Con el estilo de vida actual, nuestra sodiedad demanda cada día más y más vatios de energía para poder seguir creciendo. Estimaciones proporcionadas por la Agencia Internacional de la Energía (IEA), hablan de un gran aumento de la demanda energética global de entre un 25% a un 30% de aquí al 2040.

 

hidrógeno verde

 

Sin embargo, la descarbonización mundial alteraría dichos planes, proponiéndonos un mundo radicalmente distinto de cara al 2050: más eficiente, sostenible y accesible, e impulsado por fuentes totalmente limpias como el hidrógeno verde.

Este elemento posee un gran potencial energético, es un combustible universal, ligero y muy reactivo que puede ser almacenado y/o comprimido para usarlo en  sectores tan dispares, como la minería, la fabricación de acero, o el transporte entre otros muchos.

 

¿Como se obtiene el Hidrógeno Verde?

Este gas se obtiene a través de la aplicación de un proceso químico conocido como electrolisis, donde el hidrógeno es separado del oxígeno que existe en el agua. Para este proceso se requiere el uso de energía eléctrica que, si proviene de una fuente renovable, permitirá obtener este elemento sin emisiones de CO2 en el proceso.  

Este método (hidrógeno verde), apunta la AIE, ayudaría a ahorrar unos 830 millones de toneladas anuales de CO2 que se producen cuando este gas se origina a partir de combustible fósiles (hidrógeno gris). Este reemplazo a nivel mundial significaría 3000 TWh renovables adicionales al año, número similar a la demanda eléctrica actual de Europa.

 

Hidrógeno verde como el combustible del futuro

Demanda mundial de hidrógeno puro

El hidrógeno tiene el potencial de convertirse en el sustituto de los combustibles fósiles actuales, es el más abundante del planeta y la demanda actual es de más de 70 millones de toneladas por año.

El suministro de hidrógeno a sectores industriales es ahora el negocio más rentable que existe. La demanda de hidrógeno se triplicado desde 1975, y continua en aumento. En su totalidad es abastecida por combustibles fósiles, con un 2% del carbón y un 6% del gas natural mundial destinados a la producción de hidrógeno. 

El hidrógeno verde representa una excelente oportunidad para Europa que ya tiene entre sus planes producir hidrógeno de aquí a diez años con una inversión no menor a 30.000 millones de euros.

España debe entrar al juego por el hidrógeno, ya que gracias a su fortaleza en el campo de las energías limpias que posee, podría convertirse en una gran potencia exportadora y dejar la dependencia energética extranjera a un lado.

 

¿Por qué apostar por el hidrógeno verde?

 

 

 

Las ventajas del hidrógeno son muchas. Entre ellas cabe destacar las siguientes:

 

  1. No contamina

Al poder ser obtenido a partir de fuentes eléctricas de orígenes renovables, como la fotovoltaica o la eólica, es 100% sostenible. Además, durante su generación no se emiten CO2 a la atmosfera, un proceso completamente amigable con el medio ambiente.

 

  1. Puede hacer que las industrias sean menos contaminantes

Desde hace años, diversos sectores industriales como el del acero, el petroquímico o de los fertilizantes utilizan hidrógeno, pero este tipo de hidrógeno es el denominado “hidrógeno marrón”. Hasta el día de hoy, este tipo de H2 continúa emitiendo una gran cantidad dióxido de carbono durante su producción.

El hidrógeno verde brindaría la oportunidad de descarbonizar todos aquellos sectores que poseen más emisiones. Hasta ahora, el proyecto con mayor potencial en España es el que desarrollan Iberdrola y Fertiberia, cuya inversión de 150 millones de euros permitirá la construcción de la planta de hidrógeno verde para uso industrial más grande de Europa. Se prevé que entrará en funcionamiento en el 2021.

 

  1. Infinitos usos comerciales y domésticos

Al ser fácilmente transportado y/o almacenado, el hidrógeno verde puede emplearse en el consumo comercial y doméstico, sirviendo como sustituto de los actuales y contaminantes combustibles fósiles usados para proporcionar calefacción, agua caliente o electricidad.

Los hogares y los comercios que cuenten con fuentes de energía limpia como los paneles solares podrán ahorrar en costos, cuidar al medio ambiente y almacenar los excedentes, todo esto al mismo tiempo.

 

  1. Puede ser almacenado y transportado

 

Uno de los puntos más favorables del hidrógeno verde frente a otras fuentes energéticas es que, a diferencia de la electricidad, este elemento se puede almacenar durante años y se puede fácilmente transportar.

Según declaraciones del director de la fundación del Hidrógeno de Aragón, Fernando Palacio:

“Es un complemento ideal para las energías renovables que dependen única y exclusivamente de recursos intermitentes, como el sol o el viento… Además, los tanques de hidrógeno comprimido tienen la capacidad de almacenar energía durante mucho tiempo y pueden evitar las pérdidas de excedentes de energía que producen las fuentes renovables”.

 

  1. Hidrógeno verde para el sector del transporte

Repostar hidrógeno verde

 

El hidrógeno vendría siendo el elemento más efectivo para aplicarse en el sector del transporte. Los autos eléctricos que posean celdas de combustible de hidrógeno (FCEV) ayudarían a reducir notablemente la contaminación del aire, ya que al igual que los autos eléctricos de batería (BEV), no producirían gases contaminantes.

