Alternatives to hydroelectric energy/es

La preocupación por los impactos ambientales y sociales de la quema de combustibles fósiles y la energía nuclear, así como las cuestiones de seguridad energética, hacen que la identificación de alternativas energéticas viables sea una preocupación generalizada que afecta a todos, no solo a quienes se interesan en la restauración de ríos o la construcción de presas hidroeléctricas. Unas 2400 presas hidroeléctricas generan aproximadamente el diez por ciento de la electricidad en Estados Unidos. Si bien muchas de estas presas seguirán operando de forma rentable, algunas ya no producen suficiente energía para justificar sus beneficios. Al examinar las alternativas a largo plazo que se presentan a continuación, podemos empezar a considerar opciones que eliminen las preocupaciones ecológicas que plantean las presas hidroeléctricas y otras fuentes de energía tradicionales. La utilización de una o una combinación de las siguientes alternativas puede ayudar a una comunidad o gobierno a eliminar la necesidad de una presa existente o propuesta:

• Eficiencia en el uso final
• Inversión y uso de tecnologías emergentes de generación de energía

Eficiencia de uso final

Desde hace tiempo se reconoce que los programas diseñados para reducir las necesidades energéticas representan una alternativa ambientalmente beneficiosa y, en muchos casos, rentable a la búsqueda de nuevas fuentes de energía o la eliminación de las existentes. Dichos programas pueden motivar a las personas a ser más cuidadosas con el uso de la energía, ofrecer asistencia financiera para mejorar la eficiencia energética de hogares y negocios (por ejemplo, mejorando el aislamiento o instalando electrodomésticos de alta eficiencia) o encontrar maneras de trasladar el consumo de energía de las horas punta a las horas valle. En conjunto, este tipo de medidas se conoce como gestión de la demanda o (más recientemente) eficiencia del uso final.

La eficiencia del uso final representa una oportunidad para reducir la necesidad de generación eléctrica y, en consecuencia, la necesidad de presas hidroeléctricas obsoletas o nuevas. ^{[ 1 ]} Las medidas de eficiencia energética pueden reducir la contaminación y las emisiones de gases de efecto invernadero, ahorrar dinero y crear empleo. Muchas medidas y tecnologías de eficiencia son rentables con los precios actuales de la electricidad, y el uso de la contabilidad ambiental y social de costo total de las opciones de suministro eléctrico las hace aún más rentables. Según el Rocky Mountain Institute, hasta el 75% de la electricidad que se consume actualmente en Estados Unidos podría ahorrarse con medidas de eficiencia energética rentables. ^{[ 2 ]}

Desde 1973, Estados Unidos ha adquirido más de cuatro veces más energía nueva de la eficiencia del uso final que de todas las expansiones de los suministros de energía doméstica juntas. Los ahorros de energía ya logrados han reducido las facturas de energía de los estadounidenses en más de $200 mil millones al año, en comparación con lo que gastarían colectivamente si usaran energía al mismo ritmo que en 1973. ^{[ 3 ]} La mayoría de las represas hidroeléctricas en existencia hoy en día producen muy poca energía; el 80 por ciento de las represas reguladas por la FERC producen menos de 50 MW de energía, que es suficiente electricidad para abastecer a aproximadamente 50,000 hogares. ^{[ 4 ]} De hecho, se ha dicho que la energía producida por la represa Edwards que se extrajo del río Kennebec en Maine podría haberse logrado reemplazando 75,000 bombillas estándar con bombillas de bajo consumo. ^{[ 5 ]} Los ahorros de energía actuales y potenciales combinados con la baja producción de muchos proyectos hidroeléctricos disminuyen la necesidad de represas hidroeléctricas existentes y potenciales. A pesar de la eficacia demostrada y la promesa de implementar estas medidas, las inversiones reales en eficiencia energética y los ahorros que generan siguen siendo pequeños y han disminuido en los últimos años.6

