Biogas

Cuando se habla de los biocombustibles no debemos de olvidar el biogás. Compuesto principalmente por CH4 (Metano) entre un 50 y 70% y dióxido de carbono (C02) la mayoria del restante 30 a 50%, el biogás es una indiscutible fuente de energía renovable eficiente. Se obtiene de los residuos ganaderos e industriales, de los desechos de las depuradoras de aguas residuales e inclusive, de los residuos sólidos urbanos.

El biogás tiene la capacidad de generar energía térmica y eléctrica verde sin el uso de fósiles. Además, previene la emisión a la atmosfera de los gases de efecto invernadero, como por ejemplo, el metano que es liberado de forma natural mientras ocurre la descomposición de materias orgánicas.

En lugar de ello, la planta de biogás trabaja en acelerar descomposición de esa biomasa y absorbe el CH4 para poder producir energía. Aplicando este proceso, por cada 100 toneladas diarias de residuos, se podrá evitar la emisión de unas 3000 toneladas de metano al ambiente.

 

Beneficios del biogás

  • Impulsa la económica circular, debido a que los residuos que genera cierta actividad producirán la energía para que esta siga operando.
  • Favorece la descarbonización del modelo energético mundial.
  • Contribuye con el autoconsumo energético, dando así un acceso universal a la energía limpia.
  • Mejora la gestión de los residuos urbanos.
  • Incluye a los sectores rurales en los objetivos de la transición energética.
  • Minimiza los impactos medioambientales, reduciendo las emisiones de los gases de efecto invernadero.
  • Al someterse por un proceso de purificación, puede transformarse en un biometano.
  • Reduce la utilización de los combustibles fusibles y a la dependencia energética.
  • No solo se considera una energía limpia, sino que además, limpia su propio entorno.
  • Al ser tan rentable, puede convertirse en una de las fuentes más competitivas.
  • Valoriza y trata los residuos de la industria agroalimentaria de manera sostenible y autónoma.
  • La instalación de una planta de biogás reduce sus costes en la gestión de residuos, aumenta su propia eficiencia energética y optimiza la propagación de carbono.

 

¿Cómo se genera biogás a partir de los residuos orgánicos agroalimentarios?  

 

 

Desglosaremos el proceso de generación de biogás en cuatro pasos:

  1. El proceso inicia por el acondicionamiento y homogeneización de los efluentes orgánicos generados en las industrias agroalimentaria dentro de un tanque conocido como digestor. Además, en función de la morfología y topología de esos residuos, y de las legislaciones vigentes en un país determinado, puede ser preciso un proceso de pasteurización (pretratamiento de residuos).
  2. Continuando en el digestor y bajo unas condiciones de temperaturas adecuadas (aproximadamente 22ºC) y sin presencia de oxígeno, el proceso biológico basado en la descomposición microbiana permitirá generar un biogás, compuesto principalmente por un 60 a un 70% de metano.
  3. El biogás obtenido podrá ser empleado en una gran caldera capaz de generar energía térmica y/o eléctrica verde, satisfaciendo casi en su totalidad con las necesidades energéticas de una instalación agroindustrial.
  4. Además, el subproducto resultante de la digestión de la biomasa, llamado digestato (residuo liquido e higienizado)  puede ser sometido a un trabajo de postratamiento de depuración, gracias a la tecnología de lagunaje. Este digestato puede usarse como fertilizante natural en campos y emplearse en ciertas labores agrícolas.

Además de la industria agraria, industrias ganaderas se pueden autoabastecer y solucionar sus problemas de higiene y malos olores por los excrementos de los animales. Por otro lado, puede reducir los costes de logística y transporte de los residuos urbanos gestionados por el ayuntamiento, obteniendo a su vez luz para centros de salud y la manutención de la calefacción de escuelas.

 

Biometano, producto estrella que subyace de las plantas de biogás

 

 

El biometano es un gas renovable que se obtiene a través del proceso de depuración del biogás. A pesar de tener la misma composición química que el gas natural, la diferencia radica en su origen: uno proviene de los yacimientos de hidrocarburos o del subsuelo, y el otro de un proceso de descomposición natural de los materiales orgánicos.

Cuando el biometano se introduce en los gasoductos locales o se transporta en forma de Gas Natural Comprimido (GNC) habilita la posibilidad de introducirse en los mercados europeos y explotar su rentabilidad.

Según el presidente de la Aebig, el biometano irá obteniendo protagonismo en la sociedad. Las estimaciones en la actualidad, teniendo en consideración los residuos orgánicos urbanos, ganaderos, alimentarios, aguas residuales y agrícolas, podría satisfacer hasta el 65% del consumo doméstico y comercial anual en España. Además, ese potencial iría aumentando a medida que el sector vaya avanzando y transformándose en innovación.

 

¿Por qué hay 18.000 plantas de biogás en Europa y apenas 200 en España?

El biogás es una de las energías renovable más desconocidas en España, donde apenas se contabilizan unas 200 plantas, mientras que en el resto de Europa existen mas de 18.000 instalaciones en total funcionamiento, y más de 10.000 de ellas se encuentran construidas en suelo alemán, uno de los países promotores.