Hoy en día, se pueden encontrar en el mercado coches de combustibles alternativos que utilizan esta tecnología, destacando que su reabastecimiento es mucho más rápido de recargar que un coche a baterías.

En medios de transporte de gran tamaño como buses o aviones, el hidrógeno también puede participar. En comparación con las baterías eléctricas, es más ligero y más eficiente a la hora de alimentar un motor eléctrico.

Empresas europeas del consorcio H2Bus trabajaron para desplegar una flota de más de 1000 buses eléctricos de celda de hidrógeno para el 2023. Además, tienen previsto instalar, centros de recargas de hidrógeno en cada una de las ciudades donde operan para hacerlos una alternativa más competitiva.

 

  1. Producir electricidad a través del hidrógeno

Para obtener electricidad a partir del hidrógeno verde, se debe realizar un proceso inverso al que se utiliza para la obtención de este. Para ello, se estimula la reacción del hidrógeno con el oxígeno, obteniendo así electricidad y agua. La pila de combustible de hidrogeno es el dispositivo electroquímico encargado de realizar este tipo de reacción.

Una de las primeras aplicaciones en la práctica de estas pilas fue realizada en naves espaciales. Aquí sirvió como fuente de energía eléctrica y, además, el agua que se obtuvo durante el proceso pudo usarse para enfriar los sistemas de la nave y para consumo humano.

La electricidad que se genera con las pilas de combustible es 100% limpia, y además se obtiene agua potable.

 

  1. Gestor de las energías renovables

Las mayores limitaciones de ciertas energías renovables es que su generación está anclada a parámetros meteorológicos. Esto conlleva a que estos recursos energéticos renovables no tengan la capacidad de garantizar la producción en determinadas ocasiones.

Una de las mejores maneras de aprovechar estas energías es utilizando su excedente para producir hidrógeno. Luego, ese hidrógeno puede emplearse para generar electricidad cuando las fuentes renovables no pueden hacerlo.

Otra forma de aprovechar el hidrógeno obtenido seria venderlo directamente a otras industrias que lo necesitan como combustible para sus instalaciones o maquinarias.

 

  1. Puede transformar a España en un gran productor y exportador

Según especialistas de la Unidad de Innovación Abierta del Centro Nacional del Hidrógeno:

“España tiene un enorme potencial, ya que cuenta con un gran recurso solar, un gran recurso eólico, porque poseemos una enorme cantidad de agua y porque hay una meta trazada por el gobierno en cuanto a descarbonizar a todo el país, en la que se estima alcanzar para el 2050 un sistema eléctrico 100% renovable”

A pesar de la invaluable ventaja que trae consigo la protección al medio ambiente, dentro de algunos años el hidrógeno verde supondría para las empresas españolas una ventana de oportunidades de negocios a través de su producción, almacenamiento y venta internacional de los excedentes.

Si España es capaz de producir inagotablemente este recurso en todo el territorio, no solo estaría otorgándole más actividad económica al sector, también impulsaría un proceso de reindustrialización en el seno empresarial español.

 

¿El hidrógeno verde puede convertirse en el insumo principal para la economía climática de Europa?

A pesar de que aún se encuentra en su etapa inicial, este elemento se asoma como el candidato perfecto para la transformación económica, climática y energética de Europa y del mundo. Cada año más y más compañías participan directamente con este potencial elemento, haciéndolo crecer a un ritmo increíble.

La unión europea ya posee una comisión que junto con 14 estados miembros trabajaran con el hidrógeno verde para los próximos años, en un intento por apoyar la recuperación económica del sector y luchar contra el cambio climático del mundo.

Su objetivo es aumentar la generación de energía basada en el hidrógeno verde por etapas, a 6 GW para 2024 y 40 GW para el 2030. Ellos estiman que para el 2050, se hará una inversión de entre 180.000 a 470.000 millones de euros.

A pesar de que la producción de hidrógeno verde a través del proceso de electrolisis del agua en combinación con la electricidad emanada de fuentes de energías renovables no es rentable, (2,5 a 5,5 euros por kilo, versus 1,5 euros), Bruselas resalta que los costos están disminuyendo notablemente, gracias a la caída de un 60% de los electrolizadores en los últimos 10 años y se espera que se reduzca a la mitad de aquí al 2030 debido a las economías a escala.

Además, afirman que en aquellas regiones de la UE en donde la electricidad renovable es más barata, los electrolizadores podrían competir con el hidrógeno generado por combustibles fósiles en el 2030, haciendo que su producción limpia sea mucho más rentable.

 

A futuro el hidrógeno permitirá deshacernos de los combustibles fósiles y de sus efectos contaminantes para nuestro planeta, ya que se estaría obteniendo un combustible totalmente limpio, creado a través de recursos naturales. 

A pesar de que actualmente su coste de su producción es un poco elevado. España  se encuentra en una posicion ventajosa para producir hidrógeno verde para uso industrial, comercial o doméstico, gracias a sus grandes parques de energías renovables en todo su territorio. Además, esto conllevaría reducir la actual dependencia energética que nos obliga, en la actualidad, a importar gas natural y petróleo.

 

 

 

Alejandro Betancourt

La demanda de vehículo eléctrico (VE) está en constante crecimiento, y las previsiones estiman un incremento exponencial en los próximos años. Actualmente, esto se ve frenado debido a la falta de puntos de carga y a los costes e infraestructura necesarios para contar con un punto de carga doméstico.