A finales de la década de 1980, se diseñaron nuevas herramientas regulatorias para incentivar a las empresas de servicios públicos a invertir en estrategias de gestión de la demanda. Se implementaron complejos mecanismos de recuperación de costos, recuperación de ingresos perdidos e incentivos para los accionistas, y, como consecuencia, muchas empresas de servicios públicos comenzaron a invertir fuertemente en eficiencia energética como medio para equilibrar la oferta y la demanda. Sin embargo, con la llegada de la competencia minorista, estos mecanismos se volvieron cada vez más obsoletos. De hecho, la mera amenaza de que las empresas de servicios públicos eventualmente tuvieran que enfrentarse a la competencia provocó que su gasto en gestión de la demanda se desplomara casi tan rápido como aumentó. ^{[ 6 ]}

Los programas de eficiencia en el uso final pueden incluir una serie de estrategias, entre ellas las siguientes:

• Ofreciendo financiación para viviendas y edificios energéticamente eficientes en forma de hipotecas energéticamente eficientes;
• Ofrecer descuentos a los consumidores por la compra de equipos eficientes y a los fabricantes por el diseño y producción de los mismos;
• Establecer normas de eficiencia energética;
• Implementar programas de educación al consumidor sobre las medidas de conservación y eficiencia disponibles para ellos;
• Implementar programas como el programa Energy Star de la EPA, en el que se identifican y promueven productos, viviendas y otros edificios si cumplen con los estándares de eficiencia energética; y
• Mejorar la eficiencia en el lado de la oferta, por ejemplo reduciendo las pérdidas en los sistemas de distribución. ^{[ 7 ]}

Ventajas

Programas en todo el mundo han demostrado que las medidas de eficiencia energética pueden reducir significativamente la demanda de electricidad, reduciendo así la necesidad de presas hidroeléctricas y otras fuentes de generación. En la mayoría de los casos, estas reducciones de la demanda pueden lograrse a un menor costo que la construcción de nuevas fuentes de energía y, a largo plazo, generan más empleos.

Desventajas

La principal desventaja de depender de la eficiencia para reducir la demanda energética es la naturaleza incremental y difusa que se percibe de un enfoque que depende de cambiar el comportamiento de muchas personas o de modernizar muchos dispositivos relativamente pequeños. Estas características pueden resultar desafiantes para los planificadores energéticos que prefieren enfoques más cuantificables y predecibles.

Costos

Muchas estrategias sencillas implementadas por los consumidores son muy económicas, como una bombilla fluorescente compacta de entre 5 y 15 dólares. Los programas más amplios que incentivan a los consumidores a reemplazar electrodomésticos grandes e ineficientes pueden costar millones al principio. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el costo de la medida se amortiza con creces a lo largo de su vida útil. Reemplazar un refrigerador viejo por un modelo más nuevo y de bajo consumo puede costar entre 700 y 1500 dólares al principio, pero podría ahorrar hasta 180 dólares al año en la factura de energía de un propietario.

el uso final

La conservación de energía en el Noroeste ha ahorrado suficiente energía para abastecer a dos ciudades del tamaño de Seattle durante los últimos 22 años, y existe el potencial de lograr mayores ahorros por conservación para 2025, según el Consejo de Planificación Energética del Noroeste. El consejo presentó un plan que ahorrará el equivalente a 5800 MW de electricidad mediante la eficiencia energética y la conservación para el año 2025 (en comparación, la presa hidroeléctrica más grande del país, Grand Coulee, produce 6800 MW). Esta cifra incluye 2600 MW que la región ya ha conservado desde que el Congreso aprobó la Ley de Energía del Noroeste en 1980. Esta ley exige al consejo priorizar la conservación de bajo costo antes de fomentar el desarrollo de plantas generadoras. Los códigos de construcción que promueven el diseño energéticamente eficiente, la climatización de viviendas y las lámparas fluorescentes compactas se encuentran entre los avances que han ayudado a reducir la demanda de electricidad desde el primer plan energético a 20 años del ayuntamiento en 1983. Al diseñar un plan energético para los próximos 20 años, los analistas del ayuntamiento afirman que la región debería ser capaz de conservar 3200 MW. La región ha desafiado las proyecciones a largo plazo con sus programas de eficiencia energética. En la década de 1970, los planificadores energéticos proyectaron un déficit energético en el noroeste, lo que llevó a muchas de las empresas de servicios públicos de la región a embarcarse en un programa de energía nuclear fallido. Sin embargo, la grave escasez nunca se solucionó, debido en gran medida a la conservación.