Y a pesar de que las renovables producen cerca del 40% de la electricidad en España, el biogás constituye solo el 0,3% (predomina la energía hidroeléctrica y la eólica), todo esto según el balance eléctrico propuesto por el Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE). Sin embargo, no existe escases de materia prima, ya que España se encuentra en el segundo lugar del ranking europeo en cuanto a densidad agrícola, con mas de 24 millones de hectáreas de superficie ocupadas. El sector porcino abarca un gran 15% del total de la unión europea.

Estos datos solo afirman que el país malgasta su enorme potencial como productor de este magnífico gas renovable, ya que ocupa una posición privilegiada en el sector agroganadero.

 

Pero, ¿por qué el país se queda atrás?

Según la Asociación Española del Biogás (Aebig), lo único que se necesita para empezar a escalar en el sector de biogás, es que la administración imponga normativas, incentivos y marcos regulatorios. Por supuesto, la falta de ayudas económicas por parte del estado, carentes desde el 2012 también contribuyen a este retraso.

Por otra parte, también se habla de la falta de un certificado de denominación de origen de este biocombustible. “Si España no se encontrara inmersa en la Unión Europea, el biogás sin duda tendría muchos problemas para poder desarrollarse, pero al formar parte del mercado único podemos exportarlo fácilmente a cualquier país europeo.  

Tal vez, esa falta de apoyo institucional comience a cambiar, ya que el Ministerio para la Transición ecológica ha incluido al biogás entre sus marcos estratégicos de energía y clima, dando forma a la denominada “Hoja de Ruta del Biogás”, que pretende fomentar un despliegue máximo en los próximos años.

Finalmente la enorme barrera a la que se enfrentan estos parques europeos de biogás y biometano es el precio. Según el informe de Flotats, Álvaro Feliu y la Fundación Naturgy, denominada “Los gases renovables. Un vector energético Emergente”, el gas natural procede con un precio en el mercado iberoamericano en torno a los 20 EUR/MWhPCS, mientras que el costo promedio de producción del biometano es de 70-80 EUR/MWhPCI

En todo caso, el horizonte es muy claro. Si el objetivo es la descarbonización y la independencia energética del continente, Si se quiere contar con esta fuente de energía limpia, se tendrá que hacer con el biogás lo que Europa hizo con la energía fotovoltaica o la eólica: prestar apoyo económico y legislativo para impulsar su desarrollo hasta que alcance la autosustenibilidad.

 

 

Alejandro Betancourt

La descarbonización, la reducción de las emisiones y la minimización del uso de los combustibles fósiles son los 3 objetivos principales para reducir el impacto medioambiental y mejorar la calidad del aire en los nucleos urbanos. Para alcanzar esta meta, es imperativo combinar energías renovables más competitivas, como la fotovoltaica, la eólica o la hidráulica, en instalaciones híbridas y con sistemas de almacenamiento. De esta manera, se podrá suministrar eficazmente energías mucho más limpias a la población general.

 

 

 

Proyectos y tratados internacionales como el Acuerdo de París, el protocolo de Kioto o el Green Deal, además de iniciativas nacionales como el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) siguen un plan a nivel global que pretende transformar la actividad económica europea. Sus intenciones también incluyen modernizar la sociedad, comenzando por disminuir las emisiones de gases invernadero de la UE en un 55% para el año 2030. Además, la meta principal es alargar este proceso hasta alcanzar una emisión de gases casi nula para el 2050.

Sin duda, todos estos planes ejercen una gran presión sobre gobiernos y empresas, incentivado su transitar hacia fuentes renovables. Hoy en día, ya contamos con procesos revolucionarios y cada vez mas populares de generación limpia de energía, como la hibridación.

 

Pero, ¿qué es la hibridación?

Este innovador proceso consiste en la generación de energía eléctrica a través de la combinación de dos o más fuentes de origen renovable en una misma ubicación, compartiendo siempre el mismo punto de conexión a la red.

De esta forma, una planta de generación de energía hibrida puede abastecerse, por ejemplo, de la energía fotovoltaica de día y de energía eólica cuando el el viento lo permite, facilitando así un suministro más eficiente y equilibrado. De hecho, la combinación de estas dos energías ha demostrado ser  una de las formas más eficientes (70% de eficacia) para suministrar energía limpia.

 

¿Cómo funciona la hibridación?

 

El sistema de hibridación cuenta con dos fuentes de energías. Las placas fotovoltaicas, las cuales generan energía eléctrica a partir del sol y el inversor, que almacena la energía en las baterías y convierte la corriente continua en alterna para poder ser utilizada.

A parte de las placas fotovoltaicas, el sistema híbrido puede tener otra fuente de energía. Una de las mas habituales utilizadas es la eólica. Cuando la energía que aporta el sol no es suficiente, el sistema híbrido usará el viento como recurso para generar energía.

El inversor es una parte primordial en una instalación fotovoltaica, ya que es un elemento que tiene la capacidad de gestionar la energía proviniente de diversos sistemas. Por una parte, las energías que generan todas las placas solares y, por otro lado, la que se encuentra almacenada en la red eléctrica en la que se encuentre ese sistema conectado o en las baterías, si fuera necesario.

