La energía solar térmica, también llamada termosolar o termoeléctrica, aprovecha el calor del sol para poder producir electricidad 100% limpia a gran escala. Es una fuente de energía totalmente sostenible, económica y, lo más importante, ilimitada. Existen distintas formas de absorber, almacenar y disponer esta energía, siendo dos de las más importantes las tecnologías de torre central y cilindros parabólicos.
España es uno de los países europeos no desérticos con mayor cantidad de horas de sol al año (entre 2.500 y 3.000 horas). Meses como junio, julio y agosto los más soleados (unas 15 horas de sol al día). Estas ventajas medioambientales suponen una enorme rentabilidad en cuanto a la inversión de plantas termosolares en el país.
Además, según el informe del sistema eléctrico de España realizado por la Red Eléctrica de España (REE) durante el 2020 la energía termosolar generó unos 4.538 MW. Esto representó el 85% de la capacidad máxima que se obtuvo en el 2017 con 5.347 GW/h.
Por su parte, en enero de año 2021, se instalaron unas 50 plantas termosolares, produciendo solo entre ellas unos 2.300 MW. Esta capacidad de producción representa un 0,46% del total de la generación eléctrica a nivel nacional.
La energía fotovoltaica también usa la energía del sol y la transforma en electricidad a través de un dispositivo electrónico semiconductor llamado celda fotovoltaica. En cambio, la energía solar térmica se transporta a través de un portador de calor que, en este caso, suele ser un aceite térmico.
La energía termosolar se produce siguiendo este circuito:
Los colectores pueden ser de distintos tipos. Todo dependerá de la temperatura que recolecten o la funcionalidad y/o forma que posean.
Esta forma de generar energía a gran escala es similar al de las centrales térmicas que emplean carbón o las plantas nucleares que utilizan átomos de uranio como fuentes de electricidad, pero, en el caso de la termosolar, esta se obtiene de una forma más eficiente y limpia que las antes nombradas pues ni consumen combustible ni generan ningún tipo de residuos.
Las plantas de energía térmica tienen la capacidad de producir electricidad sin emisiones contaminantes, gracias al recurso inagotable de los rayos del sol. Los principales beneficios de este tipo de tecnología frente a las convencionales son:
Las compañías españolas se encuentran presentes en más de las tres cuartas partes de los proyectos mundiales, con 49 plantas termosolares operativas que generan en total unos 2,3 GW de potencia. España se encuentra como líder mundial en cuanto a capacidades tecnológicas en energía termosolar, transformándose así en un éxito de exportación de tecnología.
Además, existen posibilidades de ampliar las plantas existentes para distribuir más energía renovable nocturna y así superar el 35% actual de generación de renovable tras la puesta de sol.
El Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030 (PNIEC) presenta una hoja de ruta para la descarbonización total del país, apoyándose en el despliegue de la eficiencia energética y las energías renovables. Para la termosolar, se contempla añadir unos 5.000 MW hasta 2030, lo que permitiría contar con unos 7.303 MW de esta tecnología al final de los próximos 10 años, el triple de la capacidad actual.
Y a pesar de que hoy en día la potencia instalada se encuentra aún estancada desde el año 2013 y el PNIEC sigue pendiente de aprobación, el panorama es más que favorable para la termosolar, ya que, por ejemplo:
Tomando en cuenta los datos del mencionado informe de PWC, es muy fácil imaginar que agregar 5.000 nuevos megavatios de energía termosolar a lo largo de la presente década, sin duda, multiplicara los beneficios. En concreto, esa nueva potencia impactaría sobre el PIB colocándolo en 45.587 millones de euros y generaría más de 360 mil empleos.
Por otro lado, la construcción y gestión de las nuevas plantas le permitiría a la hacienda pública recaudar entre 2021 y 2030 más de 3.333 millones de euros. Sin duda se trata de una alternativa energética muy favorable.
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.
Desglosaremos el proceso de generación de biogás en cuatro pasos:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
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
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).
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.
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.
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.