Fotografía cortesía de
DOE/NREL, Bill Timmerman fotógrafo
Módulos FV en tejado del centro médico de una aldea; Calcuta, India.
La idea de aprovechar la energía solar no es novedosa. Fue a partir de
fines de 1970 que se tuvo la tecnología para hacerlo posible. El proceso
básico es simple. Los paneles solares concentran la luz solar que cae
sobre ellos y la convierten en energía. Esto se logra de varias maneras y
depende del objetivo; ya sea electricidad para una región o agua
caliente para una piscina. El mayor obstáculo de la energía solar es el
precio de la instalación. El equipo solar cuesta mucho más que un equipo
tradicional de energía. Lleva muchos años de uso ver que la inversión
valió la pena. A pesar del costo, la energía solar permite que se pueda
complementar la energía en las ciudades. En zonas rurales, donde el
costo del tendido de los cables eléctricos aumenta, la energía solar es
la mejor opción de electricidad.
La energía hidroeléctrica utiliza la energía del agua que cae para
hacer girar turbinas y generar electricidad. La energía que se genera de
esta forma depende del control de un curso de agua, como por ejemplo un
río, a menudo con una presa. La energía hidroeléctrica tiene varias
ventajas. Es casi obvio que es renovable. Los generadores impulsados por
agua no producen emisiones. El flujo de agua, controlado dentro de la
planta hidroeléctrica, determina la cantidad de electricidad producida
para generar la energía necesaria. Aproximadamente el 20% de la
electricidad mundial proviene de esta fuente. Entre los principales
usuarios de la energía hidroeléctrica se encuentran Noruega, Rusia,
China, Canadá, Estados Unidos y Brasil.
Fotografía cortesía de DOE/NREL, Andrew Carlin, fotógrafos operadores de Tracy
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"Biomasa" define casi cualquier residuo vegetal, desperdicio de madera,
desperdicio agrícola y de vertedero de basura, así como también
determinados cultivos que se utilizan como combustible. Estos
desperdicios provienen de industrias como las madereras, la industria de
la construcción, las papeleras; los desperdicios agrícolas provienen
del cultivo de la tierra; e incluso los desperdicios sólidos provienen
de vertederos de basura municipales y el gas metano generado en estos
vertederos. Además, algunos céspedes pueden cultivarse para la obtención
de biocombustibles a partir de la fermentación. En todo el mundo, el
combustible de biomasa, principalmente los productos derivados de la
madera, se quema en forma paralela al carbón en plantas de energía
eléctrica de combustión de carbón. Los biocombustibles representan el
otro uso principal de la biomasa. El etanol puede utilizarse de forma
aislada o como un agregado a la gasolina. La mayoría de los vehículos de
Brasil funcionan con etanol. El biodiesel, hecho de aceite vegetal,
grasa animal y grasa de restaurantes, bien puede reemplazar al
combustible diesel estándar. También puede utilizarse en una mezcla. El
mayor productor y usuario de biodiesel es Alemania.
Aunque al quemase produce dióxido de carbono, el combustible de biomasa
se considera como "carbono neutral". Desde hace millones de años, los
combustibles fósiles liberan CO2 y crean una carga adicional de CO2 en
la atmósfera. El CO2 liberado por la combustión de la biomasa es
absorbido por las plantas cultivadas para producirlo. Sin embargo, los
combustibles fósiles todavía se utilizan en la producción de combustible
de biomasa que impulsa la maquinaria agrícola y abastece los camiones
cargados con troncos, y se utiliza en otros pasos del proceso. En este
momento, el combustible de biomasa no es verdaderamente carbono neutral.
Aunque, en general, disminuye las emisiones de CO2, que es un paso en
la dirección correcta.
Fotografía cortesía de DOE/NREL, Sandia National Laboratories
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Los pequeños molinos de viento eran frecuentes en todo el mundo hasta
ser reemplazados por los motores de vapor y, posteriormente, por la
electricidad. El interés por las grandes turbinas de viento aumentó a
partir de la crisis del petróleo de 1970. Para 1980 los molinos de
energía eólica, hileras de turbinas, comenzaron a verse en las zonas
rurales de todo el mundo. Entre los principales usuarios de la energía
eólica se encuentran Alemania, Estados Unidos, Dinamarca y España, e
India y China como prometedores usuarios de la energía eólica.
Las gigantes turbinas de viento generan energía cuando el viento hace
girar sus enormes paletas. Las paletas están conectadas a un generador
que produce electricidad. Los grandes parques eólicos pueden cumplir con
las necesidades básicas de energía de una empresa de servicios
públicos. Los parques eólicos más pequeños y los molinos de viento
individuales pueden abastecer hogares, antenas parabólicas y bombas de
agua. Tal como ocurre con la energía solar, la construcción de los
parques eólicos requiere una gran inversión inicial que no se amortiza
con rapidez.
La energía geotérmica toma fuentes naturales, tales como aguas termales
y chorros de vapor, y las utiliza para producir electricidad o
suministrar agua caliente a una región. Las plantas de energía
geotérmica envían el vapor que llega a la superficie de la Tierra hacia
turbinas. Las turbinas giran e impulsan generadores que producen
electricidad. La primera planta generadora de energía geotérmica por
vapor se inauguró en Larderello, Italia, en 1904. Esta planta todavía se
encuentra en funcionamiento. Los Estados Unidos, Islandia, Las
Filipinas, El Salvador, Rusia, Kenia y El Tíbet se encuentran entre los
24 países que utilizaron 8,900 megavatios de electricidad generados por
instalaciones geotérmicas en 2005. La calefacción geotérmica directa
utiliza agua caliente de la superficie de la Tierra, como por ejemplo
aguas termales, para calefaccionar hogares y otros edificios. En 2005,
alrededor de 16,000 megavatios de energía provinieron de fuentes
geotérmicas directas, en aproximadamente 72 países.