 

coche-electrico-carga

 

El autoconsumo y la movilidad eléctrica son clave para lograr una gran reducción en los costes energéticos y los objetivos climáticos planteados, al permitir al consumidor gestionar el intercambio, la producción y el almacenamiento de energías limpias.

Al hablar de estos temas, no podemos dejar de mencionar un innovador sistema que busca perdurar en el tiempo a través de la bidireccionalidad de energía. El Proyecto EVA de Ampere Energy promete resolver la presente limitación en la electromovilidad.

 

Bidireccionalidad de energía 101

En pocas palabras, se puede decir que la bidireccionalidad de energía o carga inversa es una característica que poseen las fuentes bidireccionales, permitiéndoles proveer energía (como una fuente de alimentación convencional) y además puede funcionar como una carga recibiendo un voltaje y una corriente similar a la que es capaz de suministrar.  

    

Usos y aplicaciones

autoconsumo bidireccionalidad de carga

Hay una gran cantidad de aplicaciones para las fuentes bidireccionales como la creación de baterías con ciclos definidos de carga y descarga o el almacenamiento de energía eléctrica de alta potencia, por ejemplo.

En esta última, la carga bidireccional resulta especialmente interesante para crear instalaciones de autoconsumo domésticas con un cargador de vehículo eléctrico que optimice el actual proceso de carga. Para que este sistema funcione se necesitan tres elementos fundamentales:

  1. Un auto eléctrico de gran batería
  2. Un cargador de vehículo de flujo bidireccional
  3. Una fuente de energía directa

Los cargadores bidireccionales, también conocidos como V2H (vehicle to home) no solamente permitirían que los autos puedan cargarse, sino que estos también tengan la capacidad de convertirse en un almacenador de energía. Posteriormente, esta puede utilizarse para abastecer el consumo eléctrico de toda una vivienda durante al menos una semana.

Esto sin duda es un gran beneficio para su propietario, ya que este procedimiento podría utilizarse en casos de emergencias o falla en el suministro de la red principal, y también como generador para ahorrar costes (se carga la batería durante la noche cuando la electricidad es más económica y se utiliza durante el día) logrando una completa independencia energética.

 

Carga inteligente, carga bidireccional y carga rápida

Aclaremos resumidamente las grandes diferencias entre estos tres términos dentro del ámbito de los vehículos eléctricos, y cuya combinación ha inspirado las grandes ideas que se expondrán en breve.

Primero, la carga inteligente permite a los usuarios y operarios de la red eléctrica gestionar los puntos de carga a fin de optimizar el consumo total de energía y sus costes. Un ejemplo sería programar que la carga se inicie en horario nocturno, a fin de aprovechar el bajo costo de las tarifas.

Por otra parte, la carga bidireccional permite que la energía corra hacia y desde el coche eléctrico a través de un cargador bidireccional denominado V2G. De esta forma, la batería del coche podrá consumir energía o retroalimentar a la red.

Finalmente, la carga rápida incrementa la cantidad de energía que corre hacia la batería del VE, permitiendo que se cargue con mayor rapidez. Estaciones de este tipo permiten cargar para vehículos con una máxima potencia de entre 7 y 22 kW, necesitando entre una y seis horas para una carga completa.

 

Primeros pasos en la implementación de bidireccionalidad de energía a nivel global

Varios países se encuentran trabajando en la aplicación de este tipo de sistema de autoconsumo:

 

Chile

Es el primer país latinoamericano pionero en esta área. A través de la agencia de sostenibilidad energética (ASE), Chile busca implementar en sus dependencias una solución tecnológica nombrada por ellos mismos “vehicule to grid” (del vehículo a la red).

La intención no es solo trabajar con el flujo bidireccional de carga, sino que a su vez se contempla la utilización de paneles fotovoltaicos en los hogares para cargar el vehículo eléctrico y para el consumo energético residencial y no tener que depender del sistema eléctrico convencional.

 

Alemania

 

La multinacional alemana AUDI junto al Grupo Hager también se encuentran desarrollando un sistema de carga bidireccional que pueda utilizarse en todos sus automóviles eléctricos

 

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Sus objetivos principales son:

  • Cargar la batería del vehículo eléctrico en casa.
  • Usar el coche eléctrico como medio descentralizado de almacenamiento temporal para la energía verde generada en casa, suministrándola de vuelta a la misma mientras el sol no brille.
  • Dar vida al gran parque automotor eléctrico de Alemania con el fin de transformar a cada vehículo en dispositivos de almacenamiento de energía sobre cuatro ruedas.

 

Estados Unidos

Uno de los proyectos más eficaces es llevado a cabo por el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) en USA. Aquí fue creado un concepto denominado AMIE (Fabricación Activa de Energía Integrada), cuya funcionalidad se basa en cómo un coche puede alimentar un hogar y viceversa de manera rápida a través del uso de baterías y una almohadilla de carga inalámbrica.

 

 

El sistema funciona a través de un flujo bidireccional de energía. Es decir, si la casa lo necesita, automáticamente la energía fluye del vehículo hacia ella de manera inalámbrica, si es al contrario la casa provee de carga al auto a través de su batería de flujo bidireccional. La vivienda a su vez está equipada con paneles solares en el techo, que absorben la energía, ayudándola a obtener la sostenibilidad de las dos maneras.

Tanto el vehículo utilizado para este proyecto como la casa están fabricados de ABS reforzado y un material compuesto de fibra carbono, y de más de 11000kg de partes impresas en 3D para darles la resistencia estructural que necesitan.

