do Sul (región centro-oeste). El suministro de energía es una tarea de largo alcance; por ello, nosotros estamos acostumbrados a pensar a largo plazo. Y a ese nivel, lo más importante es la vida en la Tierra. En todas nuestras actividades de generación, transmisión y distribución tenemos presente al medio ambiente y, por consiguiente, a la vida. En el suministro de energía optamos primero por los recursos renovables. Para ello, hemos instalado diez pequeñas plantas de energía hidroeléctrica. Estamos estudiando una solución de miniplantas hidroeléctricas integradas (con menos de kw de capacidad de producción) en algunas zonas a las que proveemos de electricidad. Importamos el 80% de nuestras necesidades de grandes plantas de energía hidroeléctrica, como Itaipú, que también son fuentes de energía renovable. Al ser los recursos renovables nuestra primera opción, antes de emplear recursos no renovables, seguimos buscando tales recursos en todas partes. A esos efectos, participamos en el desarrollo de potenciales hidráulicos, especialmente los que se encuentran en las zonas que atendemos o cerca de ellas, como en Mato Grosso do Sul. El gas natural es otra opción. Hemos incrementado considerablemente nuestras reservas e incluido el gas natural en nuestros planes de futura generación de energía. Al emplear gas natural producido a nivel local, podemos generar electricidad más cerca de los centros de extracción, lo cual reduce las pérdidas y las repercusiones ambientales. Dado que utilizamos gas natural procedente de recursos petrolíferos, transformamos un problema ambiental en una solución: la energía eléctrica. En el ámbito de la energía térmica, proponemos la utilización de máquinas de alto rendimiento que reducirán las pérdidas y permitirán un menor intercambio de energía con el medio ambiente. En tanto que compañía de servicios, nos abocamos asimismo al uso eficiente y a la preservación de los recursos naturales. Nuestros programas en esta esfera incluyen servicios de diagnóstico para clientes industriales y comerciales, y para el alumbrado público, un manejo adecuado de los residuos de algunos aceites aislantes, el empleo de tendido aéreo en zonas urbanas para evitar daños a los árboles, la modernización de plantas hidroeléctricas viejas para aumentar su rendimiento, y la repoblación forestal en las orillas de los ríos. Además, contribuimos al desarrollo sostenible y a la vida en la Tierra respaldando la labor de escuelas primarias para enseñar a los jóvenes cómo usar la energía eléctrica de manera racional y eficiente. Francisco Luiz Sibut Gomide, Presidente Rua Sete de Setembro, 362 Centro Cep , Vitória E.S. Brasil Tel: Fax: Correo electrónico: fgomide@escelsa.com.br

20 la biomasa en todas sus formas (madera, residuos agrícolas y forestales, y estiércol) satisface alrededor del 14% de las necesidades de energía del mundo. En los países en desarrollo representa el 35% del suministro energético, proporción superior a la correspondiente al carbón, el gas, el petróleo o la energía hidráulica. Sin embargo, la utilización de combustibles de biomasa para cocinar provoca altos niveles de contaminación del aire interior, a menudo muy superiores a los niveles de seguridad. La Organización Mundial de la Salud y el Banco Mundial han señalado que este tipo de contaminación es el causante de muchas infecciones respiratorias agudas y de las muertes que acarrean, en los países en desarrollo. Si bien la biomasa para la producción de energía de consumo industrial es una opción comercialmente atractiva en África y otras partes, los países en desarrollo están buscando alternativas más seguras y menos contaminantes a la utilización doméstica de combustibles de biomasa, especialmente para la cocción de alimentos. El biogas puede ser una solución. Biogas La producción de biogas es un fenómeno natural: cuando la materia orgánica de origen vegetal o animal entra en descomposición sin la presencia de aire, la acción de ciertas bacterias produce un gas inflamable. La tecnología del biogas consiste en la producción de un gas combustible (biogas) y un abono (fango) adicional mediante la fermentación anaeróbica de sustancias orgánicas bajo temperatura y otras condiciones controladas. Los primeros intentos de recuperar y utilizar biogas extraído de desechos cloacales y materia orgánica de origen animal se realizaron en el decenio de 1920, cuando se construyeron algunas plantas de biogas en Europa y los Estados Unidos. China construyó su primera instalación de biogas en En el decenio de 1970 se incrementaron las actividades relacionadas con el biogas, y se diseñaron dos instalaciones básicas de biogas (un modelo indio con tanque de gas de techo flotante y otro chino con depósito de cúpula fija), que se ensayaron sobre el terreno. Esto aceleró la producción de biogas en esos países, y también contribuyó a difundir la tecnología en otros países de Asia. En esa etapa, el estiércol se consideraba el principal insumo, cuando no el único, y la mayor parte de las instalaciones eran unidades de dimensión RECUADRO 9.8 De los desechos de destilación al biogas En una planta productora de biogas en gran escala de China se han alcanzado impresionantes resultados en el procesamiento de desechos de una destilería cercana y de otras fábricas locales; la instalación es ejemplo de una fructífera cooperación tecnológica. El Instituto de Investigaciones sobre Energía Solar de Beijing pidió ayuda a la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI) para este proyecto, y la ONUDI facilitó expertos de Alemania y Dinamarca para la construcción y el ensayo de la planta, que quedó instalada en La instalación tiene dos cubas de digestión de 400 m 3 en las proximidades de la destilería de Daxing. Los desechos de destilación, que tienen un alto contenido de materia orgánica, se eliminaban anteriormente en el agua, lo que producía el agotamiento del oxígeno en disolución así como la muerte de los peces y la vida en general del río. Los desechos líquidos se bombean a unos tanques de prealmacenamiento, de donde pasan a las cubas de digestión, que son tanques de cemento con mezcladores, serpentines de calefacción y orificios de salida del biogas. El biogas se almacena en un depósito de cúpula. En la planta también se tratan desechos procedentes de una fábrica de mermeladas y de la producción de aceite. Se pueden tratar 10 toneladas de desechos industriales por día, lo que produce entre y m 3 de biogas. El rendimiento es de 35 kilojulios de energía renovable por litro de biogas. El proyecto ha arrojado varios resultados provechosos: una sensible reducción de la contaminación del agua debida a la destilería y a otras industrias locales; una reducción de la utilización de carbón para la producción local de energía de consumo doméstico; grandes disminuciones de las emisiones de metano; la transferencia de tecnología y conocimientos teóricos y prácticos que permitirán mejorar considerablemente la capacidad de Beijing para diseñar y hacer funcionar otras instalaciones de biogas en gran escala para el tratamiento de desechos industriales y la producción de energía renovable. familiar anexas a las viviendas rurales. Tampoco se había valorado plenamente la posibilidad de utilizar el fango resultante como abono. La materia prima para la producción de biogas puede ser cualquier materia orgánica. Las que más comúnmente se utilizan son los desechos de origen humano y animal, los residuos agrícolas, las plantas acuáticas y los desechos sólidos industriales y municipales. El producto, es decir, el biogas, es una mezcla de metano, dióxido de carbono y ácido sulfhídrico, con indicios de hidrógeno, nitrógeno y monóxido de carbono. El gas no es tóxico, es inodoro y arde con una llama azul, límpida, que 173