Soluciones a nivel mundial

Energías eólica y solar

Un ranking internacional del 2020, establece los 15 países con mayor producción de energías solar y eólica, respecto al consumo total de electricidad. Se estableció que ambas energías aportan casi el 10% de la electricidad mundial.

La energía eólica y solar se ha duplicado desde 2015 cuando generaron el 5% de la electricidad mundial. Los líderes mundiales son Dinamarca y Uruguay que producen el 61% y el 44% de su electricidad a partir de la energía eólica y solar, respectivamente en 2020.

Muchos países de Europa generan alrededor de un tercio a la cuarta parte de su electricidad a partir de estas fuentes no contaminantes: Irlanda (35%), Alemania (33%), España (29%), Reino Unido (29%), etc.  India (9%), China (9,5%), Japón (10%), Brasil (11%), EE.UU. (12%).

En 2021, China, la Unión Europea y los EEUU, se destacan como los mayores productores de energía solar y eólica. Juntos son responsables de más del 60% de la generación mundial.

La empresa Siemens Gamesa, fabricante de turbinas eólicas, se comprometió a que sus turbinas sean totalmente reciclables en 2040 y las palas en 2030, y se propone registrar emisiones cero neto de dióxido de carbono en 2040, diez años años antes de lo previsto. También  la empresa española Iberdrola, con sede en Bilbao, invertirá durante los próximos diez años 30.000 millones de euros en parques eólicos marinos en Estados Unidos y el norte de Europa. En aguas europeas, Iberdrola ha desarrollado parques en el mar Báltico alemán, en el Mar del Norte, Irlanda, Francia, Suecia, y en la costa de Massachusetts,  primer parque marino que se instalará Estados Unidos.

El suroeste de Australia será la sede de la mayor central solar y eólica del mundo, con una inversión de 100 mil millones de dólares para producir 50 megavatios de energía eléctrica. También producir hasta 3,5 millones de toneladas de hidrógeno verde cada año.

Arabia Saudíta, ha puesto en marcha su primer parque eólico en la región de Al Jouf, el mayor del Oriente Medio. Comenzó a construirse en 2019 y se prevé suministre energía a 70.000 hogares, con ahorro de 1 millón de toneladas de dióxido de carbono. China construye la primera turbina flotante de energía eólica del mundo. La turbina flota en el mar en la ciudad de Yanjiang y está conectada a un parque eólico cercano.

Singapur inaugura una central solar flotante de 122.000 paneles, una de las más grandes del mundo. El plan nacional prevé cuadriplicar la energía solar para 2025. Le electricidad generada será suficiente para alimentar las 5 plantas locales de tratamiento de agua en Singapur, y evitar 32.000 toneladas de emisiones de dióxido al año. La construcción de la central solar en agosto del 2020.

Los costos de producción de la energía solar se han reducido en un 90% entre 2009 y 2020, siendo en general, la fuente de energía más barata. Por ejemplo en el desierto de Arabia Saudí, o en Portugal, es de 0,01 dólares por kilovatio hora. Sin embargo, en algunos lugares, la energía eólica sigue siendo un poco más barata.

Los mayores parques solares del mundo están situados en regiones desérticas de China, India y Oriente Medio, siendo Egipto un ejemplo destacado. También hay grandes plantas en el sur de Europa, Estados Unidos y Emiratos Árabes Unidos.

En un futuro próximo se necesitarán plantas fotovoltaicas de 60 millones de megavatios para abastecer de electricidad rentable a todo el mundo, 70 veces más que toda la capacidad solar existente hasta ahora. La superficie que ocuparían es un problema. La solución sería utilizar los tejados y las fachadas; un 20% de la demanda mundial de energía solar podría generarse allí.

También se podrían construir paneles solares flotantes. En este sentido, en Holanda se están estudiando como instalar parques solares flotantes en el Mar del Norte.

En Florida, Estados Unidos, se está construyendo la mayor batería solar del mundo, con 132 mil paneles y estará terminada a fines del 2021. Llevará energía eléctrica a más de 300 mil hogares.

En Arabia Saudita, en  Sudair, se está construyendo una planta de energía solar, que estará finalizada para 2022. Con una inversión de 1.000 millones de dólares, proporcionará energía a 185.000 hogares. También reducirá las emisiones de dióxido de carbono en casi 3 millones de toneladas por año.

Energía hídrica

La energía hidroeléctrica es la primera fuente renovable en el mundo y triplica a la eólica que es la segunda fuente. En la actualidad la potencia instalada supera los 1.000 GW, el 14% de la producción mundial de electricidad y seguirá creciendo a un ritmo importante hasta doblar su potencia actual en 2050.

La energía hidroeléctrica presenta  ventajas sobre las otras fuentes de energía eléctrica, incluyendo un alto nivel de fiabilidad, tecnología probada y de alta eficiencia, bajos costos de operación y mantenimiento, y una gran flexibilidad y capacidad de almacenamiento. El potencial de desarrollo de esta tecnología es enorme, especialmente en África, Asia y América Latina.