 

España

Un proyecto que sin duda busca destacar en el ámbito de lo sostenible es el proyecto EVA, iniciativa promovida por la empresa multinacional española Ampere Energy, La Agencia Valenciana de la Innovación (AVI) y el Instituto Tecnológico para la Energía (ITE).

 

Proyecto Eva: inicios y objetivos

Este proyecto, busca ser el pionero en cuanto a soluciones en el campo de la electromovilidad, aportando soluciones a uno de los mayores retos que afrontan los vehículos eléctricos (VE): la carga de la batería y su autonomía.

La intención es que cuando se expanda el uso de coches eléctricos, los usuarios tengan la posibilidad de cargar desde casa la batería de su vehículo, y en puntos de carga situados en establecimientos públicos y privados mediante esta tecnología.

 

Objetivos

Actualmente, la carga de un coche eléctrico se realiza por corriente alterna, por lo que es necesario contar con un transformador en el interior del VE. Para ello, se emplean dispositivos de gran tamaño, ultra pesados y muy costosos, lo que da a lugar a que exista un mayor tiempo de carga.

El proyecto EVA busca resolver esta limitación al integrar un convertidor de corriente al propio cargador doméstico, a su vez otorgándole bidireccionalidad al flujo de energía. Este tipo de carga le permitirá al vehículo convertirse en una gran fuente de almacenamiento de energía de 4 ruedas que servirá para servir al consumo eléctrico doméstico y viceversa.

 

Trabajo en equipo para el autoconsumo energético

Ampere Energy se encargaría del diseño del cargador, pero también de desarrollar un software capaz de monitorear y gestionar el nuevo sistema de carga bidireccional. Además, los técnicos del ITE están desarrollando un algoritmo capaz de incorporar los cargadores y todos los vehículos eléctricos en un sistema de gestión integral.

El nuevo cargador será totalmente compatible con las nuevas tecnológicas que sean desarrolladas por los principales fabricantes del sector automotor.

 

Desarrollar estrategias y proyectos que fomenten la eficiencia energética, así como satisfacer la activa demanda de autoconsumo son necesidades primordiales tanto ahora como a largo plazo.

La carga bidireccional es una tecnología pormetedora sobre la cual basar estas novedosas instalaciones de autoconsumo, convirtiendo al vehículo eléctrico en una batería para el hogar, aprovechando además la energía de origen renovable no consumida por la vivienda.

Se debe seguir apostando por el uso de energías alternativas. Al hacerlo, contribuimos a luchar contra el cambio climático y a la lucha contra la polución de nuestras ciudades, y a que los modelos energéticos de hoy en día se transformen en estructuras sólidas y económicamente sostenibles a lo largo del tiempo.

 

 

 

Alejandro Betancourt

La importancia de las energías renovables es ya un hecho incuestionable sustentado en su imparable evolucion hasta abastecer un porcentaje importante de la energía eléctrica en todo el mundo. Para tener una visión completa del mundo de la eficiencia energética quiero centrar este artículo en el aprovechamiento de la energía geotérmica.

 

Geotérmica

Planta de energía geotérmica en las Filipinas. Imagen de Mike Gonzalez (CC-BY-SA)

 

La también llamada energía de la tierra es una fuente renovable poco conocida, pero una de las más efectivas. Esta se obtiene a través del calor que se concentra a unos cuantos metros bajo tierra (subsuelo), o en el interior de grandes relieves geográficos (montañas o volcanes), donde las altas temperaturas son constantes durante todo el año.

Dependiendo de las temperaturas encontradas en la zona, dichos yacimientos térmicos terrestres se pueden aprovechar para generar calor, frío, e incluso electricidad. La geotermia eléctrica (o de alta entalpía) se da cuando las altas temperaturas almacenadas (entre los 100ºC y 150ºC) permiten producir energía eléctrica para abastecer toda una región.

Según datos que el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDEA), la energía que almacena 1km3 de roca caliente a 250º es igual a 40 millones de barriles de petróleo, lo que supondría una cantidad gigantesca de energía eléctrica.

 

 

Zonas más frías o menos profundas son conocidas como recursos geotérmicos de baja entalpia. Y aunque no permiten generar electricidad, son usados para la producción de agua caliente, calefacción y refrigeración doméstica. En casos de temperaturas menores a los 25°C se hace necesario para tal fin el uso de un sistema de bomba de calor.

 

Historia y proyecciones de la geotermia a nivel global

A pesar de mostrar gran potencial, la energía geotérmica no fue de mayor interés para las empresas sino hasta el 2009 y 2010. En ese entonces, las mejoras tecnológicas implementadas provocaron descenso de los costos de instalación para la obtención de este recurso y se dio a conocer un poco más sobre su disponibilidad y formas de aprovechamiento en España.

 

geotermal europe

Capacidad de producción de energía geotérmica de los Estados Miembros de la UE (en MW). 
Fuente:
Informe del Mercado Geotérmico EGEC 2018

 

La Agencia Internacional de la Energía (IEA) y el Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climático dan a conocer que en todo el mundo habían instalados 12,56 GW de energía geotérmica para generación eléctrica en el año 2012. También recalcaron que esta alternativa podría alcanzar una potencia instalada de 65,7 GW para el 2030.

