Por Steven Shackell
En 2001, el 86 % de la energía consumida en Estados Unidos provenía de combustibles fósiles, mientras que las fuentes de energía renovables generaban solo el 5,3 %. En 2022, la participación de los combustibles fósiles cayó al 79 %, mientras que las fuentes renovables aumentaron al 13 %, según Statista. A medida que el mundo se enfrenta a los impactos del cambio climático y las emisiones de gases de efecto invernadero, la búsqueda de fuentes de energía alternativas y sustentables se vuelve más importante.
Históricamente, la recolección de energía de combustibles fósiles ha consistido en la extracción de carbón y de petróleo, los que son recursos limitados. Las tecnologías alternativas de recolección de energía son ahora una alternativa prometedora. En este artículo se exploran las diversas formas de métodos alternativos y sustentables de recolección de energía, los que incluyen fuentes familiares como la energía solar, eólica e hidroeléctrica, así como fuentes alternativas prometedoras como la energía geotérmica, de las olas y de las vibraciones.
¿Cómo se recolecta la energía hidroeléctrica?
La energía hidroeléctrica es, por lejos, la fuente de energía renovable más productiva. En 2020, la energía hidroeléctrica produjo más de 4000 teravatios-hora, lo que representa el 17 % de la generación de electricidad a nivel mundial. La energía hidroeléctrica emplea la energía potencial gravitacional del agua para generar electricidad al hacer pasar agua almacenada en una represa por turbinas hidroeléctricas. Para obtener más información sobre cómo funcionan las represas hidroeléctricas, lea nuestro artículo sobre las ventajas de la hidroelectricidad.
Hoy en día, China domina el mercado hidroeléctrico. La energía hidroeléctrica suministra prácticamente el 8 % del consumo total de energía de China, lo que representa prácticamente el 40 % de la capacidad hidroeléctrica mundial, según IEA. La represa hidroeléctrica más grande del mundo, la Represa de las Tres Gargantas, se extiende sobre el río Yangtze en China. Además, prácticamente el 70 % de los proyectos de expansión hidroeléctrica planificados en África subsahariana, el sudeste asiático y América Latina se construirán o financiarán por empresas hidroeléctricas chinas, o serán de su propiedad. En la próxima década, la contribución global de la energía hidroeléctrica a la generación de electricidad renovable seguirá aumentando mucho más allá de su capacidad actual.
Generadores de energía eólica
Los generadores de energía eólica convierten la energía cinética del aire en movimiento en electricidad y pueden existir tanto a escala localizada como a gran escala. La recolección de energía eólica está tan ampliamente adoptada a nivel mundial que representa una mayor producción de energía que los sistemas solares.
Generadores de pequeña escala como el kit de energía eólica Thames Kosmos pueden generar suficiente electricidad para alimentar un LED o cargar una batería pequeña. Mientras tanto, la turbina eólica más grande del mundo, que tiene la altura de un edificio de 50 pisos, acaba de establecer un nuevo récord de energía eólica en un solo día, al generar 384,1 MW. Esta turbina de energía eólica sola generó suficiente energía para casi 170 000 hogares en 24 horas. A nivel mundial, la energía eólica representa la segunda mayor fuente de producción de energía detrás de la energía hidroeléctrica.
Energía solar
Los generadores de energía solar convierten la radiación solar en electricidad CC utilizable. El sol es ahora una popular fuente de electricidad, y es posible encontrar paneles solares instalados sobre techos de edificios comerciales, hogares y en extensos conjuntos independientes. Aunque probablemente sea la fuente renovable más visible para la mayoría de los estadounidenses, la energía solar actualmente ocupa el tercer lugar a nivel mundial entre las fuentes renovables de electricidad.
Celdas solares como la AM-5610CAR-T de Panasonic se pueden utilizar a pequeña escala para generar energía para alimentar pequeños conjuntos de aparatos electrónicos. Estamos más acostumbrados a ver celdas solares combinadas en paneles solares. Luego, esos paneles se pueden conectar a redes solares fotovoltaicas (PV, por sus siglas en inglés) que se pueden ampliar para competir con la generación de energía a partir de combustibles fósiles. Para convertir toda esa energía solar a la red eléctrica hay inversores solares que utilizan semiconductores de potencia como el NTH4L022N120M3S de onsemi.
China es el líder mundial en adopción de energía solar y representa el 37,5 % de la producción mundial, según IEA. China también representa más generación solar que los siete países que le siguen: Estados Unidos, Japón, India, Alemania, Australia, España e Italia.
Recolección de energía geotérmica
La producción de energía geotérmica usa el calor interno de la Tierra para generar electricidad. Las plantas de energía geotérmica bombean agua a gran profundidad, la que se calienta de manera natural, se convierte en vapor y se hace pasar por una turbina de vapor. Este método de recolección de energía emite cantidades mínimas de gases de efecto invernadero, pero está limitado a lugares con actividad geotérmica.
Estados Unidos es líder mundial en producción de energía geotérmica, donde California es el principal estado en recolección de energía geotérmica. La energía geotérmica representa una parte significativa de la demanda total de electricidad en países tan diversos como Islandia, El Salvador, Nueva Zelanda, Kenia y Filipinas. En Islandia, la energía geotérmica cubre más del 90 % de la demanda de calefacción, aunque no mediante la producción de electricidad. Sin embargo, la energía geotérmica no es popular y solo representa el 0,5 % de la generación de electricidad basada en energías renovables a nivel mundial.
Recolección de energía de las mareas y las olas
En los países costeros, la recolección de energía de las olas del océano es una tarea con un horizonte más cercano para la generación de energía renovable. La energía marina, que puede utilizar tanto turbinas submarinas como boyas de marea, registró solo 524 MW de producción en 2022. Francia y Corea del Sur lideraron a nivel mundial, al producir 211 y 256 megavatios, respectivamente.
Sin embargo, la Unión Europea planea aumentar su producción de electricidad a partir de las olas y las mareas a 1 GW en 2030, con la esperanza de alcanzar 40 GW en 2050. Algunos expertos creen que la energía que se genera a partir de las olas y las corrientes de mareas podría abastecer más del 10 % de la demanda mundial de electricidad, pero hay mucha preocupación por que estos dispositivos tengan un impacto negativo en los ecosistemas oceánicos. Otras personas creen que los generadores de electricidad a partir de las olas y las mareas pueden actuar de manera simultánea como microecosistemas para las algas que pueden recolectar CO2 de la atmósfera y los mariscos que limpian los océanos.
La evolución de las energías alternativas
La transición de los combustibles fósiles a fuentes de energía alternativas y sustentables ya está en marcha y el panorama de adopción varía mucho de un país a otro. Los países con abundancia de un recurso (calor geotérmico en Islandia, olas en Francia) desarrollan técnicas que luego se imitan y adoptan en otros lugares. La evolución de los métodos de recolección de energía se puede observar en el compromiso mundial de reducir nuestra dependencia de combustibles fósiles finitos y dañinos para el medio ambiente. En las próximas décadas se observará una mayor adopción de las tecnologías alternativas de recolección de energía, lo que allanará el camino para un futuro energético más sustentable.
