Las energías renovables (EU Directive 2001/77/CE) son las siguientes:

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1 Generalidades Introducción La actividad humana consume mucha energía en transporte, iluminación, calefacción, refrigeración e industria, y para ello utiliza en gran parte energías no renovables aportadas por los combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural). Estos combustibles son además recursos finitos que se encuentran en vías de extinción, que por tanto se irán encareciendo con el tiempo y que además dañan el medio ambiente, polucionando la atmósfera y las aguas. En contraste, las energías renovables abarcan una serie de fuentes energéticas que se regeneran de manera natural y de forma continua, son respetuosas con el medio ambiente y prácticamente inagotables en el tiempo, tales como la energía eólica y la solar. El sol es la fuente principal de las energías renovables, no solo calienta (energía térmica y fotovoltaica) sino que también da origen a los vientos (energía eólica), evapora el agua que pasa a lluvia o nieve llenando los embalses (energía hidroeléctrica) y hace crecer las plantas (biomasa). El sol conjuntamente con la Luna dan origen a las mareas (energía mareomotriz), con la ayuda del viento genera las olas (energía oleomotriz), al calentar la superficie del mar produce una diferencia de temperaturas entre la superficie y el fondo (energía térmica de los océanos) y es la causa de las corrientes marinas. El hidrógeno es muy abundante en la naturaleza pero tiene gran afinidad con otros elementos (oxígeno para formar agua) de modo que no se encuentra libre y es necesario extraerlo para utilizarlo como combustible o bien para producir electricidad. Las energías renovables permiten un desarrollo sostenible, sin afectar los aspectos ambientales del aire, el agua, la tierra, los recursos naturales y la salud del hombre. Lo contrario ocurre con las energías no renovables (combustibles fósiles) que provocan entre otros el efecto invernadero, producido durante los últimos 20 años por el 75% de las emisiones de CO 2. Las energías renovables (EU Directive 2001/77/CE) son las siguientes: 1 - Biomasa. La biomasa es el conjunto de la materia biológicamente renovable (madera, celulosa, carbón vegetal, etc.) cuya energía procede del Sol y que puede obtenerse en estado sólido por combustión (carbón vegetal) o bien en estado líquido (biocombustible) mediante la fermentación de azúcares, o gaseoso (biogás), a través de la descomposición anaeróbica (en ausencia de oxígeno) de la materia orgánica. 2 - Eólica. Se aprovecha la energía del viento moviendo las palas de un aerogenerador. 3 - Geotérmica. Es producida por el gradiente térmico entre la temperatura del centro de la Tierra y la de la superficie y aprovecha las corrientes de agua 11

2 subterráneas que fluyen junto a rocas calientes a profundidades de 3 a 5 km. También puede aprovecharse la inercia térmica de la tierra a profundidades que van de 2 m hasta 150 m con temperaturas del terreno entre 0 y 20ºC. 4 - Hidráulica. Se aprovecha la energía potencial del agua de los ríos mediante presas que permiten almacenarla y descargarla a un nivel mas bajo para generar energía en la planta hidroeléctrica (turbinas y generadores). 5 - Oceánica. Se aprovecha la energía de las mareas, olas, térmica y las corrientes marinas. Energía solar 6 - Solar con Plantas Fotovoltaicas y centrales Térmicas Solares que aprovechan la radiación solar. En las Plantas Fotovoltaicas, la luz Oleaje permanente solar (fotones) incide sobre celdas de silicio creando una diferencia de potencial entre los dos polos de la celda, que, al ser conectados, generan una corriente eléctrica. Fig. 1.1 Energías renovables. Fuente: ACERA (Chile) Corrientes marinas Geotérmica Las centrales termosolares transforman la radiación solar en energía calorífica, bien de forma sencilla exponiendo al Sol una superficie metálica pintada de negro que calienta el agua en contacto térmico con dicha superficie, o bien concentrando la energía solar mediante espejos parabólicos sobre tubos o depósitos de agua o aceite o un fluido orgánico. La energía captada vaporiza el fluido accionando una turbina que genera electricidad. 1.2 Coste de las energías renovables El coste normalizado de la energía (levelised energy cost) incluye todos los costes a lo largo de su vida útil, es decir, inversión inicial, operaciones y mantenimiento, coste del combustible, coste del capital y viene definido por la fórmula: En la que: LEC = coste medio normalizado de generación de electricidad durante la vida útil (Euros/kWh o Euros/MWh) I t = gastos de inversión en el año t M t = gastos de operación y mantenimiento en el año t F t = gastos de combustible en el año t 12