 

Beneficios a nivel económico y ambiental de la Energía Híbrida

 

  1. Puede llegar a convertirse en una solución permanente en zonas más necesitadas o menos pobladas. En casos donde no se puedan instalar parques solares lo suficientemente poderosos debido al terreno, dificultad de construcción o costes, tener aunque sea una parte de energía solar ayudará a reducir las emisiones de CO2 y a combatir la dependencia de los combustibles fósiles.
  2. Permite almacenar energía en baterías. Gracias a los inversores híbridos, la energía podrá ser usada en la noche o durante el final de la tarde.
  3. Reducción en el consumo de la red electica tradicional.
  4. Optimiza el coste de la energía. Se puede acceder a la fuente más barata según las circunstancias.
  5. Mantenimiento mas sencillo, barato y limpio. En comparación con los enormes generadores tradicionales de diésel, y su almacenamiento, gestión de limpieza, desechos y transporte.
  6. Gestiona mejor la energía si se compara con sistemas tradicionales. Una red eléctrica que usa combustible como fuente proporciona toda la energía que puede, nada más al encenderla. Eso no es uso eficiente. La hibridación permite adecuar la energía a la necesidad latente y según lo que se esta consumiendo en el momento.
  7. El sistema hibrido genera un ahorro económico. Reduciendo las inversiones en red, optimizando recursos, personal e infraestructura.
  8. Agiliza los plazos de conexión y la implementación de nuevas plantas, al no necesitarse nuevos puntos de acceso.

 

La regulación de la Energía eléctrica por hibridación

Al ser un desarrollo muy reciente la generación de electricidad a partir de la hibridación de renovables, las regulaciones especificas todavía son escasas en casi todo el planeta. La India, por ejemplo, se ha planteado alcanzar 100 GW de energía solar y 60 GW eólicos para el año 2022. Es uno de los países pioneros en este aspecto al contar desde el año 2017 con políticas específicas destinadas a implementar un marco para la estimulación de grandes sistemas híbridos eólicos-fotovoltaicos.

Internacionalmente hablando, los principales requerimientos de los desarrolladores a los organismos reguladores a fin de obtener el máximo rendimiento a la hibridación son:

  • Un marco regulatorio claro y enfocado en la definición de cada una de las diferentes plantas de generación hibrida.
  • Cuando se aplique la hibridación en una planta existente, los desarrolladores deberán instalar una capacidad de energía renovable mayor a la capacidad de la conexión a la red acordada.
  • Por último, debe existir una correcta estandarización de los requisitos mínimos de conexión a la red, medición y procedimientos rentables de energía renovable en aquellos proyectos de hibridación.

 

Retos y próximos pasos de la hibridación renovable

 

A pesar de que las instalaciones que usan sistemas híbridos otorgan beneficios tanto para la electricidad del sistema como para el generador, quedan aún retos a superar.

  1. Para empezar, se producen grandes pérdidas de generación cuando se supera la capacidad máxima en un punto de conexión de la red. Esto es algo que hay que gestionar.
  2. Como segundo reto, se encuentra que para crear una instalación de hibridación se necesita todo el apoyo de los organismos públicos y también cierta rentabilidad económica. Por ejemplo, ciertos países europeos como Alemania, han impuesto una modalidad de subasta. 394 MW de los 650 MW han sido subastados a proyectos de hibridación. Por otro lado, En España, el gobierno publicó el 26 de enero de 2021 todos los resultados de la primera subasta del Régimen Económico de las Energías Renovables (REER). En total, dispusieron de 3.034 MW de capacidad de energía limpia, incluyendo las instalaciones de hibridación, a 28 impulsadores de energías renovables.
  3. Un reto importante también es la viabilidad medioambiental, esencialmente en aquellos proyectos realizados en zonas industriales abandonadas que tienen el deber de cumplir con diversos requisitos medioambientales.
  4. Por último, las instalaciones de hibridación no pueden subsistir sin un adecuado marco regulatorio. En España, las regulaciones han tenido que soportar ciertas transformaciones para permitir el correcto desarrollo, la expansión y explotación de este tipo de proyectos, y también autorizar la participación en distintos mercados.

A nivel económico, social y medioambiental, la hibridación de energías renovables representa una solución tecnológica que no solo facilitaría de forma eficiente la integración y expansión masiva de renovables en el sistema, también permitiría a las grandes compañías eléctricas maximizar el uso de los permisos de acceso a la red y a sus lugares de conexión.

La hibridación de renovables además aporta soluciones a grandes problemas relacionados a la energía, como el descrecimiento de las sobrecargas en la red y la reducción del impacto medioambiental al reutilizar las infraestructuras y las ubicaciones ya existentes.

 

 

Alejandro Betancourt

 Según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) en 2020 se inicio “la década de las renovables”, y  a pesar de la pandemia de COVID-19, la capacidad energética renovable mundial aumentó en 260 GW en 2020, batiendo el récord anterior en casi un 50%.

