Tapia Molina, Liger Arquibardo. Resumen de la energía solar, geotérmica y oceánica.

CENTRO DE ESTUDIOS AVANZADOS DE LAS AMERICAS

DOCTORADO EN: Derecho Marítimo Portuario y Comercio Internacional

ASIGNATURA: Protección del Medio Ambiente y Energías Renovables

CUATRIMESTRE: Quinto

TAREA No: 8

TÍTULO: Realizar un resumen de la energía solar, geotérmica y oceánica.

NOMBRE DEL ALUMNO: Liger Arquibardo Tapia Molina

MATRÍCULA: M20010209427

ASESOR: Dr. Hermelindo Orbe Solís. FECHA: Lunes, 22 de marzo 2021

Introducción

Se denomina Energía Renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen o por ser capaces de regenerarse por medios naturales.

En consideración su grado de desarrollo tecnológico y a su nivel de penetración en la matriz energética de los países, las Energías Renovables se clasifican en Energías Renovables Convencionales y Energías Renovables No Convencionales. Dentro de las primeras se considera a las grandes centrales hidroeléctricas; mientras que dentro de las segundas se ubica a las generadoras eólicas, solares fotovoltaicas, solares térmicas, geotérmicas, mareomotrices, de biomasa y las pequeñas hidroeléctricas. El aprovechamiento de las fuentes de energía renovable por el hombre es muy antiguo. Desde muchos siglos antes de nuestra era, energías renovables como la solar, eólica e hidráulica eran aprovechadas por el hombre en sus actividades domésticas, agrícolas, artesanales y comerciales. Esta situación prevaleció hasta la llegada de la Primera Revolución Industrial del Siglo XVIII, cuando las energías renovables debieron ceder su lugar a los recursos fósiles como el petróleo y el carbón que en ese momento se ofrecían como fuentes energéticas abundantes y baratas. La revolución industrial desencadenó también los cambios sociales y económicos que dieron lugar al posterior desarrollo la gran industria hidroeléctrica considerada hoy como fuente energética renovable convencional.

Desarrollo

La ubicación geográfica del Ecuador, lo convierte en un país privilegiado en lo que a recurso solar se refiere. Esto se debe a que el ángulo de incidencia de la luz solar, es perpendicular a nuestra superficie durante todo el año, situación que no ocurre en otros sitios del planeta, en donde el ángulo de incidencia de la luz solar, varía acorde a las estaciones del año.

Esta ventaja posicional del Ecuador, se traduce en la recepción de una mayor y constante cantidad de radiación solar, misma que varía dentro del territorio nacional únicamente por condiciones climatológicas locales y que varían además de acuerdo a la cercanía o lejanía del Sol. Desde agosto del 2008, el Ecuador cuenta ya con un Atlas de Irradiación Solar, desarrollado por la Corporación para la Investigación Energética, en la que se pueden encontrar datos georreferenciados sobre radiación global, difusa y directa en el Ecuador continental. Este atlas constituye una importante herramienta para la investigación y desarrollo de proyectos en materia de energía solar.

Actividades – Líneas de Trabajo

La CIE, en energía solar trabaja en las siguientes líneas. •Investigación del recurso solar en el país, a través de la elaboración del “Atlas de Radiación Solar del Ecuador”.
Diseño de sistemas de bombeo por medio de energía solar fotovoltaica.
Participación en proyectos de Investigación y Desarrollo aplicado.
Análisis económico–financiero de proyectos con energía solar.

Proyectos.- Atlas de Radiación Solar del Ecuador.

La CIE, dentro de su labor de investigación en el campo de las energías renovables y eficiencia energética para usos productivos y protección ambiental, ha elaborado el “Atlas de Radiación Solar del Ecuador, con fines de generación eléctrica”, para el Consejo Nacional de Electricidad, CONELEC.

Para su elaboración de este documento, La CIE utilizó el modelo CRS (Climatological Solar Radiation Model), desarrollado por el National Renewable Energy Laboratory – NREL de los Estados Unidos.

Luego de un proceso para filtrar los datos del modelo CRS, la Corporación seleccionó aquellos datos que corresponden únicamente al territorio ecuatoriano, exportándolos a una base de datos compatible con la plataforma de trabajo que se escogió, en este caso, un Sistema de Información Geográfica (SIG). El “Atlas de Radiación Solar del Ecuador”, es un documento que consta de 39 mapas, en formato análogo y digital, con una resolución de 1 Km2, además del respectivo software de consulta y la base de datos correspondiente. Contiene información mensual de las radiaciones directa, difusa y global y los promedios anuales en Wh/m2/día.