Para obtener más información sobre este caso de eficiencia energética del noroeste del Pacífico, consulte el Consejo de Planificación Energética del Noroeste en http://www.nwcouncil.org .

el uso final

Antes de la desregulación del sector energético, California fue durante mucho tiempo líder en el aumento de la eficiencia energética, invirtiendo en su punto máximo en 1993 hasta 416 millones de dólares anuales en programas de eficiencia energética para servicios públicos. Gracias a este gran esfuerzo, la demanda de California creció aproximadamente un uno por ciento anual durante una década, la mitad de la tasa del resto del país. Desde 1975, la combinación de normas estatales de eficiencia energética para edificios y electrodomésticos y programas de eficiencia energética para servicios públicos redujo drásticamente el consumo de energía en California, lo suficiente como para calentar y abastecer a todo el estado durante más de dos años. Solo en 1998, el ahorro derivado de las normas para edificios y electrodomésticos ascendió a 1.400 millones de dólares, y los programas de servicios públicos aportaron una cantidad similar. La energía desplazada, tanto de las normas como de los programas, equivalió aproximadamente a diez centrales eléctricas de 1000 MW. El impacto combinado de todos los programas de eficiencia en California en un año equivale al 15 por ciento del consumo total de electricidad a nivel estatal. Si los programas de eficiencia energética se hubieran mantenido a los niveles de mediados de los 90, el estado podría haber ahorrado 1100 MW adicionales, suficiente para evitar algunos de los problemas de la crisis energética estatal de 2001. Según un estudio de la Corporación RAND, las mejoras en la eficiencia energética desde 1977 hicieron que la economía del estado fuera un 3 % mayor en 1995 de lo que habría sido de otro modo, y resultaron en ahorros de entre 875 y 1300 dólares per cápita. Además, las mejoras en la eficiencia resultaron en una reducción del 40 % en las emisiones atmosféricas, en comparación con lo que se habría obtenido si la intensidad energética se hubiera mantenido en los niveles de 1977 y la combinación de usos energéticos se hubiera mantenido constante (es decir, la industria con uso intensivo de energía hubiera seguido dominando la economía).

El caso de estudio anterior es un extracto de un informe de la Fundación de la Energía. Para consultar el informe completo: http://www.ef.org/california

Dónde puedes obtener ayuda

• Consejo de Defensa de los Recursos Naturales: http://www.nrdc.org/air/energy/genergy.asp .
• Sierra Club: http://www.sierraclub.org/energy .
• Alianza para el Ahorro de Energía: http://www.ase.org .
• Red de Eficiencia Energética y Energía Renovable, Departamento de Energía de EE. UU.: http://web.archive.org/web/20060821141525/http://www.eren.doe.gov/ .
• Consejo Americano para una Economía Energéticamente Eficiente: http://www.aceee.org .