Hasta ese año, España no había tenido un desarrollo significativo en esta área, ni siquiera contaba con ninguna planta de energía geotérmica, quedando muy por detrás de sus pares europeos. Esto se debía al poco conocimiento y apoyo a esta alternativa, y a los altos costos que suponía su uso si lo que se quiere lograr es energía eléctrica.   

 

Situación actual de la geotermia a nivel mundial

Desde 2011, el Informe del Mercado Geotérmico EGEC proporciona una imagen completa del estado del sector en el viejo continente. Su versión más reciente muestra el cierre del 2018, con una capacidad instalada total en Europa de 3.091 MWe, correspondiente a 127 plantas de energía geotérmica en operación.

Dicho reporte además afirma que actualmente, aunque el mercado europeo de electricidad geotérmica está creciendo rápidamente, incluso teniendo en cuenta el contexto global, y su potencial para alcanzar nuevos recursos como resultado de innovaciones como los sistemas de circuito cerrado y EGS, también enfrenta algunos desafíos.

Alcanzar la madurez del mercado, una perspectiva para la que requieren un marco normativo y político sólido y con visión de futuro se hace necesario para garantizar el sano desenvolvimiento de este sector energético.

Según las proyecciones de la IAE, la capacidad de generación eléctrica con energía geotérmica aumentará en un 28% entre 2018 y 2023 a nivel global. Esto equivale a aproximadamente a 4 GW, alcanzando una capacidad de generación de 17 GW en 2023 a medida que los proyectos en casi 30 países estén operando.

 

Panorama de la energía de la tierra en España

Hasta 2016, se contaban 21 centros de I+D+i alrededor de todo el país, donde la investigación sobre la energía geotérmica dice presente. Su labor ha sido crucial para el desarrollo de la tecnología geotérmica con fines térmicos. En ese mismo año, España decidió integrarse a la European Research Area (ERA) Net Cofund-Geothermic. Esta red apoya los proyectos de I+D+i en geotermia para producción eléctrica.

 

 

En cuanto a la generación de electricidad a partir de este recurso, la geotérmica no se contabiliza por si sola, sino que forma parte del conjunto “otras renovables” dentro del mix eléctrico español, junto con biogás, biomasa e hidráulica marina. Según datos de Red Eléctrica, entre todas aportaron un 1,4% de la generación del año 2018.

Debido a la fricción entre las placas del zócalo y la cantidad de materiales granítico, las zonas con un mayor potencial geotérmico dentro de España serían Galicia, el Sistema Central, el noroeste de Castilla y León, Cataluña y Andalucía. Esto se debe a las altas temperaturas con las que cuenta la Península Ibérica, que superan los 150ºC en los primeros kilómetros de profundidad.

Además, cuenta con yacimientos de temperaturas menores (unos 80°C) pero totalmente aprovechables para su uso residencial, debido a que se ubican a poca profundidad. Madrid, Cuenca, Albacete, toda la meseta del Duero, Orense, Pontevedra y Aragón son algunos ejemplos de estos.

En la actualidad, no existen ejemplos de la utilización de esta energía para la generación eléctrica en el territorio español. Sin embargo, pueden verse algunos ejemplos palpables del uso de la geotermia a beneficio del pueblo español para la climatización de espacios. Entre ellos contamos:

  • La estación de Metro de Madrid de Pacífico, sirviendo a sus 1.090m2.
  • La Biblioteca de Ciencias de la Universidad de Vigo, que emplea energía geotérmica para acondicionar sus 980m2 durante todo el año.
  • Edificio Alexandra (Sabadell). 168 viviendas, un centro de servicios y una biblioteca, servidos por un sistema de climatización por suelo radiante que emplea energía geotérmica.

 

Islas Canarias, fuente potencial de energía geotérmica

Por ser una región de origen volcánico, Canarias es el gran favorito para generación eléctrica a partir de la geotermia, ya que es la única región española que cuenta con las altas temperaturas necesarias lograrlo. 

 

 

Canarias cuenta con más de 40 empresas que poseen instalaciones geotérmicas gracias a las cuales pueden abastecerse de agua caliente y climatización, la mayoría de ellas de tipo turístico. Esto les permite un ahorro más del 50% en el consumo energético destinado a uso térmico.

Ejemplos claros de lo que se puede implementar en las canarias en cuanto a generación eléctrica se evidencian en Azores o en Islandia, donde con pocas plantas geotérmicas se puede abastecer un 44% y un 66,3% de sus respectivas demandas eléctricas.

Desde 2014, se planea albergar la primera central eléctrica geotérmica de alta temperatura de España en el municipio Güímar, ubicado al sureste de Tenerife. La empresa eslovaca Arllen Development sería la encargada del proyecto.

Y aunque se conoce desde la década de los 70 que esta es la única región española dónde existe este potencial recurso energético para la generación de electricidad, es muy poco lo que se ha podido materializar.

 

La energía geotérmica se utiliza cada vez más en Europa para satisfacer las necesidades energéticas en la producción de electricidad y en calefacción y refrigeración. La innovación tecnológica permite aplicaciones cada vez más diversas de energía geotérmica, abriendo camino para que nuevos mercados aprovechen este recurso renovable, contribuyendo a la descarbonización de la economía europea.