Contar con esta información, es un insumo para la implementación de procesos productivos tecnológicamente eficientes, en sectores como el agrícola e industrial que aprovecharía la energía solar en sistemas de bombeo, molienda de granos, autoconsumo, iluminación, generación de calor, regulación de temperaturas, etc. todo esto a través de energías limpias y bajo condiciones de ventaja estratégica para nuestro país por su posición geográfica.

Proyecto de bombeo solar para Tanlahua y Rumiucho

Ubicado en las poblaciones de Tanlahua y Rumicucho en la parroquia de San Antonio de Pichincha, este proyecto persigue como objetivo el bombeo de agua para éstas poblaciones a través de la extracción de agua confinada en acuíferos, mediante un sistema hidráulico de bombeo que utiliza energía solar fotovoltaica.

Esto permitirá la extracción y posterior conducción e irrigación de 350 parcelas, 250 de Tanlahua y 100 de Rumicucho. Al mismo tiempo, la generación de energía solar fotovoltaica que se produzca en exceso, servirá para venderla al Sistema Nacional Interconectado. Este proyecto se constituye en un proyecto piloto, que podrá ser replicado en otros sitios del Ecuador. El proyecto se desarrollará con la colaboración del Ministerio de Electricidad y Energía Renovable y con la participación de la comunidad de San Antonio de Pichincha.

ENERGÍA GEOTÉRMICA

La energía geotérmica es una energía renovable que aprovecha el calor del subsuelo para climatizar y obtener agua caliente sanitaria de forma ecológica. Aunque es una de las fuentes de energía renovable menos conocidas, sus efectos son espectaculares de admirar en la naturaleza. Seguro que todos podemos recordar imágenes del volcán Etna en Sicilia en plena erupción, hemos probado alguna vez los efectos relajantes de las aguas termales o bien admirado fumarolas y géiseres, como los del parque de Timanfaya en Lanzarote, por ejemplo.

¿Qué es la energía geotérmica? ¿Qué aplicaciones tiene la energía geotérmica? Se trata de una energía considerada limpia, renovable y altamente eficiente, aplicable tanto en grandes edificios -hospitales, fábricas, oficinas, etc.-, en viviendas e incluso en inmuebles ya construidos.

Suecia fue el primer país europeo en utilizar la energía geotérmica, como consecuencia de la crisis del petróleo de 1979. En otros países como Finlandia, Estados Unidos, Japón, Alemania, Holanda y Francia la geotermia es una energía muy conocida e implantada desde hace décadas.

Las aplicaciones de la geotermia dependen de las características de cada fuente. Los recursos geotérmicos de alta temperatura (superiores a los 100-150ºC) se aprovechan principalmente para la producción de electricidad. Cuando la temperatura del yacimiento no es suficiente para producir energía eléctrica, sus principales aplicaciones son térmicas en los sectores industrial, servicios y residencial. Así, en el caso de temperaturas por debajo de los 100ºC puede hacerse un aprovechamiento directo o a través de bomba de calor geotérmica (calefacción y refrigeración). Por último, cuando se trata de recursos de temperaturas muy bajas (por debajo de los 25ºC), las posibilidades de uso están en la climatización y obtención de agua caliente. Estos niveles de temperatura los tenemos pocos metros debajo de nuestros pies: en España, a 10 metros de profundidad, tenemos unos 17 grados centígrados todo el año debido a la inercia térmica del suelo.

Pero ¿Cómo funciona? Ese calor contenido en el subsuelo es empleado mediante el uso de Bombas de Calor Geotérmicas para caldear en invierno, refrigerar en verano y suministrar agua caliente sanitaria. Por tanto, cede o extrae calor de la tierra, según queramos obtener refrigeración o calefacción, a través de un conjunto de colectores (paneles) enterrados en el subsuelo por los que circula una solución de agua con glicol.