Pese a la desaceleración económica causada por la pandemia de la COVID-19, la capacidad energética renovable mundial presentó en 2020 un aumento que no solo superó las primeras estimaciones, sino que además batieron todos los récords anteriores en cuanto a su crecimiento

 

 

 

Los mejores datos a nivel mundial

 

No son muchos los sectores económicos que han podido hacer frente a la crisis causada por la calamidad del coronavirus y hayan salido reforzados. Sin embargo, las renovables lograron salir airosas de esta difícil situación, demostrando que el cambio del modelo energético está aquí para quedarse, y que se están invirtiendo grandes cantidades de dinero en lo que será el futuro de la generación.

Mientras el PIB se desplomaba a lo largo y ancho del planeta, también se ponían en marcha nuevas instalaciones de generación eléctrica de origen limpio. IRENA declara que en total las instalaciones crecieron a un ritmo récord del 10,3%.

El acrecentamiento de la cuota de renovables es en parte atribuible a su coincidencia con la parada y desmantelamiento de instalaciones de generación eléctrica a partir de energías más contaminantes. Estas acciones fueron llevadas a cabo en Europa, Norteamérica y por primera vez en Eurasia (Armenia, Azerbaiyán, Georgia, Federación Rusa y Turquía), marcando un retroceso de 6,4% para el sector fósil.

Esto pone de manifiesto la continua tendencia a la baja de la expansión de dichos combustibles. 2020 fue también un gran año para el cierre del carbón en España, gracias al apagado de hasta siete grupos eléctricos próximos a las cuencas mineras.

China y Estados Unidos de América fueron los dos mercados de crecimiento más destacados en 2020. Brasil, India, Alemania, Japón y Canadá continúan esta lista con unos PIB gigantes, posicionándose justo antes de España.

China, el eterno cabecilla mundial del mercado de las renovables, sumó 136 GW el año pasado, invirtiendo mayormente en el sector eólico (72 GW) y solar (49 GW). Aunque no se acerca a los impresionantes valores del líder asiático, Estados Unidos ocupa el segundo puesto con casi un 80 % más que en 2019, repartidos entre energía solar (15 GW) y eólica (unos 14 GW).

 

Evolución de capacidad instalada por sector energético

 

De toda la nueva capacidad de generación eléctrica, las energías renovables consiguieron por segundo año consecutivo un significativo aumento. Estos números se hacen aún más notorios al comparar los valores de la hidráulica, eólica, solar y bioenergía entre 2010 y 2020. Las instalaciones eléctricas agregadas este último año fueron en su mayoría renovables, superando el 80%, del cual, la energía solar y eólica tienen la mayor representación.

  • Energía solar: El año pasado se evidenció una gran expansión en capacidad eólica instalada en países del continente asiático. Se registraron importantes incrementos de capacidad en China (49 GW) y Vietnam (11 GW). Japón también sumó más de 5 GW y la India y la República de Corea ampliaron su capacidad solar en más de 4 GW. Por otro lado, Estados Unidos agregó 15 GW.
  • Energía eólica: La energía eólica casi duplica su expansión en entre 2019 y 2020, pasando de 58 GW a 111GW. China agregó 72 GW de nueva capacidad, seguida de Estados Unidos de América (14 GW). La energía eólica marina se incluye en este sector, y su crecimiento llegó a alcanzar un 5 % de la capacidad eólica total.
  • Energía hidroeléctrica: Proyectos demorados de 2019 lograron ponerse en marcha en 2020, permitiendo que este sector logrará un subidón. China agregó 12 GW de capacidad, seguida de Turquía con 2,5 GW.
  • Bioenergía: A pesar de no superar, o siquiera acercarse la marca de 2019 (2,5 GW frente a 6,4 GW) los esfuerzos en el sector bioenergético también suman. China amplió su capacidad en más de 2 GW. Europa registró un crecimiento importante durante el último año, agregando 1,2 GW a su capacidad bioenergética.
  • Energía geotérmica: En 2020, muy poca capacidad fue adicionada. Turquía agregó 99 MW, mientras que Nueva Zelanda, Estados Unidos de América e Italia registraron pequeños incrementos.
  • Electricidad sin conexión a la red: La capacidad sin conexión a la red aumentó en 365 MW en 2020 (2 %) hasta alcanzar los 10,6 GW. La energía solar no conectada sumó 250 MW llegando a los 4,3 GW, y la hidroeléctrica permaneció prácticamente invariable, en alrededor de 1,8 GW.

 

Los coches eléctricos también marcan ventas históricas

Otro punto en el que la lucha contra la contaminación ha logrado marcar ua diferencia a pesar de las dificultades impuestas por el coronavirus en tantos sentidos es la venta de coches eléctricos, alcanzando cifras sin precedentes en distintas partes del mundo. Aunque el confinamiento ha obligado a todos a permanecer en casa en distintas ocasiones, tener un coche propio es necesario. Y aparentemente, cada día son más visibles tanto las ventajas de estos modelos como la necesidad de sumarse a este gran cambio.

