Energías Renovables

Segunda parte del post sobre la potencia de los aerogeneradores, aunque no cerramos aquí el tema (nos queda hablar de diseño y rendimiento, como algunos de vosotros ya habéis anticipado en los comentarios). En el post de hoy, aplicaremos la fórmula P = κ·ρ·r²·v³ y compararemos con la situación real.

Para ello, analizaremos el gráfico que ilustra esta entrada. En el eje horizontal tenemos la velocidad del aire medida en metros por segundo (para convertir a kilómetros por hora hay que multiplicar por 3,6). El vertical es la potencia medida en kilowatios. Tenemos cuatro curvas: la de color magenta representa la potencia disponible, es decir, la que está “contenida en el aire”, la que obtendríamos si pudiéramos convertir el 100% en electricidad.

El sentido común nos dice que habrá pérdidas. De hecho, existe un máximo teórico, representado en la curva amarilla: no es posible capturar más de 16/27 (59%) de la energía cinética del viento. Este resultado se conoce como Ley de Betz, y protagonizará un post próximamente en Genciencia. La pérdida se debe a que los aerogeneradores ralentizan el aire que los barre, la ley de Betz cuantifica el efecto de esta ralentización.

La energía eólica está en pleno crecimiento y se consolida como una alternativa para la obtención de electricidad de una forma respetuosa con el medio ambiente. Los aerogeneradores, que adornan cada vez más paisajes, son los molinos que transforman la energía del viento en electricidad.

El viento, como todos sabemos, es aire en movimiento. Y al haber movimiento, hay energía cinética. La energía cinética depende de la masa y la velocidad, de forma 0,5·m·v². La velocidad del aire es fácil de evaluar, pero debemos determinar cuál es la masa de aire que atraviesa el aerogenerador. Para ello, calcularemos su volumen y lo multiplicaremos por la densidad.

Considerando que las aspas del molino giran y forman un círculo, la masa de aire que cruza el aerogenerador tendrá forma de cilindro. ¿Cuál es la energía cinética contenida en dicho cilindro? Para calcularlo, supongamos un periodo de tiempo arbitrario t, durante el cual asumimos que la velocidad v permanece constante.

Una encima enzima presente en un microbio que vive en el estómago de las vacas es clave en la producción de biodiesel, según investigadores de la Universidad de Michigan . La encima enzima que permite a las vacas digerir pastos y otras hierbas puede ser usada para transformar fibras de plantas en azúcares simples que a su vez pueden ser fermentados para generar etanol para hacer funcionar carros y camiones. Los investigadores han logrado un método para hacer crecer plantas de maíz que contienen esta encima enzima, insertando el gen de las vacas directamente en las plantas.

“El hecho de que podamos tomar un gen que fabrica una encima enzima en el estómago de la vaca y ponerlo en la célula de una planta significa que podemos convertir lo que antes era desperdicio en combustible,” dijo Mariam Sticklen, profesora de la Universidad de Michigan . Las vacas, con la ayuda de bacterias, transforman las fibras de las plantas, llamada celulosa, en energía, lo que sería un gran paso en la fabricación de biocombustibles. Tradicionalmente sólo el interior de las plantas de maíz era usado, pero esta nueva técnica permitiría que se usara toda la planta, haciendo el procedimiento mucho más efectivo y barato.

Investigadores de la NSF (Fundación Nacional de Ciencia, de los Estados Unidos) dieron un paso importante en la creación de la llamada “gasolina verde”, un líquido idéntico a la gasolina pero creado a partir de fuentes de biomasa como álamos o panicum (un tipo de pasto perenne muy común en los Estados Unidos.) Si bien pueden pasar entre 5 y 10 años antes de que la gasolina verde llegue a los consumidores, los investigadores han logrado sobrepasar varios obstáculos presentes hasta ahora en la fabricación para que sea más fácil llevarla al mercado.

“Es probable que el consumidor del futuro no sepa que está colocando biocombustibles en su carro,” dijo Huber, uno de los investigadores principales del trabajo publicado recientemente. “Los biocombustibles en el futuro serán similares en composición química a la gasolina y diesel utilizados hoy en día. El desafío para los ingenieros químicos es producir efectivamente combustibles líquidos a partir de la biomasa y que sea compatible con la infraestructura actual.”