Aunque en principio pueda sorprender, encontramos ejemplos de aplicación de la geotermia incluso en las ciudades, con iniciativas innovadoras y eficientes. Uno de los casos es el de la estación de Pacífico de Metro de Madrid, que será la primera de toda la red de metro capaz de generar su propia energía para la climatización de sus instalaciones a través de un sistema de geotermia. Gracias a ello, esta instalación ahorrará hasta un 75% de energía y reducirá en un 50% sus emisiones de CO₂. Este proyecto puede marcar una tendencia en el suministro energético de Metro y podría implantarse progresivamente en el resto de la red. En resumen, una alternativa interesante para la climatización de todo tipo de instalaciones, edificios y viviendas.

Desarrollo

En el Ecuador.- El Ministerio de Electricidad y Energía Renovable asumió el compromiso de cambio de la Matriz Energética, impulsando el desarrollo de la Energía Geotérmica como un respaldo firme en la generación de electricidad, tarea que delegó a CELEC EP como la entidad encargada del desarrollo de los proyectos geotérmicos en el Ecuador, y a través de la Unidad de Negocio Termopichincha llevar adelante el Proyecto Geotérmico Chachimbiro.

El Proyecto Geotérmico se encuentra en la Etapa de Estudios de Prefactibilidad Avanzada y está  ubicado en el Cantón Urcuqui, Provincia de Imbabura. En junio del 2015,  suscribieron un Acuerdo para la Cooperación Técnica No Reembolsable entre el Gobierno de Ecuador y el Gobierno de Japón, en dos aspectos del proyecto: acompañamiento y asesoría técnica  al equipo de CELEC EP Termopichincha; y, la ejecución de los estudios de prefactibilidad avanzada del proyecto, incluyendo la primera perforación geotérmica en el país. Compromiso asumido por el Gobierno de Japón con el Ecuador a través de la Agencia de Cooperación Internacional de Japón JICA, para el desarrollo de los proyectos geotérmicos en el país.

Estudios geo científicos complementarios del prospecto geotérmico Chachimbiro se desarrolló con éxito

Desde el 26 de mayo al 17 de junio, CELEC EP Termopichincha desarrolló en conjunto con Mitsubishi Materials Techno Corp, la toma de datos de campo para completar los estudios geocientíficos en la zona del prospecto geotérmico Chachimbiro. Esta cooperación marca un hito no solamente dentro del cronograma de avance del proyecto, sino que promueve la transferencia plena de conocimiento y tecnología para jóvenes profesionales ecuatorianos de CELEC EP Termopichincha en el aprovechamiento de la energía geotérmica en nuestro país. La toma de datos se realizó en diferentes campos de las geociencias: geofísica (gravimetría y magnetotelúrica), geoquímica y geología; al constituirse éste en un espacio de entrenamiento por parte de los científicos japoneses de Mitsubishi a nuestro personal.

Previo a esta incursión en campo y paralelamente para efectivizar la transferencia de conocimiento, CELEC EP Termopichincha, adquirió equipos de medición de última tecnología y se encuentra equipando las instalaciones del Laboratorio Químico ubicado en la Central Termoeléctrica  Guangopolo (Quito) para la investigación geo científica, apuntando no solo a atender proyectos nacionales sino a nivel regional. El análisis y la interpretación de los resultados recolectados permitirán obtener un modelo geotérmico conceptual que se orientará a ser la primera perforación geotérmica en el país, para comprobación de las condiciones del reservorio y posteriormente el desarrollo del campo hasta la construcción de la primera planta que genere electricidad gracias a este recurso.

Esta campaña contó con la colaboración de la ciudadanía del cantón Urcuquí que ven en este proyecto de generación eléctrica una oportunidad de dinamismo para la economía local, sin su apoyo no hubiese sido factible recorrer alrededor de 50 kilómetros cuadrados de la zona determinada para el estudio que comprendió 31 puntos de medición magnetotelúrica, 250 puntos para gravimetría y 6 puntos para estudios geoquímicos. Se destaca también el apoyo de las autoridades del cantón y del Ministerio del Ambiente de Imbabura.

El proyecto geotérmico Chachimbiro apunta a ser el primero de este tipo en el país y uno de los primeros en Latinoamérica gracias al compromiso de cambio de la Matriz Energética, tarea asumida por el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable, que impulsa el desarrollo de la Energía Geotérmica como un respaldo firme en la generación de electricidad.

ENERGÍA OCEÁNICA

La energía oceánica es una fuente de energía renovable que se fundamenta en la energía contenida en los océanos. Por lo que se refiere a la energía renovable transportada por las olas del mar, las mareas, las corrientes marinas y las diferencias de temperatura del océano. El movimiento del agua en los océanos del mundo crea un vasto almacén de energía cinética o energía en movimiento. Esta energía se puede aprovechar para generar electricidad.