Tecnologías emergentes

Si bien la eficiencia del uso final tiene un enorme potencial en Estados Unidos y el mundo, a menudo aún se requieren nuevas fuentes de suministro energético. Los estándares de cartera de energías renovables (RPS), en los que el gobierno emite créditos negociables a las compañías eléctricas minoristas por la electricidad producida a partir de nuevos recursos renovables, promueven el desarrollo y el uso de fuentes menos dañinas que las presas, los combustibles fósiles o la energía nuclear. Para cumplir con los requisitos de los RPS, cada compañía debe poseer una cantidad determinada de créditos cada año. En 2002, doce estados promulgaron sus propios programas de RPS y el Senado estadounidense aprobó un RPS federal. El RPS del Senado exigía que las principales compañías eléctricas aumentaran gradualmente las ventas de fuentes de energía renovables hasta el 10 % para 2020, aunque esta disposición ha encontrado una fuerte oposición en la Cámara de Representantes y está lejos de convertirse en ley. ^{[ 8 ]} Los recursos renovables que califican deben ser nuevos, por lo que no se incluyen las centrales hidroeléctricas existentes. Sin embargo, se dispuso la inclusión de la "energía hidroeléctrica incremental", que se define como la adición de capacidad hidroeléctrica a las instalaciones de generación hidroeléctrica existentes. Sin embargo, las definiciones de "renovable" varían entre las distintas versiones del RPS. Algunos programas definen la "energía hidroeléctrica incremental" como renovable, otros otorgan crédito a presas "pequeñas" (por ejemplo, de menos de 30 MW), mientras que otros excluyen las presas de la lista de recursos renovables que cumplen los requisitos. Se proyecta que el impacto del RPS en el precio minorista de la electricidad será pequeño, ya que el precio de la compra de créditos renovables y la construcción de la infraestructura necesaria será relativamente bajo en comparación con los costos totales de la electricidad. ^{[ 9 ]} Encontrar fuentes menos dañinas que las presas es muy específico y variable según el lugar. Las opciones incluyen la energía eólica, la energía solar , las pilas de combustible y las microturbinas, la energía geotérmica, el biogás, la energía oceánica ^{[ 7 ]} y otras.

A continuación se analizan tres de las tecnologías más prometedoras y económicamente viables, entre las que se incluyen:

• Energía eólica
• Energía solar
• Pilas de combustible y microturbinas

Energía eólica

La energía eólica es la fuente de energía de más rápido crecimiento en el mundo, con una tasa de crecimiento anual promedio en la década de 1990 del 24 por ciento. Es probable que continúe creciendo a un ritmo vertiginoso durante esta década a medida que los costos continúan bajando y aumenta la presión para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. En algunas áreas, la energía eólica ya es competitiva en costos con los combustibles fósiles. La energía eólica ahora contribuye directamente a las economías de 46 estados y, a menudo, brinda oportunidades de empleo en comunidades agrícolas pobres. ^{[ 10 ]} Según la Asociación Estadounidense de Energía Eólica (AWEA), la energía eólica total instalada en los Estados Unidos era de 4,685 MW en enero de 2003. Sin embargo, el crecimiento en los Estados Unidos todavía era más lento que en otras partes del mundo. AWEA estima que los proyectos eólicos son capaces de proporcionar el seis por ciento de la electricidad del país para 2020. En este momento, la energía eólica representa aproximadamente la mitad del uno por ciento de la combinación energética de los EE. UU. AWEA dice que el apoyo del gobierno es crucial para el desarrollo de la energía eólica, especialmente a través de incentivos como el crédito fiscal a la producción (PTC).

La energía eólica se ha beneficiado de un crédito de 1,8 centavos por kWh desde 1992, pero el Congreso no lo prorrogó cuando expiró por ley en 2001. El PTC se renovó en marzo de 2002 cuando el Congreso aprobó el actual proyecto de ley de estímulo económico, pero ya ha expirado. Varios proyectos de ley pendientes en el Congreso pretenden prorrogar la ley por varios años.

Ventajas

La energía eólica no contamina, es fácil de instalar en incrementos que se ajusten a la demanda y puede integrarse con otros usos del suelo, como la agricultura o el pastoreo, minimizando así la cantidad de tierra consumida por la generación de energía. Tiene un precio competitivo y no supone un riesgo de escalada del precio del combustible. Además, crea más empleos por unidad de energía producida que otras formas de energía, según la AWEA. Además, según la EWEA y Greenpeace, la penetración potencial de la energía eólica en la red eléctrica nacional total es de aproximadamente el 20 %. ^{[ 11 ]} Dependiendo de la ubicación de un parque eólico en relación con una presa hidroeléctrica, puede existir la posibilidad de reemplazar una central hidroeléctrica existente o retrasar la construcción de una nueva.