A nivel global se lograron vender 2,8 millones de vehículos eléctricos, generando un 33% más ventas que en 2019. Casi la mitad de las unidades fueron comercializadas en China (1,3 millones), pero la Unión Europea le sigue pisando los talones a las cifras del gigante asiático en energías limpias, logrando 1,2 millones de unidades. Pero, lo más notable es que esto supone un aumento del 114% con respecto al año anterior para la UE.

El tercer mayor vendedor fue Estados Unidos con una cantidad importante aunque no se acerque a las anteriores con 348.000 unidades vendidas.

 

España dispara sus renovables en plena pandemia y vuelve al 'G-8 verde' que lidera China

 

 

A pesar de que el recorte regulatorio aprobado sobre las antiguas primas causara una breve parada, finalmente España pisó el acelerador “verde” para aumentar su capacidad instalada un 7,9% en comparación con el año anterior. Este gran esfuerzo ha llevado al país a ubicarse como el octavo país del mundo con mayor inversión acumulada en renovables.

De Europa, únicamente Alemania y Holanda lograron rebasar la marca española en capacidad de generación a partir de energías limpias instalada durante los tiempos duros y de incertidumbre del coronavirus. Dichas instalaciones se asocian a subastas renovables realizadas por el Gobierno del PP en años previos, sumándose otras inversiones de carácter netamente privado. En conjunto, se logró poner en marcha 4,33 MW durante 2020.

Esto, sumado al apagado de siete grupos eléctricos próximos a las cuencas mineras, hizo que el año pasado fuera ampliamente importante para España y su evolución verde. Las proyecciones en este sector son muy positivas. En un futuro próximo podremos ver la adición de otros 3MW de potencia adjudicada por el actual Gobierno el pasado mes de enero.

Un 53% de la energía eléctrica consumida en 2020 tuvo origen en las renovables. Y es que las nuevas instalaciones, aunado a las favorables condiciones climáticas de viento, sol y agua hicieron posible este gran avance.

Esto, no solo beneficia al consumidor final quien se suma a las acciones verdes, también ayuda a reducir la grave dependencia de las energética fósil extranjera que ha vivido España desde hace tanto tiempo y esperemos que se termine traduciendo en una reducción de los elevados costes actuales de la energía.

 

A pesar de todas las dificultades y la incertidumbre que trajo el 2020, la energía renovable emergió como un motivo de innegable optimismo de cara a un futuro energético más limpio y resiliente.

Estoy de acuerdo con que el año 2020 marca el inicio de la década de las renovables. Los costos bajan, y lo seguirán haciendo mientras mejora la eficiencia, los mercados de tecnologías limpias crecen. Las ventajas de la transición energética son ahora claras, y aunque aún queda mucho por hacer, este impulso ya no se puede parar.

 

 

 

Alejandro Betancourt

Ya no se cuestiona la relevancia de la sostenibilidad energetica. Todos los países se han marcado objetivos climáticos muy ambiciosos, entre los cuales resalta el interés europeo de convertirse en el primer continente neutro en carbono para 2050. En línea con la transición energética, estas naciones se han propuesto metas muy ambiciosas para introducir más renovables en sus sistemas eléctricos.

 

almacenamiento de energía

 

No obstante, estas tecnologías de generación son discontinuas, estacionales y difíciles de gestionar ya que dependen de factores externos como la disponibilidad de sol, viento o precipitaciones, haciendo que la producción eléctrica sea inestable.

Los Sistemas de Almacenamiento de Energía a gran escala (SAE utility-scale) aparecen como una solución a los retos de la transición energética, cobrando especial importancia en los últimos años, ya que su gran capacidad permite proporcionar los servicios requeridos por el operador del sistema, aportando respaldo y precio estables.

 

Importancia del almacenamiento energético

En las últimas décadas, Europa ha pasado de un sistema energético dominado por la generación centralizada de combustibles fósiles que se puede distribuir para igualar el consumo de energía en todo momento, a un sistema con cada vez más dependiente de las energías renovables. El almacenamiento de energía es un facilitador esencial de la transición energética.

Las tecnologías de almacenamiento de energía nos permiten almacenar el exceso de energía y descargarlo cuando hay muy poca generación o demasiada demanda. El almacenamiento puede ayudar a los consumidores de diversas maneras:

  • Puede ayudar a aumentar el autoconsumo de electricidad solar o generar valor al brindar flexibilidad al sistema.
  • Los consumidores industriales pueden instalar almacenamiento para reducir los picos de consumo y proporcionar energía de respaldo si hay un apagón. Además, el almacenamiento a cualquier nivel puede ofrecer servicios del sistema, salvaguardando el funcionamiento seguro y eficiente del sistema eléctrico.
  • Permite ayudar a aplazar las costosas inversiones en infraestructura de transmisión y distribución, prolongando la vida útil de los activos existentes y ayudando a que las redes funcionen de manera más eficiente.
  • El despliegue de almacenamiento de energía podría facilitar los sectores de calefacción y refrigeración por electrificación y apoyar el despliegue de una infraestructura de carga muy rápida para vehículos eléctricos, especialmente en áreas con redes débiles.