Fotografía cortesía de DOE/NREL, Joel Renner, NEEL, fotógrafo
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La energía nuclear se presentó como una alternativa para los
combustibles fósiles en 1970. Las plantas realizaban fisiones nucleares
en un entorno controlado, lo que producía energía. Los bajos costos del
combustible equilibraron la inversión financiera necesaria para crear
las plantas de energía nuclear, y esto tenía como consecuencia
electricidad a más bajo costo. A pesar de los graves accidentes en la
planta Three Mile Island en Pensilvania y en Chernobil, Ucrania, la
energía nuclear sigue siendo una fuente viable de energía en muchos
lugares. Las plantas de energía nuclear suministran el 16% de la energía
del mundo en 70 países. Son una fuente importante de energía para
países sin muchos recursos de combustibles fósiles. Francia y Japón
tienen programas particularmente activos de energía nuclear. Las plantas
ahora incorporan múltiples sistemas de seguridad para evitar fusiones
del núcleo y la liberación de sustancias radiactivas. Todavía resta
preocupación acerca del desecho del combustible que se consume, que
podría ser utilizado para fabricar armas nucleares.
Fotografía cortesía de Dan Chiras, autor, El nuevo hogar ecológico
Casa solar pasiva, Evergreen, Colorado.
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Una planta de energía mareomotriz captura la energía del flujo de las
mareas que entran y salen de las bahías o estuarios. Una presa especial
denominada presa de contención separa el área de las mareas en cuencas
superiores e inferiores. Las turbinas dentro de la presa de contención
giran a medida que el agua fluye de una cuenca hacia la otra, según la
dirección de la marea. Las turbinas impulsan un generador que, luego,
produce electricidad.
La instalación de una planta mareomotriz es costosa, por lo tanto, la
planta debe ser capaz de generar energía suficiente como para que la
inversión valga la pena. Esto sucede únicamente cuando hay una
diferencia de al menos 5 m (16 pies) entre la marea alta y la baja.
Cualquier diferencia menor no genera la energía suficiente como para que
la planta mareomotriz resulte viable desde el punto de vista
financiero. Sólo aproximadamente 40 lugares en todo el mundo cumplen con
estos criterios. La planta mareomotriz más conocida es La Rance Station
en Bretaña, Francia. Entre otros lugares se encuentran la Planta
Annapolis Royal en Nueva Escocia, Canadá, y también plantas en Rusia,
China, India y Gales.
Un método inusual para calefaccionar o refrigerar su hogar de un modo
renovable es a través de técnicas de calefacción y refrigeración
pasivas. Este enfoque combina la energía solar con técnicas de diseño y
construcción para calefaccionar un edificio en el invierno y
refrigerarlo en el verano.
Muchas personas creen que el futuro se encuentra en las células de
combustible del hidrógeno, grandes células para plantas de energía y
pequeñas para motores y otras aplicaciones. Las ventajas del hidrógeno
son diversas. La reacción del hidrógeno produce calor, electricidad y
agua, pero no contamina. El hidrógeno es fácil de obtener y puede
generarse a partir de combustibles fósiles o, lo que es más importante,
de combustibles renovables. El hidrógeno es económico y más eficaz que
cualquier tecnología que implique turbinas y mucho más eficaz que la
combustión interna. Sin embargo, en la actualidad, la tecnología de
hidrógeno es más costosa que las fuentes de energía existentes. Todavía
no se conoce la instalación real de los sistemas para controlar las
temperaturas y para fabricar las células de combustible en tamaños
aprovechables. Estos temas deben estar resueltos antes de que las
células de combustible del hidrógeno comiencen a reemplazar a otras
fuentes de energía.
La fusión nuclear es una fuente de energía que todavía está en etapa
experimental. Pero, ¿qué es exactamente la fusión? La fusión suministra
energía al sol y a las estrellas. Cuatro núcleos de hidrógeno (protones)
se unen entre sí y forman núcleos de helio (dos protones y dos
neutrones), junto con algunas otras partículas. Una reacción de fusión
libera grandes cantidades de energía. La bomba de hidrógeno utiliza la
fusión en un entorno no controlado. Los científicos han estado
trabajando para controlar y aprovechar la reacción de fusión para
producir energía. En una reacción de fusión controlada, los materiales
radiactivos están presentes únicamente durante un corto lapso de tiempo.
Los residuos se descomponen rápidamente y nada permanece durante mucho
tiempo. Además, los residuos no pueden utilizarse para fabricar armas.
La ventaja de la fusión es que ésta es limpia y que el hidrógeno
necesario para abastecer las reacciones es fácil de obtener. El gran
problema de la fusión es que para que funcione, la reacción debe tener
mayor temperatura que el interior del sol. El calor debe estar contenido
para que la fusión resulte una fuente de energía útil.
El futuro lejano
Desde hace mucho tiempo, los investigadores vienen especulando con
otros tipos de energía renovable. Un método propuesto obtiene la energía
solar de satélites especiales del espacio, por sobre el clima y la
rotación de la Tierra. Satélites accionados por energía solar recogerían
la energía solar, la convertirían en electricidad y la enviarían de
vuelta a la Tierra. Este concepto se ha analizado durante 30 años, pero
los costos y la disponibilidad de otros recursos energéticos renovables
han retrasado el desarrollo. Otra teoría propone obtener grandes
cantidades de energía de la rotación de los agujeros negros.
Las moléculas se encuentran en constante 