China sigue siendo el líder mundial con respecto a la capacidad total instalada de energía hidroeléctrica con más de 370 GW. Brasil (109 GW), EE. UU. (102 GW), Canadá (82 GW) e India (50 GW) componen el resto de los cinco primeros. Japón y Rusia están justo detrás de India, seguidos de Noruega (33 GW) y Turquía (31 GW).

Cuatro de las 10 centrales hidroeléctricas más grandes del mundo corresponden a China, Rusia (2), Brasil (2), Venezuela (1) y Estados Unidos (1).

China cuenta con la presa hidroeléctrica de las Tres Gargantas, la más grande del mundo, aprovechando  las aguas río Yangtsé. La obra  comenzó a construirse en 1993 y se finalizó en 2016, para responder a la creciente demanda energética y también para reducir las inundaciones del río. No obstante el proyecto produjo el desplazamiento de cerca de 1,28 millones de personas para su construcción, además del negativo impacto ambiental

Represa de Itaipú, Brasil

Energía mareomotriz

La energía mareomotriz generada por las mareas es una de las fuentes con más futuro en el mundo, teniendo en cuenta que las dos terceras partes del planeta son mares y océanos. Es una energía alternativa que aprovecha el ascenso y descenso de las mareas, producido por la acción gravitatoria del Sol y la Luna. Se trata de un fenómeno natural previsible, para producir electricidad.

La turbina mareomotriz más potente del mundo ha comenzado a suministrar energía el Reino Unido, en las islas Orkney, Escocia. Con una altura de 74 metros y beneficiándose de algunas de las corrientes de marea más fuertes del mundo, se espera que la turbina funcione durante los próximos 15 años, generando suficiente electricidad para satisfacer la demanda anual de alrededor de 2.000 hogares. Este proyecto  es el detonante para el aprovechamiento  de las marea en todo el mundo.

Esta energía presenta varias ventajas: fuente de energía limpia, no utiliza combustibles adicionales; produce electricidad de manera constante y fiable; las mareas son inagotables y fáciles de predecir.

También presenta algunas desventajas: necesitan altas inversiones y genera un impacto visual y paisajístico sobre las costas. No es óptima para todas las regiones geográficas, ya que la cantidad de energía que se puede obtener depende del alcance del movimiento del mar y de la intensidad de las mareas.

 Hidrógeno

El hidrógeno es el combustible del futuro, aunque actualmente es caro debido al costo de la electricidad necesaria para producirlo (electrólisis), dividiendo el agua en hidrógeno y oxígeno

 Las empresas multinacionales SSE Renewables y Siemens Gamesa van producir hidrógeno verde mediante electrólisis de agua,  en Escocia e Irlanda, utilizando energía de dos parques eólicos terrestres. El hidrógeno en un componente importante de la estrategia para descarbonizar la producción de energía, la industria pesada y el transporte. Por otra parte, en el norte de Europa y Oriente, fueron necesarias tres décadas para que la energía eólica y solar alcanzara la paridad con los combustibles fósiles. El hidrógeno verde debe hacer lo mismo en una década para lograr los objetivos de neutralidad en carbono para 2050.

En Europa son conscientes de la transición energética hacia las energías renovables y del papel relevante del hidrógeno verde en el 2050. Para el  2030, al menos, el 40% de la energía utilizada deberá ser renovable y se deberá reducir las emisiones de gases de efecto invernadero al menos a un 55%, respecto de 1990.

En España, más del 70% de la generación de electricidad durante el primer semestre de 2021 se realizó con tecnologías libres de emisiones de dióxido de carbono, pero no ocurrió lo mismo en el transporte, la industria. En esta última, se piensa en una reducción de estos gases utilizando el hidrógeno verde. Según el Consejo del Hidrógeno, había mas de 200 proyectos planificados de hidrógeno verde a gran escala,  Históricamente utilizado para fabricar fertilizantes y productos químicos, el hidrógeno se está promoviendo para otros usos como camiones, aviones, barcos, calefacción doméstica.

Las grandes compañías petroleras promueven el hidrógeno como una alternativa ecológica para producir energía y reducir las emisiones de carbono a la atmósfera.

En 2021 las empresas Shell y la British Petroleum están desarrollando una planta de hidrógeno a partir de la electrólisis, en la ciudad de Colonia, Alemania, aunque los costos son muy elevados. Otras petroleras como Total Energies están llevando a cabo proyectos de grandes inversiones en el mismo sentido. El hidrógeno verde, elaborado usando energía renovable puede ser producido y usado sin emitir dióxido de carbono.

Ciertas características del Hidrógeno, constituyen obstáculos que limitan actualmente su gran potencial: es un gas incoloro, insípido,  y difícil de guardar y transportar. No obstante el desafío es producirlo en gran escala mediante energías limpias, bajando los costos.

