INTRODUCCIÓN
Debemos de tener en cuenta que las fuentes de energía actuales como eólica, hidroeléctrica y por medio de combustibles fósiles se están agotando, debemos de encontrar nuevas fuentes de energía, como son la energía geotérmica, por hidrogeno y por mareomotriz, a continuación se explicara cada una de ellas. una visión integrada de los aspectos que deben tenerse en cuenta para una adecuada planeación que se encamine al desarrollo en nuestro país de lo que se denomina las nuevas fuentes renovables de energía (NFRE), las cuales excluyen a la leña y a la gran hidroelectricidad, la primera porque su consumo actual es mayor que su tasa de regeneración natural esto se atribuye mayoritariamente a su consumo industrial y en menor proporción al consumo de la población rural. En el caso de la segunda, porque la explotación de la energía hidráulica en gran escala ha generado un intenso debate debido a sus altos impactos ambientales y sociales.
SITUACIÓN ACTUAL Y NUEVAS TENDENCIAS.
Las transiciones sucesivas de la estructura energética mundial ocurridas a lo largo del siglo XX han creado un panorama muy diferente al que predominaba en 1850, en donde quizás el cambio más dramático ha sido el correspondiente a la participación de las fuentes renovables de energía constituir casi el 90% de la oferta energética mundial en 1850, los energéticos renovables pasaron a conformar únicamente el 14% de esta oferta en el año 2000. [1]
Esta reducción tan acentuada a favor de las fuentes fósiles, que en conjunto representaron el 79% de la oferta mundial de energía primaria en el año 2000 no fue, sin embargo, fruto de la casualidad. El crecimiento de la población mundial se dio junto con importantes cambios en la organización de los procesos productivos debidos a la industrialización, a lo que se aunaron los procesos de urbanización y las crecientes necesidades de transporte de personas, de insumos y de mercancías. Esto determinó el surgimiento de nuevas y mayores necesidades energéticas que las fuentes tradicionales como la leña ya no podían cubrir a un nivel masivo. En esa nueva etapa, el continuar cubriendo la demanda energética únicamente a base de leña hubiera significado una gran devastación forestal dados los enormes requerimientos y las bajas eficiencias de las tecnologías utilizadas. Así, se hizo cada vez más necesario recurrir a fuentes fácilmente transportables y con mayor densidad energética (véase glosario de términos), por lo que el carbón y el petróleo cubrieron ese nuevo papel.
Analizando el tema de la hidroelectricidad, la explotación de la energía hidráulica en gran escala ha generado un intenso debate debido a sus altos impactos ambientales y sociales. Por esta razón, las grandes plantas hidroeléctricas no se consideran una fuente renovable de energía.
NUEVA TRANSICIÓN ENERGÉTICA
La energía solar y la energía eólica tienen un crecimiento de 32.6% y
52.1% anual, respectivamente. Sin embargo, debe tomarse en cuenta que treinta años atrás estas dos fuentes tenían un nivel de desarrollo muy incipiente.
Las dos grandes transiciones energéticas ocurridas en los últimos 150 años han facilitado profundos cambios estructurales en el empleo, la división espacial del trabajo y en el comercio internacional. Estos cambios están asociados con la modernización de las estructuras económicas y sociales tradicionales e incluyen los procesos de industrialización, urbanización, el surgimiento de fuentes comerciales de energía, una mayor calidad de los servicios energéticos y una intensidad energética decreciente.
Sin embargo, de acuerdo con la mayoría de los países del mundo ha basado su crecimiento económico en los combustibles fósiles como si fueran inagotables o como si las futuras transiciones energéticas fueran tarea de las próximas generaciones, y no de las presentes. [2]
NUEVAS ENERGÍAS RENOVABLES
Las nuevas fuentes renovables de energía son: bioenergía, solar, geotérmica, micro hidráulica, oceánica e hidrógeno las cuales se adaptan mejor a un sistema sustentable de producción de energía debido a sus ventajas ambientales, desarrollo científico y tecnológico y desarrollo industrial, también podemos mencionar los altos consumos de combustibles y formación de gases que contaminan la atmosfera, a estos gases se les llama gases de efecto invernadero, debido a estos gases se han dado a la tarea de generar energía que no contamine y que sea renovable.
BIOENERGÍA
La biomasa es la materia orgánica contenida en productos de origen vegetal y animal (incluyendo los desechos orgánicos) que puede ser capturada y usada como una fuente de energía química almacenada.
La bioenergía resulta cuando los combustibles de la biomasa de reciente origen biológico son usados para fines energéticos. Los productos secundarios en estado sólido, líquido y gaseoso son a menudo utilizados como portadores de energía y más tarde empleados para proveer biocalor, bioelectricidad o biocombustibles. Los biocombustibles se refieren específicamente a los combustibles obtenidos de la biomasa y que se usan en el sector transporte. Las especies anuales y perennes que son cultivadas específicamente para la producción de materiales energéticos en forma sólida, líquida o gaseosa son denominadas “plantaciones energéticas”. [3]
La bioenergía tiene como ventajas en cuanto a la densidad energética, la cualidad de ser transportable y es completamente despachable ya que pueden utilizarse en el momento en que se le necesite.