Desventajas

El principal inconveniente de la energía eólica es su intermitencia: incluso en los mejores sitios, el viento sopla a diferentes velocidades y, a veces, no sopla en absoluto. Si bien se ha dicho que el Medio Oeste podría producir suficiente energía eólica para abastecer a todo el país, el problema radica en suministrar la energía a las costas este y oeste. Es posible que no existan líneas de transmisión en las zonas rurales donde se necesitarían ubicar los parques eólicos, e incluso una red regional tardaría entre tres y cinco años en instalarse. Confiar en una variedad de sitios para parques eólicos para alimentar la red puede ayudar a minimizar el problema. ^{[ 12 ]} Otro inconveniente es que ocasionalmente surge oposición local debido a preocupaciones como el ruido, el valor de las propiedades y los peligros para las poblaciones de aves. La ubicación y la portabilidad también influyen en la capacidad de un parque eólico para reemplazar la producción hidroeléctrica, dadas las necesidades geográficas característicamente diferentes (llanuras versus pendientes más pronunciadas) de los parques eólicos y las represas hidroeléctricas.

Costos

El costo de la energía generada por proyectos eólicos se redujo en un 80 % entre principios de la década de 1980 y finales de la de 1990. Los costos reales se sitúan actualmente entre tres y seis centavos por kW, sin incluir créditos fiscales. Esto resulta competitivo con muchas nuevas instalaciones de carbón o gas natural. Los costos de cada proyecto dependen de la financiación, la infraestructura de transmisión y la calidad del viento. Los parques eólicos más rentables suelen tener al menos 35 turbinas y una capacidad total de 25 MW o más. ^{[ 13 ]} El costo promedio de construcción de un parque eólico de 25 MW puede oscilar entre 25 y 35 millones de dólares. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

energía eólica

Para satisfacer la creciente demanda energética, la ciudad de Austin, Texas, creó el programa GreenChoice en 1999, después de que el ayuntamiento decidiera que el cinco por ciento de su electricidad debía provenir de fuentes renovables (Estándares de Cartera de Energía Renovable). Para cumplir con los Estándares de Cartera de Energía Renovable (RPS), la ciudad optó por ofrecer a sus clientes energía eólica como fuente renovable. El programa ofrecía a los clientes la opción de sustituir el cargo estándar por combustible en las facturas de electricidad por el cargo GreenChoice (con una tarifa aproximadamente un centavo más alta por kWh) o comprar electricidad renovable en bloques fijos a un precio fijo. El cargo GreenChoice se fija a la tarifa de suscripción durante diez años, lo que abarata el plan a medida que aumentan los precios del combustible. Hasta la fecha, más de 6000 clientes residenciales y más de 150 empresas y organismos gubernamentales se han adherido a GreenChoice. De hecho, los clientes empresariales se han comprometido a comprar la mayoría (85 por ciento) de la energía renovable disponible. Austin Energy amplió su producción, de modo que el parque eólico King Mountain de Austin se está convirtiendo en uno de los proyectos de desarrollo eólico más grandes del país. Al aumentar sus compras de energía eólica y utilizar fuentes de energía renovables, Austin Energy cubrirá el 53 por ciento de su crecimiento de carga proyectado entre 2000 y 2003 mediante ahorros provenientes de sus programas de eficiencia energética. ^{[ 16 ]}

Para ver el estudio de caso completo de GreenChoice, visite http://web.archive.org/web/20070424210129/http://www.greenpowergovs.org:80/wind/Austin%20case%20study.html .

Dónde puedes obtener ayuda

• Asociación Americana de Energía Eólica: http://www.awea.org .
• Asociación Nacional de Funcionarios Estatales de Energía
• Departamento de Energía de EE. UU., página sobre energía eólica: http://www.eere.energy.gov/wind .
• Laboratorio Nacional de Energía Renovable: http://www.nrel.gov/wind .

Energía solar

Dos tipos de tecnologías dominan la industria de la energía solar actualmente: la energía solar fotovoltaica (FV), los paneles que convierten la luz solar directamente en electricidad; y la energía solar térmica, que consiste en enfocar la luz solar reflejada en calderas que producen vapor para accionar generadores eléctricos. La FV es la segunda fuente de energía de más rápido crecimiento en el mundo, pero algunas de las mayores instalaciones de generación solar utilizan tecnología solar térmica. El uso de la FV en todo el mundo creció a un promedio anual del 17 % durante la década de 1990, aunque la generación solar sigue representando solo una fracción minúscula del suministro eléctrico mundial.