Sin embargo, el despliegue de la energía geotérmica sigue muy por debajo del potencial de recursos en Europa. Ahora se enfrentan a los desafíos de alcanzar la madurez del mercado, una perspectiva para la que requieren un marco normativo y político sólido y con visión de futuro. Los países europeos deben buscar las mejores prácticas para aprovechar esta fuente de energía que puede proporcionar carga base, energía flexible para electricidad, calefacción y refrigeración.

 

 

 

Alejandro Betancourt

Como ya hemos comentado en artículos anteriores, la implementación de energías alternativas que permitan el autoconsumo a nivel nacional está en pleno apogeo. Fuentes como la solar, la eólica y la geotérmica han ayudado a muchos países, incluyendo a España, a impulsar el sector eléctrico e industrial.

Basándonos en datos estadísticos de la Fundación Naturgy podemos afirmar que solo para el año 2019 la producción de energía renovable en España alcanzó un 40% del total. Este es un dato verdaderamente significativo para un país que fijado como objetivo promover el desarrollo pleno del potencial de autoconsumo energético en un plazo de 10 años.

 

 

Para seguir profundizando en el tema, es importante no perder de vista una alternativa que complementa perfectamente a otras tecnologías de generación renovable, el uso de baterías térmicas.

 

Hablemos de baterías térmicas

Mientras que una batería de litio acumula energía eléctrica para usarse en cualquier momento, una batería térmica es un sistema que permite almacenar energía térmica (calor) y liberarla cuando sea necesario para producir electricidad, sin depender de la presencia de luz solar para hacerlo.

Este método utiliza el calor de la energía solar térmica concentrada mientras el sol no brille para hacer funcionar una turbina y así producir electricidad, es decir, es una batería que permite aprovechar la energía solar durante la noche.

Esta reciente e innovadora alternativa es parte del sistema de energía solar concentrada o CSP (del inglés: Concentrated Solar Power) desarrollado por la Universidad Curtin junto a United Sun Systems e ITP Thermal.

Su propósito es desarrollar un sistema de energía solar capaz de generar electricidad en todo momento y de manera comercialmente viable para la industria.

 

¿Cómo funcionan las baterías térmicas?

Las baterías térmicas constan de dos partes fundamentales: un dispositivo para almacenar el calor, hecho de hidruro metálico o carbonato metálico de alta temperatura, y un dispositivo de almacenamiento de gas de baja temperatura, en el cual se guarda el hidrógeno o el dióxido de carbono.

Dicho gas se libera en las noches o mientras el sol no brille para ser absorbido por el metal a alta temperatura, y producir así el calor que luego es utilizado para la generación de electricidad.

Desarrollar una nueva tecnología que integre esta forma de almacenamiento de energía termoquímica en un sistema de plato parabólico puede suministrar hasta 46 kW de potencia, muy útiles a nivel residencial e industrial.

Incluso es excelente para impulsar industrias remotas que demandan grandes cantidades de energía, como la minería, ya que provee potencia a demanda. Además, el ciclo de vida útil de una batería térmica ronda desde los 30 a los 50 años.

 

Creación y sostenibilidad de las baterías térmicas

Su función es transformar la electricidad fotovoltaica geotérmica o incluso la eólica en calor para almacenar los excedentes mientras no se utilizen, y luego convertirlo de nuevo en electricidad cuando lo demande el sistema.

 

Colector parabólico

 

La rotunda bajada de precios de la energía fotovoltaica y eólica ha hecho que una parte de la comunidad científica se planteara esta idea que, hasta hace muy poco, no tenía mucho sentido. Según las leyes básicas de la termodinámica se podría pensar que este proceso ofrecería una eficiencia no mayor al 50%.

Sin embargo, una investigación publicada en la revista Applied Energy y realizada por el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (IES-UPM), junto a la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC), demuestra que esta idea podría ser rentable solo si se usan baterías térmicas de alta temperatura.

La frenética búsqueda de sistemas de almacenamiento de energía a bajo costo es uno de los grandes retos a futuro. Por eso, la clave para entender las ventajas del método de almacenaje de energía en forma de calor con otras formas de almacenamiento energético se centra principalmente en la inversión económica para la implementación del sistema.

Alejandro Datas, miembro del IES-UPM y autor principal del estudio afirma en dicha publicación que, si la electricidad es lo suficientemente barata, almacenar esta energía en forma de calor para luego transformarla nuevamente en electricidad puede ser más rentable que reservarla en baterías electroquímicas.  Y es que, aunque estas últimas sean mucho más eficientes, el sistema de baterías térmicas es 100 veces más económico.

Además, indica que un sistema de autoconsumo fotovoltaico residencial que use baterías térmicas podría representar un ahorro de hasta un 70-80% en electricidad y unos 15-20% en calefacción. A su vez, evitaría las grandes emisiones de CO2 por vivienda y por año.

Se estima que la rentabilidad de esta técnica puede ser mayor si se aplica en mayor proporción, como en centro comerciales, fabricas u hospitales, donde los ahorros obtenidos a gran escala permitan reducir los costos de sistemas y de generación fotovoltaica.

 

Proyecto europeo Amadeus: una alternativa rentable

Desde el 2017, científicos del proyecto Amadeus, junto a otros siete centros de investigación europeos han empezado a dar los primeros pasos para fabricar este tipo de baterías.

Su misión es crear el primer prototipo a escala, así como también investigar sobre nuevos materiales y dispositivos que permitan almacenar la energía a temperaturas muy elevadas (1000 a 2000°C). En detalle, se estudiarán distintos tipos de aleacionesmetálicas de silicio y boro, que funden a temperaturas superiores a los 1385°C y que permitirían almacenar entre 2 y 4 MJ/kg.