 

El mercado europeo de almacenamiento energético se duplicará en 2021

 

La Asociación Europea para el Almacenamiento de Energía (EASE) y Delta-ee publicaron en marzo de 2021 la quinta edición del European Market Monitor on Energy Storage (EMMES). El informe revela los efectos de la pandemia en el mercado de almacenamiento de energía. De aquí, se desprenden las siguientes conclusiones:

  • El mercado europeo de almacenamiento de energía anual creció a 1,7 GWh en 2020, con una base instalada acumulada de 5,4 GWh en todos los segmentos. Se espera que el mercado de almacenamiento de energía anual total en Europa alcance los 3.000 MWh en 2021, casi el doble de las implementaciones de almacenamiento anual observadas en 2020.
  • 2021 apunta a ser un año fuerte para el sector gracias a los nuevos servicios auxiliares en toda Europa y objetivos nacionales que apoyan aún más los proyectos locales.
  • Los mercados clave que impulsan el crecimiento son Italia, el Reino Unido y los países nórdicos.
  • El segmento de las baterías a gran escala demostró ser más resistente durante la pandemia.

 

El almacenamiento energético en España está en su mejor momento

El almacenamiento energético en España afronta el que quizás sea el año más importante en su reciente historia. La Estrategia de Almacenamiento Energético promovida por el Gobierno, propone alcanzar en almacenamiento a gran escala como el distribuido una capacidad de 20 GW en 2030 y de unos 30 GW en 2050.

Se prevé que el impulso del almacenamiento funcione como factor clave para brindar flexibilidad al sistema eléctrico, favoreciendo el crecimiento significativo de la producción renovable, contribuyendo además a la gestión de las redes eléctricas, a la colaboración ciudadana en el cambio de modelo energético y al aumento en la competencia e incorporación en el mercado eléctrico.

Todas las tecnologías de almacenamiento serán consideradas para alcanzar las metas planteadas por la Estrategia de Almacenamiento Energético y el PNIEC.

 

Principales formas de almacenamiento energético

La transición energética no será definitiva hasta que no podamos remediar el suministro interrumpido que aportan las renovables. Para poder agregar su cuota en el sistema de generación de energía, se debe incorporar a la producción un sistema de almacenamiento energético.

Por fortuna, las baterías eléctricas no son el único formato de almacenamiento a nuestra disposición. Existen distintos tipos de SAE en función de la tecnología que utilizan, entre los que destacan el hidrógeno o el hidrobombeo, por ejemplo.

 

Almacenamiento mecánico: centrales hidráulicas de bombeo

Actualmente, las centrales hidráulicas de bombeo son la forma más económica de almacenar energía eléctrica. Aunque requieren una alta inversión y localización específica para su implementación, esta solución de almacenamiento estacional posee gran madurez y alta capacidad.

Consiste en un tipo de central hidroeléctrica diferente, ya que cuenta con dos embalses: uno superior y uno inferior. La intención es bombear el agua al depósito superior durante el periodo de menor demanda eléctrica, para luego generar electricidad durante el periodo de mayor consumo.

De esta manera, las centrales hidráulicas de bombeo permiten una mayor eficiencia económica de la explotación del sistema eléctrico al acumular electricidad mediante la energía potencial del agua en el embalse superior.

Ampliando un poco, su funcionamiento se separa entonces en dos etapas. Cuando hay mayor demanda eléctrica, el sistema opera como una central hidroeléctrica convencional. El agua acumulada en el embalse superior es conducida hacia la sala de máquinas de la central. En su trayecto, va adquiriendo energía cinética que luego se transforma en energía mecánica rotatoria al chocar contra las aspas de la turbina hidráulica.

Dicha energía se transmite al generador para convertirse en electricidad que será enviada a la red eléctrica. Al mismo tiempo, el agua continúa circulando hasta depositarse en el embalse inferior. Durante horas de la noche o fines de semana suele haber un consumo menor, y estos periodos, al igual que cuando hay picos de producción, se aprovechan para accionar la bomba hidráulica y surtir el embalse superior con la energía sobrante, quedando el sistema listo para repetir el ciclo de generación eléctrica.

 

Almacenamiento térmico: centrales de concentración solar

 

La producción de electricidad no es el único objetivo. También se puede generar calor con una gran eficiencia, y cuando se trata de fuentes renovables para tal fin, la energía solar es la más destacada.

A nivel doméstico como la energía solar de baja temperatura se utiliza para conseguir agua caliente en casa. dicho sistema se complementa gracias al almacenamiento térmico permitiendo esta comodidad incluso durante la noche.

No obstante la energía solar térmica de alta temperatura puede tener un aprovechamiento mayor. Similar al proceso seguido en una central térmica convencional, está energía permite crear vapor de agua y utilizarla mediante turbinas en la generación de electricidad.

Sin embargo la radiación solar se ve interrumpida a lo largo del día, haciendo necesario un sistema de almacenamiento de energía para su funcionamiento continuo. Estos últimos se fabrican con materiales de gran capacidad calorífica para poder almacenar energía térmica y producir electricidad en horas de la noche o en periodos de mayor demanda.