Ventajas

La energía solar tiene un potencial increíble; se estima que 160 kilómetros cuadrados de espacio abierto cubierto con paneles solares eficientes en un lugar como Nevada podrían generar todas las necesidades eléctricas de Estados Unidos. ^{[ 17 ]} Es una fuente de energía libre de emisiones que se puede incorporar fácilmente en estructuras existentes o planificadas. Dependiendo de la ubicación de la presa y la cantidad de energía que produzca, la energía fotovoltaica tiene el potencial, ya sea por sí sola o en combinación con otras alternativas, de mitigar la necesidad de una presa hidroeléctrica existente o en proyecto.

Desventajas

Al igual que la energía eólica, la energía solar es intermitente: no puede generar energía por la noche y la producción se interrumpe en días nublados. Dado que la tecnología de baterías aún es relativamente ineficiente y costosa, no es viable almacenar grandes cantidades de energía.

Costos

En hogares o industrias remotas, depender de la energía solar puede costar tan solo una décima parte de la red eléctrica, ya que puede ser totalmente competitiva. En hogares e industrias conectados a la red eléctrica, la energía solar puede costar de dos a cinco veces más que la red eléctrica. ^{[ 18 ]} Según BP Solar, el mayor fabricante mundial de células solares, el coste de fabricación de sistemas fotovoltaicos se redujo de 30 dólares por vatio en 1990 a siete dólares por vatio una década después. Sin embargo, los costes de los sistemas fotovoltaicos siguen siendo altos y tendrán que reducirse entre un 50 % y un 75 % para ser totalmente competitivos con los combustibles fósiles para la energía conectada a la red eléctrica. BP cree que esto tardará entre cinco y diez años más. ^{[ 19 ]} Sin embargo, muchos estados, como California, ofrecen descuentos para sistemas fotovoltaicos domésticos, lo que acerca la tecnología al alcance de la red eléctrica estándar. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Caso práctico de energía

El puerto deportivo Dangling Rope, en el lago Powell, Utah, comenzó a operar 384 paneles solares el 30 de agosto de 1997 con el fin de reducir la contaminación del aire del desierto. La electricidad que alimenta las gasolineras de los 250.000 navegantes que visitan este remoto embalse cada año ahora proviene del sol, en lugar de diésel. Según la EPA, esta es la mayor instalación de generación de energía solar dentro de un parque nacional y la segunda instalación solar independiente más grande del país. El proyecto costó 1,5 millones de dólares y se prevé un ahorro de 2,3 millones de dólares durante los 20 años de vida útil de los paneles solares. Además, la energía solar reducirá anualmente las emisiones de 540 toneladas de dióxido de carbono, 12.900 kg de óxidos de nitrógeno y 2.380 kg de monóxido de carbono.

Para obtener más información sobre Dangling Rope Marina, visite la EPA en http://www.epa.gov/globalwarming/greenhouse/greenhouse1/utah.html .

Caso práctico de energía

La ciudad de Sacramento, California, ha establecido un sólido programa de energía solar. El Distrito Municipal de Servicios Públicos de Sacramento (SMUD) compra, instala, posee y opera sistemas fotovoltaicos residenciales de dos a cuatro kW en azoteas prestadas a clientes interesados. Desde el inicio del programa PV Pioneer, se han instalado más de 550 sistemas fotovoltaicos. ^{[ 22 ]} Operan dos plantas de generación fotovoltaica de 1 MW, PV1 y PV2, las más grandes de su tipo en Estados Unidos. Operando en un terreno de 20 acres cerca de la planta nuclear cerrada de Rancho Seco, PV1 y PV2 producen suficiente energía en verano para abastecer a más de 700 hogares. ^{[ 23 ]}

Para obtener más información sobre los programas de SMUD, visite http://web.archive.org/web/20040619082847/http://www.forth.com:80/Content/Stories/SMUD.htm .