Por último, también se desarrollará un nuevo concepto patentado por investigadores de la IES-UPM, que combina los efectos fotovoltaicos y termiónicos para lograr una conversión directa eficiente del calor a electricidad.

A diferencia de las maquinas térmicas convencionales, este concepto no requerirá contacto físico de una fuente térmica. Aparte de poder trabajar con temperaturas muy elevadas, estos artefactos también ayudarán a depreciar y a simplificar drásticamente el sistema, ya que no requiere de ningún fluido caloportador, ni de intercambiadores de calor o tuberías que, al día de hoy, vienen siendo parte del gran coste de estas instalaciones.

La Comisión Europea ha tomado la decisión de que, una vez terminado el proyecto, se financiará un estudio de mercado para analizar su posible explotación comercial.

 

Impacto de las baterías térmicas

Según el estudio mencionado previamente, almacenar energía fotovoltaica o eólica en forma de calor no solo permitirá un ahorro sustancial del costo de la acumulación y la satisfacción de las grandes demandas de calor mediante fuentes renovables; este tipo de sistema también sería clave para reducir la dependencia de los combustibles fósiles del sector eléctrico y térmico.

 

 

En la actualidad, el autoconsumo fotovoltaico puede transformarse en uno de los motores económicos de España, ayudando en la recuperación tras la crisis de la COVID-19.

Al momento de esta emergencia sanitaria, este sector energético proporcionaba empleos directos, indirectos e inducidos a unas 60.000 personas. Sin duda, un proceso de transición ecológico puede y debe ser la principal palanca para la creación de riquezas y empleo en diferentes zonas de España, contribuyendo así a la reactivación de las economías locales.

 

Beneficios del uso de las baterías térmicas

Las baterías térmicas son una fuente de energía excepcionalmente confiable y su implementación trae consigo grandes beneficios que hacen que su consideración sea cada vez mayor. Entre estos destacan:

  • Vida útil muy elevada, capaces de funcionar de 30 a 50 años.
  • Estas baterías son capaces de soportar ciclos más de 3000 ciclos de carga y descarga, manteniendo el 100% de su rendimiento.
  • Almacenar energía en forma de calor es 100 veces más barato que hacerlo en baterías electroquímicas.
  • Las baterías térmicas son capaces de producir hasta 45 kW de potencia.
  • A nivel residencial podrán proporcionar ahorros de hasta un 70-80% en electricidad, y unos 15-20% en calefacción.
  • Implementar un sistema de autoconsumo fotovoltaico con baterías térmicas podría ser vital para el mundo entero, ya que permitiría dejar a un lado la dependencia de combustibles fósiles empleados en los sectores eléctricos y térmicos.
  • Es una energía muy limpia que evita grandes emisiones de CO2 al ambiente.

 

Las energías renovables son el presente y el futuro del autoconsumo. La apuesta total en estas alternativas no solo es más segura y estable para el planeta, también lo es para la economía global.

Greenpeace afirma que solo en España, un sistema basado mayormente en fuentes limpias para 2030 crearía más de 3 millones de puestos de trabajo, aumentaría en dos puntos anuales el PIB y reduciría el coste energético en un 34% respecto a 2012. 

Es necesario continuar invirtiendo para impulsar la sostenibilidad, priorizar las alternativas verdes y luchar contra la dependencia de las energías contaminantes.

 

 

 

Alejandro Betancourt

El impacto positivo de las energías limpias es indudable y día a día sigue creciendo cada vez con más fuerza. Cuando hablamos de energías renvables solemos pensar principalmente en alternativas como la eólica o la solar. Pero, la energía de las ola, las corrientes marinas y las mareas también ha entrado en el juego.

Las energías mareomotriz y undimotriz son las que convierten en energía el movimiento de las aguas de nuestros mares. Se recolecta a través de diversos mecanismos, desde meticulosos sistemas hidráulicos instalados en las costas cuando las mareas cambian de altura (maremotriz), a los que aprovechan las olas en la superficie y sistemas similares a los eólicos que en lugar del viento aprovechan el movimiento del agua en las corrientes marinas (undimotriz). 

Instalación maremotriz de superficie

Fotografía por Tecnoplc (cc-by-sa)

 

España, por su parte, ha hecho grandes avances en esta área en particular. Entre ellos destaca la implantación de la primera planta mareomotriz del mundo, que tras 9 años de funcionamiento sigue dando sus frutos.

 

España posee la primera planta mareomotriz comercial del mundo

Situada en Motrico (Guipúzcoa) y funcional desde Julio del 2011, esta planta dispone 16 turbinas capaces de producir 600.000 kWh anuales. Tiene una capacidad equivalente a la energía que consumen aproximadamente 600 personas.

Este gran paso en el aprovechamiento de la energía del mar comenzo a gestarse hace ya 15 años. Fue en 2005 cuando comenzaron los trabajos para reformar el puerto de Motrico, añadiendo esta instalación dentro del nuevo dique de abrigo.

La tecnología empleada por este tipo de sistema se conoce como Columna de Agua Oscilante o OWC en sus siglas en inglés. Uno de los técnicos explica más a fondo su funcionamiento:

“Cuando la ola llega al dique, el agua asciende por el interior de las cámaras, comprimiendo el aire que albergan y expulsándolo a través de una pequeña apertura superior. El aire sale a gran velocidad y provoca el giro del alternador. Del mismo modo, cuando la ola se retira succiona el aire a través del mismo orificio, volviendo a mover la turbina y generando energía de nuevo”.