3 E t = electricidad generada en el año t r = tasa de interés n = vida del sistema (entre 20 a 40 años) En la tabla 1.1 puede verse una selección de costes normalizados para diferentes tipos de energía, en los que no se incluyen los costes de emisiones de gases de invernadero producidos por diferentes tecnologías y en la tabla 1.2 los costes estimados de producción de electricidad de dichas energías en el año Tecnología Coste Euros/MWh Mínimo Máximo Nuclear (proyecto y compra equipo) Nuclear instalada y puesta en marcha Carbón Carbón gasificado ciclo combinado (pulverizado y almacenado) Carbón pulverizado (extracción y almacenamiento) Turbina de gas de ciclo abierto Energía geotérmica de rocas calientes Ciclo de gas combinado Ciclo de gas combinado + carbón extraído y almacenado Pequeña central hidráulica Aerogeneradores de alta capacidad Energía solar térmica Biomasa Fotovoltaica Termosolar Tabla 1.1 Costes normalizados para distintos tipos de energía Fuente: CSIRO - Australia 2006 y NREL 2003 Fuente de energía Euros/MWh Céntimos euro/kwh Mínimo Máximo Mínimo Máximo Energía nuclear ,7 12,4 Lignito (carbón marrón) ,8 9,7 Antracita (carbón negro) ,4 10,7 Gas doméstico ,6 11,8 Aerogeneradores en tierra 49,7 96,1 4,97 9,61 Aerogeneradores en el mar ,5 15 Central hidráulica 34,7 126,7 3,47 12,67 Biomasa 77,1 115,5 7,71 11,55 Fotovoltaica 284,3 391,4 28,43 39,14 Energía termosolar 46,1 61,3 4,61 6,13 Tabla 1.2 Coste de producción de electricidad en nuevas plantas construidas en 2010 Fuente: Rheinisch-Westfälischen Institute for Economic Research RWI y NREL

4 Otro tema de interés son los cambios que se producen como consecuencia de nuevos diseños de equipos, nuevos procesos de fabricación, la evolución de los servicios de soporte y las economías de escala. Estos cambios se representan con el concepto de Tasa de aprendizaje (learning rate), que es la tasa a la cual la unidad de coste dobla cada unidad de salida. Tal es el caso de unidades fabricadas, MWh generados o capacidad instalada. Una unidad derivada de la Tasa de Aprendizaje es la Relación de Progresión (PR Progress Relation) que es el nuevo coste unitario que sigue a la producción doblada. Un PR% de 98% en una instalación, indica que el coste de la unidad disminuye un 2% por cada doblaje de la capacidad instalada. Relación de progresión (PR) (Progression rate) = 1 Tasa de Aprendizaje Tecnología Relación de Progresión (PR %) Aerogeneradores en tierra Tecnología 92 Desarrollo del proyecto 90 Licencia 110 Operaciones y Mantenimiento (O&M) 90 Gas de vertedero 1 MW 92 0,22 MW 85 Instalar un tubo extractor 85 Instalación de tuberías y equipo de extracción 85 Desarrollo del proyecto 90 Licencia 100 Operaciones y Mantenimiento (O&M) 90 Aerogeneradores en el mar 85 Energía solar fotovoltaica 85 Mareas 85 Olas 85 Gasificación de desechos 85 Biomasa 85 Central microhidráulica (< 1,25 MW) 90 Central hidráulica pequeña (1,25 a 20 MW) 90 Central hidráulica > 20 MW 95 Metano 92 Planta termosolar 92 Componentes planta solar (estructura, tubos receptores y espejos) 80 Tabla 1.3 Relaciones de progresión (PR) de 2005 a 2010 Fuente: International institute for Applied System Analysis (IIASA) 14

5 Tecnología Coste de la instalación ( /kw) Mínimo Máximo Emisiones efecto invernadero (kg CO 2 eq/mwh) Rendimiento (%) Sensibilidad al precio del petróleo Turbina de ciclo abierto de gas Muy alta Turbina de gas de ciclo combinado Combustible pulverizado con desulfurización del gas Planta de generación de biomasa Muy alta Media Aerogenerador Central hidráulica Central fotovoltaica Central termosolar Nula Tabla 1.4 Coste y Rendimiento de tecnologías energéticas renovables Fuente: Plan Tecnológico Energía Estratégica Europea 2007 y otras fuentes 1.3 Energía termosolar La preocupación mundial por el abastecimiento de energía y el progresivo consumo y agotamiento a la larga de las energías no renovables (petróleo y gas) obliga a estudiar todas las formas posibles de energía, entre las que sobresale como expectativa en un futuro inmediato, colaborando con las demás energías, la energía termosolar basada en el ciclo Rankine Ciclo Rankine El ciclo Rankine es un ciclo de potencia que opera con vapor. Este es producido en una caldera a alta presión para luego ser llevado a una turbina donde produce energía cinética, donde perderá presión. Su camino continúa al seguir hacia un condensador, donde el vapor remanente cambia al estado líquido. Posteriormente, es succionado por una bomba que aumentará la presión del fluido para poder ingresarlo nuevamente a la caldera. Existen algunas mejoras al ciclo, como por ejemplo agregar sobrecalentadores a la salida de la caldera que permitan obtener vapor sobrecalentado para que entre a la turbina y aumentar así el rendimiento del ciclo. Proceso 1-2. Bombeo adiabático. La bomba o un compresor, aumenta la presión del líquido sin pérdidas de calor y aportando un pequeño trabajo. Proceso 2-3. Calentamiento a presión constante (calentamiento del líquido hasta la temperatura del vapor de saturación, vaporización a temperatura y presión constante y sobrecalentamiento del vapor). Una fuente transmite calor al fluido de trabajo que está a presión constante en la caldera. Con este calor se evapora todo el líquido y se calienta el vapor hasta la temperatura máxima, en forma de vapor sobrecalentado. 15