Dicen que el diagrama chino utilizado para decir “crisis” está compuesto por dos: “problema” y “oportunidad”. Quizá sea solamente una leyenda urbana, pero lo cierto es que la crisis ambiental global que sufre el planeta no se solucionará fácilmente si no surgen oportunidades de los problemas. El presidente del gobierno español, en uno de los debates pre-electorales, aludió al problema del cambio climático desde una perspectiva interesante: las empresas españolas están en lo más puntero a nivel mundial en cuanto a energías renovables. ¿Por qué no convertir el problema en una oportunidad?

Los empresarios, siempre atentos a las necesidades (reales o imaginadas) de la sociedad, han creado un nuevo mercado en el que invertir: Climate Capital Network. Es una red de organizaciones privadas, empresas e instituciones públicas, creada como punto de encuentro de inversores de grandes capitales, compañías y expertos, con el fin de que el cambio climático se convierta en una oportunidad de negocio, basado en el desarrollo de energías alternativas, sistemas eficientes y demás ecotecnologías.

Inglaterra presentó un nuevo plan para reducir las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera instalando unos 7000 turbinas en las costas de la isla antes de 2020. Se estima que la potencia generada sería suficiente para alimentar el consumo de energía de todos los hogares ingleses. El debate se despertó ya que se cambiaría radicalmente el paisaje costero.

El proyecto se enmarca en una decisión de la Unión Europea de producir por lo menos el 20% de la energía a partir de recursos renovables antes de 2020. Actualmente Inglaterra produce alrededor del 2% de la energía a partir de recursos renovables, de los cuales 2.2GW son a partir del viento. A partir del año que viene, habrían superado a Dinamarca en la capacidad de generar electricidad a partir de turbinas en el mar.

Brasil actualmente está encabezando a los países del denominado tercer mundo en lo que respecta tanto a las políticas económicas como a las políticas ambientales. Pocos días antes de la conferencia sobre cambio climático en Bal , Indonesia, Brasil declaró que no está dispuesto a que los países ricos le impongan políticas ambientales. Se debe recordar que Brasil es uno de los países que emite anualmente mayor cantidad de dióxido de carbono en América, en particular por la tala indiscriminada de árboles en el Amazonas.

Un artículo publicado por las Naciones Unidas recomienda que los países en vías de desarrollo corten las emisiones de carbono en un 20% antes de 2050, mientras que los países industrializados deberían hacerlo en un 80%. Brasil expresó que no está a favor de metas ya que se trata de una potencia emergente en el comercio, y líder en políticas ambientales, como demuestra el uso de biocombustibles y la preocupación global en preservar el Amazonas.

Según un estudio publicado recientemente por el Departamento de Energía de los Estados Unidos, las emisiones de dióxido de carbono en 2006 fueron un 1,5% más bajas que durante 2005, es decir bajo a 5,934 billones de toneladas de CO2 con respecto a los 6,045 en 2005. Es la primera vez que baja la emisión desde 2001 y la tercera desde 1990.

Algunos de los factores que llevaron a la menor emisión fueron un clima más favorable (temperaturas más amenas) pero también el uso de gas natural y de energías renovables. Los factores climáticos son variables, pero el traspaso a energías limpias implicaría que esta caída se transformara en una tendencia para los próximos años.

Investigadores de la Universidad de Winsconsin realizaron un estudio sobre el potencial que tiene el mundo de fabricar biodiesel. Entre los resultados se encuentra que Tailandia, Uruguay y Ghana, son los que lideran la lista de los países emergentes con mayor capacidad. Entre los mayores productores de aceite de soja y palma se encuentran: Malasia, Indonesia, Argentina, Estados Unidos y Brasil.

La facilidad de fabricar biodiesel a partir de vegetales o grasa animal lo convirtió en la alternativa más promisoria al petróleo. Buscando una forma de prever el impacto que podría generar la fabricación masiva se elaboró un ranking de 226 países según su potencial de fabricar biodiesel. Dado que el combustible es un commodity de mayor valor que la soja u otras materias primas, es esperable que gran parte de los países redirijan su producción a las energías alternativas.