Energía Undimotriz o Olamotriz.- Es la energía que permite la obtención de electricidad a partir de energía mecánica generada por el movimiento de las olas. Es uno de los tipos de energías renovables más estudiada actualmente, y presenta enormes ventajas frente a otras energías renovables debido a que en ella se presenta una mayor facilidad para predecir condiciones óptimas que permitan la mayor eficiencia en sus procesos.

Energía Maremotérmica o de gradiente térmico.-  Es un tipo de energía renovable que utiliza las diferencias entre las aguas oceánicas profundas, más frías, y las superficiales, más cálidas, para mover una máquina térmica y producir trabajo útil, generalmente en forma de electricidad. Si la diferencia entre la temperatura del fondo del océano y de la superficie es mayor o igual a 20˚C, la cantidad energía térmica oceánica obtenida es sustancial, con un impacto insignificante sobre el medio natural.

Energía de corrientes marinas.- Es un tipo de energía renovable marina en la que se hace uso de la energía cinética del agua en movimiento para accionar turbinas, de manera similar al viento que utilizan las turbinas eólicas. Es mucho más constante que la energía eólica y energía solar.

Energía Mareomotriz.- La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje.

Como un ejemplo de aprovechamiento de la energía oceánica tenemos el siguiente: La central de la Rance es una instalación mareomotriz situada en Francia. Esta planta produce al año 600 millones de kilovatio-hora (kWh), suficiente para cubrir el 45% del consumo eléctrico de toda la Bretaña francesa. Y todo gracias al gran potencial que ofrece la energía de los océanos. Esta central es una prueba patente de cómo las mareas pueden proveer una base de generación de energía que desplace a los combustibles fósiles y a las tecnologías contaminantes que dañan el medio ambiente. La clave reside ahora en desarrollar tecnologías de generación de mareas con poco impacto en la naturaleza y con menores costos de capital y producción.

VENTAJAS DE LA ENERGIA OCEANICA
Auto renovable.
No contaminante.
Silenciosa.
Bajo costo de materia prima.
No concentra población.
Disponible en cualquier clima y época del año.

DESVENTAJAS DE LA ENERGIA OCEANICA
Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero.
Localización puntual.
Dependiente de la amplitud de mareas.
Traslado de energía muy costoso.
Efecto negativo sobre la flora y la fauna. Limitada.

Conclusiones.

El quemado de combustibles de origen fósil (petróleo, gas y carbón) está siendo seriamente cuestionado por sus consecuencias contaminantes, tanto a nivel local (formación de ―smog») cuanto regional (producción de lluvia ácida) y global (incremento del efecto invernadero).

El reemplazo paulatino de estas fuentes de energía por energías limpias (solar, eólica, etc.), contribuirá a atenuar la contaminación, muy especialmente la asociada a la emisión de gases de efecto invernadero. Desde el punto de vista de contaminación atmosférica, las plantas geotérmicas tienen una ventaja inherente sobre las a petróleo y las de carbón, pues no hay combustión de ningún tipo. El agua geotérmica a veces contiene sales y minerales disueltos cuyo tratamiento ulterior puede plantear alguna dificultad.

Por otra parte, estas centrales pueden ocasionar daños en el medio ambiente. Si se libera el agua caliente, puede contaminar térmicamente los ecosistemas, al aumentar su temperatura natural, aunque la reinyección del agua empleada minimiza los posibles riesgos. Asimismo, el agua extraída asciende con sales y otros elementos disueltos que contaminan la atmósfera si no se purifican. En cuanto a las reservas, si bien algunos sitios pueden dar calor durante décadas, también pueden agotarse y enfriarse.

Bibliografía

Turner, J. A. (1999). Un futuro de energía renovable realizable. Ciencias

Nuevas energías renovables: una alternativa energética sustentable para México (análisis y propuesta)  

Transición energética, energías renovables y energía solar de potencia C. A. Estrada Gasca    Renovables, Energías. Energías oceánicas. [En línea] [Citado el: 22 de Agosto de 2016.] http://www.energiasrenovablesinfo.com/energia/oceanica/ .

Tapia Molina, Liger Arquibardo. Resumen de la energía solar, geotérmica y oceánica. México: CEAAMER, 2021. Página varía.