Su composición química es similar a la de los combustibles fósiles, los cuales se originaron a partir de la biomasa hace millones de años, lo que además de su uso energético, crea la posibilidad de originar a partir de la biomasa, los que se denomina los biomateriales que pueden virtualmente sustituir a todos los productos que actualmente se derivan de la industria petroquímica. Finalmente, el recurso disponible de la biomasa surge de una amplia variedad de fuentes y puede además constituirse en una fuente renovable de hidrógeno.
El papel que jugará el desarrollo de los cultivos modificados genéticamente en el futuro no puede ser ignorado. Desarrollar una variedad de plantas que tengan la capacidad de fijar el nitrógeno, consumir relativamente poca agua, que sean fáciles de cosechar, que puedan crecer extensivamente para producir proteínas, carbohidratos y fibras, y que puedan ser procesados mediante una “biorefinería” en una amplia variedad de productos industriales, comestibles y energéticos parece ser una realidad cercana. [4]
BIOCOMBUSTIBLES PARA EL TRANSPORTE
Los biocombustibles líquidos, como es el biodiesel y bioetanol, son procesados a partir de los cultivos agrícolas y de otras materias primas renovables de base. El bioetanol puede además ser producido a partir del material lignoceluloso, y el aceite pirolítico puede ser el resultado de un avanzado proceso de conversión de cualquier existencia de material de la biomasa. El etanol representa una importante alternativa como combustible automotriz, ya que reporta un índice de octano superior al de la gasolina y tiene una presión de vapor inferior, lo que da como resultado menores emisiones evaporativas.
Actualmente la mayor parte del biodiesel se obtiene del aceite de colza y de girasol, mientras que el bioetanol es producido principalmente a base de trigo, maíz, remolacha de azúcar, sorgo dulce o caña de azúcar.
ENERGÍA SOLAR
La radiación solar que se recibe en la superficie terrestre puede convertirse en calor, electricidad o energía mecánica mediante muy diversas tecnologías.
La energía solar es un recurso intermitente astronómica y climatológicamente, su intensidad varía en el transcurso del día debido a la
Rotación de la Tierra sobre su eje en 24 horas y también a lo largo del año debido a la traslación de la Tierra alrededor del Sol en 365.4 días. La intermitencia climatológica se debe sobre todo a la nubosidad, lo que impide la captación de la luz solar directa, pero permite la difusa. [5]
La energía solar que se recibe en un día en un cuadrado de 28 km de longitud por lado situado en el desierto de Sonora, y cubierto de celdas solares fotovoltaicas de un 10% de eficiencia, satisfaría la demanda promedio diaria actual de energía eléctrica de todo México (550 GWh/día).
Pero no en todo el planeta llega la radiación solar con la misma intensidad, si dividimos al planeta en seis zonas de insolación, casi todo México se encuentra en la segunda zona de mayor insolación.
La energía solar, puede utilizarse mediante diversas tecnologías para secado de productos agrícolas, refrigeración de productos perecederos, desalinización de agua y calentamiento de fluidos (agua, aceites, aire, etc.).
Colector Solar Plano
Es el dispositivo fototérmico posiblemente más empleado en el mundo para calentamiento de fluidos se le denomina colector solar plano o simplemente colector solar. Se trata de una tecnología madura, en etapa de comercialización masiva, que se utiliza para el aprovechamiento de calor a temperaturas menores a
100 oC.
Un calentador solar doméstico con un colector solar plano de 2 m2, instalado correctamente puede proporcionar en un día patrón3 alrededor de 150
litros de agua a 45 oC.
GEOTERMIA
El interior de la Tierra está constituido por magma y materia incandescente, a una profundidad de aproximadamente 6,370 km, se tiene un promedio de temperaturas cercano a los 4,500 °C (Verma, 2000). Dado que la temperatura de la superficie es mucho menor, este calor tiende a salir hacia la superficie en forma natural. Sin embargo, el calor se sigue produciendo al interior de la Tierra por reacciones nucleares (Verma, 2000). Las erupciones volcánicas, geisers, lagunas calientes, volcanes de lodo o manantiales de aguas termales son pruebas de este flujo de calor. En el interior de grutas o minas se percibe claramente un aumento de temperatura respecto a la temperatura en la superficie.
OTRAS NUEVAS ENERGÍAS RENOVABLES
Además de las tecnologías para utilizar las fuentes de energía renovable ya descritas, existen otras tecnologías en etapa de desarrollo para otras fuentes renovables de energía.