 

Almacenamiento químico: hidrógeno

 

La premisa del almacenamiento químico consiste en transformar la energía eléctrica en energía de enlaces químicos que luego puede ser extraída y utilizada en procesos industriales. Si la electricidad proviene de fuentes renovables se obtienen combustibles renovables como el famoso hidrógeno verde.

Esta molécula tiene un alto poder calorífico, necesitando apenas un tercio de material en comparación con un combustible fósil regular. Esto lo convierte en una gran apuesta para eliminar las emisiones generadas por el sector transporte. Si bien el manejo del hidrógeno se dificulta por su elevada inflamabilidad, cada día se hace más factible que se convierta en el combustible del futuro.

 

 

Dado el inmenso valor del almacenamiento para ayudar a integrar cuotas cada vez mayores de energías renovables, no es de extrañar que las implementaciones de almacenamiento estén aumentando rápidamente. Los responsables políticos, la industria y otras partes interesadas de toda Europa deben seguir trabajando juntos para crear un marco regulatorio de apoyo que permita que el sector del almacenamiento prospere.

 

 

Alejandro Betancourt

De las muchas alternativas energéticas sostenibles, la solar es de las principales en cuanto a potencial como fuente limpia para el futuro. Las grandes consecuencias del cambio climático exigen cada día más y mejores opciones para dejar de lado las energías fósiles convencionales.

Aunque la adopción de energía fotovoltaica se lleva a cabo de manera convencional en tejados y granjas solares, todavía quedan muchas oportunidades que explorar. Y estas se han venido estudiando y expandiendo a gran velocidad durante la última década.

 

paneles-solares-transparentes

Foto: Universidad Autónoma de Sinaloa

 

En la búsqueda de estas iniciativas, se ha logrado un significativo avance para la tecnología actual de las células solares: las placas solares transparente. Esta creación nos deja un paso más cerca de ese futuro libre de emisiones prometido a las próximas generaciones que esperan poder disfrutar de energía libre de contaminación para sus pulmones y el planeta.

 

¿Qué son las placas solares transparentes?

Las placas solares transparentes o vidrios fotovoltaicos son laminares de cristal recubiertos con una película fotosensible hecha de una mezcla de materiales orgánicos (carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno), capaces de convertir la energía solar en electricidad.

Estos dispositivos de alta potencia son una invención en progreso que no pretende reemplazar el logro de los paneles solares. Por el contrario, su intención es complementar la labor de estos últimos en la generación de energía. El trabajo en conjunto de ambos instrumentos logrará una mayor eficiencia energética para este género sustentable.

La idea que parecía lejana se acerca cada vez más a la realidad. Investigadores de la Universidad de Michigan han creado paneles solares 100% transparentes. Estos tienen la capacidad de absorber la luz ultravioleta y luces infrarrojas, para acumularla en las células solares fotovoltaicas y luego transformarlas en electricidad. Todo esto mientras reduce el reflejo y el calor en el interior sin afectar la estética.

 

Diferencias con las células solares convencionales

 

 

Los paneles que todos conocemos, los convencionales, están fabricados de silicio o arseniuro de galio, y son capaces de transformar la radiación solar en electricidad con una eficiencia entre el 15 y el 22%.

Los paneles transparentes tienen una cobertura que puede ser de "tipo húmedo" (basadas en solución) o "tipo seco" (compuestas por semiconductores de óxido metálico), siendo esta última más fiable, ecológica y rentable.

Con los de diseño orgánico se ha logrado una eficiencia de 8,1% y un 43,3% de transparencia, y un aspecto similar al del vidrio de las gafas de sol o las ventanas de los coches por su tonalidad verde grisácea.

Mientras que modelos fabricados con electrodo de óxido de indio y estaño mejoraron su eficiencia y transparencia tras usar un electrodo de plata, alcanzando un 10,8% y un 45,8 respectivamente. Sin embargo, la tonalidad verdosa puede no ser agradable para ciertas aplicaciones.

Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), de la Universidad de Michigan, de la MIT y de la Universidad Nacional de Incheon de la República de Corea, trabajan en sus diferentes versiones de paneles transparentes con un mismo fin: aumentar su eficiencia y durabilidad.

El objetivo es alcanzar una eficiencia de utilización de la luz del 7% (actualmente va de 2 a 5%) y extender la vida útil de la célula a aproximadamente 10 años.

 

Ventajas de este novedoso material

  • No hay que descartar que la baja eficiencia de utilización de luz, ya que se ve compensada con la amplia utilización de estos vidrios. Si, por ejemplo, se cubren todas las ventanas de un enorme rascacielos, con 5% de eficiencia se puede satisfacer un más de una cuarta parte de todas las necesidades de electricidad del inmueble sin problema.
  • Se instalan sobre superficies existentes (edificios casas, invernaderos, coches) sin la necesidad de ocupar grandes espacios para su instalación y funcionamiento, como lo hacen las granjas solares tradicionales.
  • Lo anterior también favorece a la reducción de la contaminación visual. Es una alternativa sostenible imperceptible ante el ojo humano, que no afecta a su entorno ni al ambiente.
  • Científicos de MIT declaran que la fabricación de los nuevos fotovoltaicos transparentes son respetuosos con el medio ambiente y no consumen mucha energía. De hecho, los recubrimientos se pueden colocar sobre prácticamente cualquier tipo de superficie (no necesariamente sobre vidrio). Incluso podrían producirse ahorros más significativos durante la instalación, aprovechando de la infraestructura existente.

