Se llama energía renovable la que, administrada en forma adecuada, puede explotarse ilimitadamente, es decir, su cantidad disponible (en la Tierra) no disminuye a medida que se aprovecha. Para tener un esquema de desarrollo sustentable es indispensable que la mayoría de los recursos, y particularmente la energía, sean del tipo renovable.
La principal fuente de energía renovable es el Sol. Como se explicará más adelante, el Sol envía a la Tierra únicamente energía radiante, es decir, luz visible, radiación infrarroja y algo de ultravioleta. Sin embargo, en la atmósfera se convierte en una variedad de efectos, algunos de los cuales tienen importancia como recurso energético, tal es el caso de la energía eólica, la energía de la biomasa, la diferencia de temperaturas oceánicas y la energía de las olas, que a continuación se describirán en forma breve.
1. Energía Solar.
La energía solar, como recurso energético terrestre, está constituida simplemente por la porción de la luz que emite el Sol y que es interceptada por la Tierra. México es un país con alta incidencia de energía solar en la gran mayoría de su territorio; la zona norte es de las más soleadas del mundo.
Directa. Una de las aplicaciones de la energía solar es directamente como luz solar, por ejemplo, para la iluminación de recintos. En este sentido, cualquier ventana es un colector solar. Otra aplicación directa, muy común, es el secado de ropa y algunos productos en procesos de producción con tecnología simple.
Térmica. Se denomina «térmica» la energía solar cuyo aprovechamiento se logra por medio del calentamiento de algún medio. La climatización de viviendas, calefacción, refrigeración, secado, etc., son aplicaciones térmicas. La mayoría de este curso se centra en este tipo de aprovechamiento de la energía solar.
Fotovoltaica. Se llama «fotovoltaica» la energía solar aprovechada por medio de celdas fotoeléctricas, capaces de convertir la luz en un potencial eléctrico, sin pasar por un efecto térmico.
2. Energía Eólica.
La energía eólica es la energía que se extrae del viento. Las aplicaciones más comunes son: transporte (veleros), generación eléctrica y bombeo de agua. La energía eólica es derivada de la energía solar, porque una parte de los movimientos del aire atmosférico se debe al calentamiento causado por el Sol (también existe un efecto de la rotación de la Tierra y otro de la atracción gravitacional de la Luna y el Sol ). En México hay regiones en donde la energía eólica es muy abundante: principalmente las costas y el Istmo de Tehuantepec.
3. Energía de la Biomasa (fotosíntesis)
La forma más antigua de aprovechamiento de la energía solar, inventada por la Naturaleza misma, es la fotosíntesis. Mediante este mecanismo las plantas elaboran su propio alimento (su fuente de energía) y el de otros seres vivientes en las cadenas alimenticias. Pero también mediante fotosíntesis se obtienen otros productos, como la madera, que tienen muchas aplicaciones, además de su valor energético. A partir de la fotosíntesis puede utilizarse la energía solar para producir substancias con alto contenido energético (liberable mediante una combustión) como el alcohol y el metano.
4. Diferencia de Temperatura Oceánica (OTEC).
Se ha propuesto utilizar la diferencia de temperatura que existe entre la superficie del océano (unos 20°C o más en zonas tropicales) y la correspondiente a unas decenas de metros abajo de la superficie (cercana a 4°C), para proporcionar los flujos de calor para impulsar un ciclo termodinámico y producir otras formas de energía.
5. Energía de las Olas.
También se ha propuesto aprovechar, en ciertos lugares privilegiados, el vaivén de las olas del mar para generar energía eléctrica. Las olas son, a su vez, producidas por el efecto del viento sobre el agua. Por tanto, también es una forma derivada de la energía solar.
6. Energía Hidráulica.
La energía hidráulica es la que se obtiene a partir de caídas de agua, artificiales o naturales. Típicamente se construyen presas en los lugares con una combinación de gasto anual de agua y condiciones orográficas adecuadas. Estrictamente, también esta es una forma derivada de la energía solar, porque el Sol provee la fuerza impulsora del ciclo hidrológico. Sin embargo, tradicionalmente se ha considerado como una forma de energía aparte. México tiene condiciones orográficas muy adecuadas pero, a excepción d e la región sureste, la precipitación pluvial no es abundante.
7. Energía de las Mareas.
En algunas regiones costeras se dan unas mareas especialmente altas y bajas. En estos lugares se ha propuesto construir grandes represas costeras que permitirían generar energía eléctrica con grandes volúmenes de agua aunque con pequeñas diferencias de altura. Es como la energía hidráulica, pero su origen es la atracción gravitacional del Sol y principalmente de la Luna, en vez del ciclo hidrológico. En México, en general, este recurso no es abundante.
Como puede verificarse, en realidad no existe un problema de falta de recursos energéticos. Una parte del problema energético actual consiste en que nuestra sociedad se ha hecho muy dependiente de un sólo recurso: los hidrocarburos. En otras palabras, se ha rezagado el desarrollo tecnológico y, por tanto, la viabilidad económica de algunas otras alternativas energéticas.
El contenido de este curso está orientado hacia una introducción a la naturaleza y aplicaciones de la energía solar, sus posibles alcances y sus limitaciones. En el contexto que nos ocupa, la energía solar es una de las alternativas más interesantes por ser muy abundante en México y, al mismo tiempo, muy «amigable» con el ambiente. No es la única alternativa; y en muchos casos no es la mejor, o no es la más económica, pero existen ciertas aplicaciones actuales y otras potenciales, que vale la pena estudiar para ponerlas en funcionamiento siempre que sea posible. De esta forma se ahorran energéticos convencionales, se alarga su duración y se disminuye el impacto ambiental que implica su utilización.
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