Caso práctico de energía

En noviembre de 2001, los votantes de San Francisco, California, aprobaron un bono de ingresos de 100 millones de dólares para energías renovables y eficiencia energética. La medida se autofinancia en su totalidad con el ahorro energético, sin coste para los contribuyentes. Este bono tenía como objetivo aumentar el uso de la energía solar, lo que se tradujo en una reducción de sus costes y un aumento de la demanda. Dado que la energía solar es inicialmente cara, el bono destinó 50 millones de dólares a proyectos solares, mientras que el resto del dinero se destinó a proyectos eólicos y tecnologías de eficiencia energética. Los proyectos de eficiencia energética tienen plazos de amortización extremadamente cortos, y la energía eólica ya es comercialmente viable y asequible. Al agrupar estos proyectos, se reducen eficazmente los costes de la energía solar, al igual que las emisiones de gases de efecto invernadero de San Francisco. El éxito de San Francisco ha establecido un modelo para financiar la transición del país a la energía solar y renovable, y el abandono de la energía hidroeléctrica y los combustibles fósiles.2 ^{[ 24 ]}

Para obtener más información sobre el estudio de caso de San Francisco, visite "Vote Solar" en http://web.archive.org/web/20140907111447/http://www.votesolar.org/index.html .

Dónde puedes obtener ayuda

• Sociedad Americana de Energía Solar: http://www.ases.org .
• Asociación de Industrias de Energía Solar: http://www.seia.org .

Pilas de combustible y microturbinas

Las pilas de combustible y los motores de microturbinas son tecnologías de pequeña escala y alta eficiencia, a la vanguardia de la tendencia hacia la generación distribuida, que reduce la dependencia de la red eléctrica y, por ende, de la energía hidroeléctrica y los combustibles fósiles. Son tecnologías completamente distintas, cada una en distintas fases de desarrollo; sin embargo, comparten similitudes en cuanto a escala y aplicación. Con microturbinas y pilas de combustible, edificios de apartamentos, hoteles, residencias de ancianos, pequeñas fábricas, supermercados y bloques de oficinas pueden generar su propia electricidad, calefacción y refrigeración. La cogeneración, o combinación de calor y energía, es la aplicación más eficiente de las microturbinas, las pilas de combustible y otros métodos de generación de electricidad que generan calor. En un sistema de cogeneración, el calor producido al generar electricidad, que normalmente se desperdiciaría, se utiliza para calentar agua y/o edificios.

Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que combina hidrógeno con oxígeno mediante una reacción química. Produce electricidad, calor y agua (un subproducto) sin combustión. Dado que el hidrógeno se puede producir mediante la electrólisis del agua, las pilas de combustible son, en teoría, una fuente de electricidad casi totalmente limpia y renovable. Sin embargo, dado que la electrólisis del hidrógeno requiere electricidad, a corto y medio plazo la mayoría de las pilas de combustible no vehiculares utilizan gas natural para impulsar la producción de hidrógeno. Cuando se utilizan para generar calor y electricidad combinados, o cuando funcionan con hidrógeno producido sin el uso de combustibles fósiles, las pilas de combustible pueden reducir las emisiones de dióxido de carbono entre un 40 % y un 100 % en comparación con las centrales eléctricas o los motores convencionales. A principios del año 2000, se estaban realizando o planificando demostraciones de pilas de combustible de casi 50 MW en Japón, Estados Unidos y Europa.

El motor de microturbina, una versión reducida de las turbinas de gas basadas en motores a reacción, ahora comunes en la generación eléctrica, es una tecnología comercialmente viable. Una microturbina de 30 kW tiene aproximadamente el tamaño de un refrigerador y genera suficiente energía para abastecer a una pequeña empresa. Las microturbinas funcionan principalmente con gas natural, pero también pueden funcionar con otros combustibles, como la biomasa, la fuente de combustible más abundante en las zonas rurales de los países en desarrollo.