 Se estima que el hidrógeno podría representar el 16% del consumo de energía mundial para 2050, si se quieren lograr los objetivos de emisiones netas de cero

Shell también está lidiando con altos costos. Este mes, la compañía puso en marcha lo que dijo es la planta de hidrógeno verde más grande de Europa, para abastecer su refinería de Renania en Alemania. Pero ese hidrógeno es entre cinco y siete veces más caro que el producto basado en combustibles fósiles que se utiliza.

Noruega y España producirán esta década el hidrógeno verde más barato de Europa, utilizando energía eólica. Aplicarán un método para producir hidrógeno verde por menos de 2,5 euros/kg, debajo del precio del hidrógeno, obtenido con gas natural.

En Japón, en los Juegos Olímpicos 2021 de Tokio, con el aporte de Toyota, se utilizó la energía del hidrógeno para alimentar automóviles, autobuses y hasta el pebetero olímpico con la llama olímpica, durante todo el desarrollo de los Juegos.

El automóvil de hidrógeno

En 2030 Europa, Corea, Estados Unidos, China y Japón podrían tener un parque de autos impulsados a hidrógeno de 2,7 millones unidades, pero ese conjunto de naciones no podría producir ni la mitad de las toneladas requeridas para alimentarlos.

La Unión Europea acelera el desarrollo del automóvil de hidrogeno y establece un surtidor cada 150 km en su red europea en el 2030, y a partir de 2035 dejarán de venderse coches a diésel y gasolina. Va a incentivar la fabricación  venta de coches de hidrógeno y eléctricos.

El automóvil lleva un tanque de hidrógeno conectado con una batería eléctrica. La base mecánica de los dos coches es la misma.

En España, Repsol y Talgo se alían para impulsar el uso de hidrógeno renovable. Ambas compañías fomentan así el transporte ferroviario sin emisiones en España. Repsol aportara la generación de hidrógeno y Talgo fabricará y opondrá en marcha trenes a hidrógeno. Las principales regiones involucradas son: el Corredor Vasco del Hidrógeno, el Valle del Hidrógeno de Cataluña, el Valle de Escombrera en Cartagena y Castilla-La Mancha.

En el occidente de Australia, en 2020, la empresa Británica British Petroleum producirá hidrógeno verde a gran escala, contando con abundante disponibilidad de energía solar y eólica, y agua marina. En una estación piloto se producirá 4.000 toneladas métricas de hidrógeno, para utilizadas en la industria y en el transporte.

Los automóviles de hidrógeno presentan  ventajas sobre los eléctricos: a) Tienen más autonomía. Puede recorrer 750 km con los depósitos llenos, mientras que los eléctricos puede andar hasta 400 km; b) Son menos contaminantes, sólo producen vapor de agua y c) La recarga es más rápida, sólo requiere 5 minutos.

Nos obstante presenta algunas desventajas respecto al eléctrico: a) Presenta menos puntos de recarga. En España hay sólo 4  “hidrogeneras” públicas, pero esta red crecer alcanzar las 150 estaciones en 2026; b) Son más caros y la batería de combustible de hidrógeno es más costosa que la batería eléctrica.

Consideraciones Finales

Si bien el desarrollo y aplicación de energías renovables se está acelerando en las últimas décadas, principalmente la solar, eólica y el hidrógeno verde, el uso de las fósiles como el petróleo, gas y carbón sigue siendo importante, Deberán encontrarse desarrollos económicos y factibles a gran escala de estas energías alternativas limpias, que puedan llegar a la mayoría de la población. El hidrógeno verde constituye uncombustible limpio con un futuro cercano promisorio, cuando se solucionen algunos problemas de almacenamiento por ser un gas y de altos costos.

Durante varias décadas de transición se seguirán usando tanto las renovables como las fósiles, debido al constante aumento de la demanda de energía eléctrica, debido especialmente al gran desarrollo industrial de los países desarrollados como Estados Unidos, China, Rusia, Japón y Alemania, entre otros.

Para el control del calentamiento global, se deberá reducir la emisión de los gases de efecto invernadero, como también reemplazar estas emisiones por combustibles renovables  limpios.

Deberán aplicarse políticas de cambio de la actitud de la población, con una concientización en todos los niveles hacia  la protección del ambiente, estableciendo cambios en los hábitos y costumbres sociales, que hagan más eficientes el uso de los recursos naturales de la energía.

Es importante el desarrollo de metodologías que permitan el reciclaje de la basura, aprovechamiento de residuos orgánicos, diseño urbanista y viviendas más eficientes en la conservación de la energía y de zonas verdes, amigables con el ambiente.

El profesor Michel Mayor, Premio Nobel de Física en 2019,  descubridor del primer planeta extrasolar, señaló la necesidad de proteger la Tierra, nuestro único planeta habitable. Señala que si bien es posible que existan otros planetas similares y puedan viajar algunos astronautas, es imposible que toda la humanidad pueda hacerlo por el tiempo que nos llevaría ese viaje. Existe un único planeta Tierra para vivir.

Ing. Agr. Roberto Michelena

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