 

Aplicaciones de paneles solares transparentes

En cuanto a las aplicaciones potenciales, las posibilidades son muy extensas. Podrían estar en todo lo que te rodea, incluidas todas tus ventanas, y no lo sabrías. Algún día, podrían instalarse en objetos cotidianos en el entorno urbano sin afectarlo en lo absoluto (edificios de vidrio, automóviles eléctricos, teléfonos inteligentes y sensores), transformando superficies en todas partes en sistemas de recolección de energía de bajo costo.

 

Rascacielos y ventanas generarán energía

 

 

La aplicación con mayor potencial para los paneles solares transparentes esta sin duda en los edificios comerciales, particularmente los de gran altura. Estos están cubiertos con ventanas, estructuras que comúnmente aportan la menor eficiencia energética a dichas construcciones. Además, se enfrentan a otro gran desafío: los edificios no tienen suficiente espacio en el techo para instalaciones fotovoltaicas.

Las ventanas de un rascacielos, por ejemplo, proporcionan una vasta área vertical directamente expuesta a la brillante luz del sol de la mañana y de la tarde. Poner paneles solares transparentes en cada ventana que permitiría aprovechar las horas de luz, ayudando a que los edificios se conviertan en generadores de energía. Así, incrementan su contribución a la red energética sin cambiar su apariencia.

De hecho, Richard Lunt, profesor asociado de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de la Universidad de Michigan State, considera que:

Hasta el 40% de la demanda anual de energía de un país como Estados Unidos podría estar cubierta por las ventanas eficientes, es decir, por placas solares transparentes ubicadas en los vidrios de las viviendas.

Ciudades como Nueva York, Pekín, Abu Dabi, Doha y Singapur se disputan el liderazgo de los rascacielos más altos, con diseño arquitectónico innovador y cada vez más sostenibles. Así que esta alternativa podría ayudarlas a hacer que sus majestuosas edificaciones sean además generadores de energías renovables.

 

Paneles transparentes para vehículos

El sector automovilístico, específicamente los vehículos eléctricos sería la segunda gran opción de aplicación de las células fotovoltaicas transparentes. La instalación de las mismas en las ventanillas de cada coche implicaría un aumento en su autonomía, permitiéndoles aprovechar o almacenar en sus baterías la energía generada (que es hasta ahora uno de los mayores retos a superar para conseguir una implantación masiva). Si bien los paneles transparentes no serían su fuente de energía principal, se estima que sí podrían ser una opción complementaria muy interesante, pues además de conseguir esa mayor autonomía reduciría los costos en electricidad y las emisiones de generarla.

 

Incorporar células solares en invernaderos

Un estudio reciente ha demostrado que es viable la adición de células solares orgánicas semitransparentes (ST-OSC) a una estructura de invernadero. Estos permiten llevar a cabo el cultivo de plantas y la generación de electricidad de manera simultánea, reduciendo la demanda de energía del invernadero sin incidir el crecimiento o la salud de las plantas.

Las plantas no usan todas las longitudes de onda de la luz para la fotosíntesis. Por eso, surge la idea de crear células solares orgánicas semitransparentes que absorban las longitudes de onda de luz que las plantas no necesitan, e incorporarlas en los invernaderos.

Esta alternativa de cultivo fue evaluada haciendo crecer la lechuga de hoja roja en cámaras de invernadero durante 30 días bajo las mismas condiciones, variando la luz. Los investigadores evaluaron las respuestas de las plantas a los diferentes tipos de luz y no pudieron observar ninguna diferencia significativa entre el grupo de control y los grupos experimentales ni tampoco aplicando los diferentes filtros.

Conviene remarcar que no hay oposición a esta alternativa, y que realmente, el único reto a solucionar es el factor económico que implica su implementación. Sin embargo, dicha inversión como ocurre con otras renovables se amortice en el tiempo con la generación de energía limpia y el ahorro consiguiente, y es seguro que su eficiencia y costo continuará mejorando

 

El trabajo para optimizar los paneles solares transparentes continúa. Desde distintos laboratorios de todo el mundo se está transformando la energía a través de la investigación y el desarrollo de esta brillante invención. Y aunque ya contamos con prototipos en laboratorio que demuestran su viabilidad, todavía no está listo para su fabricación masiva y venta lo cual se espera que empecemos a ver dentro de unos dos años.

Si bien esta tecnología no salvará el planeta ni proporcionará toda la energía libre de emisiones que necesita, es una parte innovadora y creativa más de la solución global. Sus mayores atractivos son que se puede agregar a estructuras vehículos y maquinaria ya existente y que por tanto no requerirá dedicar áreas adicionales a la recolección de energía solar. Son las muchas superficies transparentes que nos rodean.

 

 

Alejandro Betancourt