Ventajas

Las ventajas sobre los motores de combustión tradicionales incluyen menos piezas móviles, tamaño compacto, menor peso, mayor eficiencia, menores emisiones, menores costos de electricidad y la posibilidad de aprovechar combustibles residuales. Tienen el potencial de ubicarse en lugares con limitaciones de espacio. La recuperación de calor residual utilizada con motores de microturbinas puede alcanzar eficiencias superiores al 80 %. Esto se compara con las eficiencias del 45 % de la tecnología más reciente de combustión de carbón y de alrededor del 60 % de las turbinas de gas de ciclo combinado de última generación. La principal ventaja de las pilas de combustible es su potencial de ser prácticamente libres de contaminación. Con la cogeneración, las microturbinas pueden ofrecer eficiencias superiores al 80 %, en comparación con muchas presas hidroeléctricas antiguas, que pueden operar con solo el 60 % de eficiencia. Una vez que estas tecnologías estén disponibles comercialmente y logren saturar el mercado, tendrán el potencial de reducir la necesidad de una presa hidroeléctrica, especialmente al combinarse con otras alternativas.

Desventajas

En este momento, las pilas de combustible aún son experimentales (aunque las microturbinas están disponibles comercialmente) y es probable que sigan siendo costosas durante varios años después de su comercialización. Actualmente, las pilas de combustible y las microturbinas dependen principalmente del gas natural, que produce emisiones de gases de efecto invernadero. Si bien las pilas de combustible tienen el potencial de no generar emisiones, el motor de combustión de una microturbina, aunque más eficiente que los métodos convencionales de producción de energía, siempre requerirá una fuente de combustible no renovable. Además de estas desventajas, las dificultades para implementar estas alternativas en proyectos a gran escala limitan su capacidad para reemplazar realmente una central hidroeléctrica.

Costos

Hoy en día, las pilas de combustible más comercializadas cuestan alrededor de 4.500 dólares por kilovatio; en cambio, un generador diésel cuesta entre 800 y 1.500 dólares por kilovatio, y una turbina de gas natural puede costar incluso menos. El elevado coste de capital también frena la adopción generalizada de la cogeneración. Si bien es posible adquirir e instalar una microturbina de 60 kW por menos de 100.000 dólares, integrar una microturbina en una instalación de gran tamaño puede duplicar o incluso triplicar el coste de la instalación y aumentar considerablemente la complejidad del proyecto.

microturbinas

A mediados de la década de 1990, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD) lanzó un Programa de Demostración de Pilas de Combustible que implicó la instalación y operación de plantas de energía de ácido fosfórico de 200 kW en 30 sedes gubernamentales de todo el país. El objetivo de este programa era determinar cómo las pilas de combustible podrían integrarse en la futura estrategia energética del DoD e impulsar la industria de las pilas de combustible. Para el 1 de enero de 2000, la demostración demostró que las plantas de energía de pilas de combustible generaban 91.720 MWh de electricidad y reducían los costos eléctricos y térmicos en 3,6 millones de dólares. La planta instalada en la Base Aérea Edwards de California generó un ahorro neto de 96.000 dólares, que incluyó 122.000 dólares en ahorros eléctricos, 3.000 dólares en ahorros térmicos y 29.000 dólares en costos de gas natural. ^{[ 25 ]}

Para obtener más información sobre el estudio de caso del Programa de Demostración de Celdas de Combustible, visite http://www.dodfuelcell.com/IQPCpaper.pdf o el sitio web de Demostración de Celdas de Combustible del Departamento de Defensa en http://www.dodfuelcell.com .

Dónde puedes obtener ayuda

• Pilas de combustible 2000: http://www.fuelcells.org .
• Artículo de Scientific America "Más allá de las baterías", 23 de diciembre de 1996: http://www.sciam.com/article.cfm?articleID=000103AE-74A1-1C76-9B81809EC588EF21&pageNumber=2&catID=4
• Las revistas técnicas incluyen: Energy Policy, Power Engineering y Renewable Energy World.
• Centro de Investigación Energética Schatz

Véase también

• Red Internacional de Ríos
• Ríos americanos
• Categoría:Microhidroeléctrica
• aprovechando las olas del océano

Referencias