Energía oceánica
La energía del océano se manifiesta al menos de dos maneras: como energía mecánica y energía térmica. La energía mecánica se presenta en forma de mareas y olas, la energía de las olas es función directa de la cantidad de agua desplazada del nivel medio del mar que a su vez depende de la velocidad del viento y el tiempo que está en contacto con él. El potencial total estimado de las olas que rompen en las costas del mundo es del orden de 2000 a 3000 GW.
Las mareas se forman de la atracción gravitacional del Sol y la Luna, y de la rotación de la Tierra. La energía de las mareas se deriva de la energía cinética del agua moviéndose de una localización más alta a una más baja. Al agua de las mareas se le suele embalsar y para convertirla en electricidad se le deja salir a través de turbinas que activan a un generador eléctrico. Actualmente, la planta maremotríz de mayor capacidad se encuentra en La Rance al norte de Francia, la cual tiene 240 MW instalados.
En México existe un potencial maremotríz todavía sin evaluar, se encuentra en el norte del golfo de Baja California, entre la costa y la Isla de San Lorenzo, se forma un canal marítimo con fuerte corriente en una sola dirección llamado “Salsipuedes”, donde tal vez se pudieran instalar turbinas tipo Davis para generar electricidad.
Energía oceánica térmica.
Debido a que los océanos cubren más de un
70% de la superficie terrestre, los hace los colectores solares más grandes del mundo. La conversión de la energía térmica oceánica utiliza la diferencia de temperaturas que existe en los mares tropicales y subtropicales entre el agua tibia de la superficie y el agua fría de las profundidades, a 1,000 metros de profundidad la diferencia de temperaturas es de 20 oC mínimo. La tecnología oceánica térmica se encuentra en un estado de desarrollo incipiente, sin embargo permanece como una opción prometedora en el largo plazo. México posee aguas de las características mencionadas en las costas de Guerrero, Oaxaca y Chiapas.
Energía del Hidrógeno
El hidrógeno es el elemento químico gaseoso más abundante en el Universo, al quemarse sólo produce energía y agua por lo que es el combustible más limpio que existe. Sin embargo, no se le utiliza como tal, por el contrario tiene multiplicidad de usos no energéticos en la industria y se emplea de esta manera en grandes cantidades. El uso no energético de hidrógeno que se consume actualmente es alrededor de la quinta parte del consumo actual de gas natural mundial y se le obtiene a partir de la reformación de hidrocarburos fósiles.
El hidrógeno es un portador de energía ya que puede producirse fácilmente a partir de la disociación del agua en electrolizadores y puede servir para almacenar energía, es fácilmente transportable y si es producido con fuentes renovables de energía tiene el potencial de formar un sistema energético prácticamente sin emisiones contaminantes. La disociación del agua puede llevarse a cabo en electrolizadores alimentados con celdas solares fotovoltaicas, generadores eólicos, pequeñas hidroeléctricas, geotérmicas, etc. El hidrógeno también puede ser producido a partir de la gasificación de la biomasa, donde podría almacenarse el 75% de su contenido energético en forma de hidrógeno. Otra forma novedosa de producción (el de bio-hidrógeno) en plena etapa de
Investigación se presenta a través de algas o bacterias que lo sintetizan al digerir residuos orgánicos, preferentemente agrícolas.
El hidrógeno puede ser utilizado para generar electricidad directamente mediante la tecnología de celdas de combustible, donde paradójicamente el hidrógeno no se quema sino que se reduce químicamente en presencia de oxígeno produciendo una corriente eléctrica y agua. La obtención y perfeccionamiento de tecnologías del hidrogeno ha recibido gran atención en los últimos tiempos y se le están dedicando a nivel mundial gran cantidad de recursos tanto a la investigación como a su desarrollo. Desgraciadamente y es cuestionable que estos esfuerzos no estén mayoritariamente enfocados a la obtención de hidrógeno a partir de nuevas fuentes renovables de energía.
Una de las energías mas utilizadas en mexica es la bioenergía a base de cultivos de caña o actualmente de maíz.
Producción de biocombustibles en México
•Plantas de etanol a partir de maíz en Sinaloa.
•Planta de etanol a partir de caña de azúcar en Veracruz (Ingenio La Gloria):–120,000 litros diarios de alcohol, entre ellos 40,000 de fuel etanol.
•Un ingenio en Morelos producirá etanol, pues es un proyecto con fines sociales.
•Creación del Instituto de Bioenergéticos en Chiapas:–Proyecto de Biodiesel.
•Proyecto de Biodiesel en Michoacán.
•Hay otros proyectos de maíz (Jalisco y Tamaulipas) y de biodiesel (Yucatán y Tamaulipas). [6]
2ª. Generación:
•Se comercializarán en los próximos 3 a 5 años
•Utiliza biomasa de uso no-alimentario:
–Recursos lignocelulósicos
•Nuevos combustibles (desarrollados a partir de almidón y azúcar)
–Butanol
–Alcoholes ramificados
•Nuevos cultivos transgénicos con mayor contenido de celulosa y menor de lignina.
•Proceso anaeróbico con bacterias/levaduras transformadas genéticamente.
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