Dadas las variaciones de las condiciones meteorológicas, este sitema en particular requiere de una gestión dinámica especialmente cuando se producen temporales; y es que al momento de que llega una ola de gran tamaño (de 6 a 20 metros) se deberían regular o en un caso extremo apagar las turbinas para que la planta no sufra ningún tipo de daños.

 

Plantas de energía mareomotriz y undimotriz instaladas alrededor del mundo

Aunque ambas modalidades aprovechan las olas para la producción de energía, la mareomotriz y la undimotriz son dos fuentes diferentes. Tal y como se explicó anteriormente, la energía mareomotriz se obtiene a través de la diferencia de la altura de las mareas, mientras que la energía undimotriz se obtiene mediante las olas del mar y sus movimientos.

España no es el único país que ha probado los beneficios de esas alternativas. Instalaciones de este tipo también se encuentran situadas en:

  • Bahía de Funday, Canadá.
  • Chansy, Francia.
  • Patagonia, Argentina.
  • Bahías Passamaquoddy y Cobscook, Estados Unidos.
  • Bahía de Mezen, Rusia.
  • Onchón, Corea.
  • Walcott, Austria.
  • Rio Severn, Reino Unido.

 

Potencial de España en la energía mareomotriz

La energía mareomotriz en España tiene el potencial de producir 8 veces más energía que todas las renovables juntas, lo que se podría traducir en unos 800.000 gigavatios-hora (GWh) al año, mientras que el resto de renovables solo llegarían a 100.000 GWh, aproximadamente. Sin duda, parece prometedor.

Sin embargo, esto por el momento, no es más que especulaciones. Sus elevados costos hacen que no resulte del todo atractiva al mercado, lo cual se refleja en la actualidad en la falta de desarrollo e investigación que se ha hecho sobre este tipo de energía.

No obstante, varios países europeos han hecho grandes inversiones en un nuevo proyecto llamado RealTide, iniciado en 2018, y de duración estimada de 3 años. Con el mismo se pretende estudiar a fondo el fallo de las turbinas y desarrollar nuevos diseños para mejorar componentes de vital importancia como lo son las palas y el sistema de conversión de energía.

Su misión es perfeccionar el sistema para sacarle un mayor provecho y alcanzar los 800.000 GWh de los que se hablan y, a su vez, lograr una significativa reducción de los costos que pretende su implementación.

 

Posibilidades en el estrecho de Gibraltar

Como se ha recalcado, España tiene un enorme potencial, y su punto más fuerte es en el estrecho de Gibraltar. Según explica el gerente de Magallanes Renovables a el Periódico de la Energía, España estaría en posición de apagar las todas las energías nucleares del país, si se le implementa una tecnología mareomotriz adecuada como la de la plataforma ATIR.

 

  

 

Magallanes Renovables tiene grandes proyectos planeados alrededor de todo el mundo, pero gracias al potencial único de esta zona, empezó a desarrollar la plataforma ATIR en el 2009. Luego de haber pasado por una serie de pruebas y requerimientos, este proyecto de 8 millones de euros logró abastecer entre 1.000 y 1.500 viviendas ese año.

ATIR funciona con turbinas, de una manera muy similar a una plataforma eólica. Esta puede instalarse en cualquier parte del mundo, siempre y cuando se tengan al menos 30 metros de profundidad. Cuenta con un sistema de control remoto, y fue construida de tal manera que no hace ningún daño al medio ambiente. Además, se puede acceder a ella fácilmente al momento de requerirse alguna inspección.

 

Impacto de la implementación de nuevas fuentes de energía en los mercados actuales

Las nuevas fuentes de energía significan, a su vez, nuevas posibilidades de crecer en el mundo de los negocios. No obstante, esto también implica que ciertos sectores comerciales pueden ver perjudicado sus niveles de producción. Claro ejemplo de esto se evidencia con los combustibles fósiles, quienes solían abarcar toda la generación energética.

  

 

El impacto verde en el ámbito laboral también ha sido positivo. 

Las energías renovables han demostrado estar empleando cada vez a más gente e incluso superan la cantidad de personas que se dedican a las industrias de las energías fósiles.

Por otro lado, es bastante evidente que los inversionistas no dejarán pasar por alto la oportunidad de cambiar su objetivo, apostando ahora su dinero en alternativas energéticas que podrían abarcar los gigavatios necesarios para abastecer a todo el mundo en un futuro. 

 

La generación de electricidad partir de la energía mareomotriz es muy prometedora, pero aún requiere tiempo, investigación e inversión para madurar y hacerla funcionar de manera optimizada y a una escala global.

Sin embargo, no estamos muy lejos de ver cómo un enorme cambio en este sector comercial se hará presente, empezando por Europa, continente que ha estado apostando significativamente por este tipo de energía.

La incorporación de la mareomotriz y la undimotriz, junto a la fotovoltaica y la eólica (que ya han estado muy presentes desde hace un tiempo) hace probable que, en un poco años algunos países puedan despedirse de la energía fósil. Tal vez hasta de manera permanente. Es cuestión de tiempo para ser testigos de la revolución que nos traerán las energías renovables en el futuro próximo.

 

 

 

Alejandro Betancourt