Expertos VIU | Dr. Eduardo Collado Fernández. Energías renovables: ¿Qué son? ¿Cómo generarlas? y ¿Cómo podemos aprovecharlas para pagar menos en la cuenta de electricidad?

La transición energética de fuentes contaminantes y finitas a fuentes renovables y no contaminantes, es un proceso indispensable e ineludible en el que gran parte del mundo se encuentra inmerso, pero que sin embargo aún no termina de tener un impacto a gran escala sobre el consumidor final: el ciudadano a pie. Si además tenemos en cuenta que el encarecimiento exponencial de la factura de la luz, es una de las mayores preocupaciones de las economías domésticas, resulta lógico interesarse por la posibilidad de realizar instalaciones de energías renovables en nuestras viviendas particulares, como una forma no solo de realizar un consumo eléctrico más sostenible, sino además como una manera de abaratar el recibo eléctrico a fin de mes. Para conocer más acerca de la naturaleza de las energías renovables, cómo funcionan y qué necesitamos para poder disfrutar de ellas en casa, nos pusimos en contacto con el Dr. Eduardo Collado Fernández, doctor ingeniero y docente del Máster Oficial en Energías Renovables de VIU. El Dr. Collado Fernández tiene más de 30 años de experiencia profesional en el Sector Eléctrico en empresas de Endesa, en trabajos de gestión y técnicos y cuenta con un amplio expertise en energías renovables, ocupando el cargo de Presidente de la Asociación de la Industria Fotovoltaica (ASIF), desde Marzo de 2012.

¿Cómo funciona la generación de energía de fuentes renovables?

Es una pregunta compleja, ya que existen gran cantidad de fuentes de energías renovables. Se denomina “energías renovables” a aquellas fuentes energéticas basadas en la utilización del sol, el viento, el agua o la biomasa vegetal o animal, entre otras. Se caracterizan por no utilizar combustibles fósiles, como sucede con las energías convencionales, sino recursos capaces de renovarse ilimitadamente. Su impacto ambiental es de menor magnitud dado que además de no emplear recursos finitos, no generan contaminantes.

Como ejemplo de energías renovables, tenemos la energía eólica, la solar (térmica y fotovoltaica), la biomasa, el biogás, los biocombustibles, los pequeños aprovechamientos hidroeléctricos y la geotermia entre otros

La energía eólica hace referencia a aquellas tecnologías y aplicaciones en que se aprovecha la energía cinética del viento, convirtiéndola a energía mecánica o eléctrica. Existen dos tipos principales de máquinas que aprovechan la energía contenida en el viento: los molinos, que se utilizan fundamentalmente para bombeo mecánico de agua (algo muy común en el campo), y los aerogeneradores, equipos especialmente diseñados para producir electricidad.

Energía solar, es la que, mediante conversión de calor o electricidad, se aprovecha de la radiación proveniente del sol, se puede transformar en electricidad de dos maneras:

• Energía solar térmica: utiliza la energía del sol para producir calor. La transformación se realiza mediante el empleo de colectores térmicos. Su principal componente es el captador, por el cual circula un fluido que absorbe la energía radiada del sol, es muy utilizada para la obtención de agua caliente sanitaria en las viviendas.
• Energía solar fotovoltaica: utiliza la otra parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir electricidad. Basada en el efecto fotoeléctrico, la transformación se realiza por medio de células o módulos fotovoltaicos, que son semiconductores sensibles a la luz solar que provocan una circulación de corriente eléctrica entre sus 2 caras y es la principal energía utilizada actualmente en autoconsumos eléctricos en las viviendas entre otros.

Se denomina “biomasa” a toda porción orgánica proveniente de las plantas, los animales y de diversas actividades humanas. El término “biomasa” abarca una variada serie de fuentes energéticas: desde la simple combustión de la leña para calefacción hasta las plantas térmicas para producir electricidad, usando como combustible residuos forestales, agrícolas, ganaderos o incluso “cultivos energéticos”, pasando por el biogás de los vertederos o lodos de depuradoras, hasta los biocombustibles. Cualquier tipo de biomasa proviene de la reacción de la fotosíntesis vegetal, que sintetiza sustancias orgánicas a partir del CO2 del aire y de otras sustancias simples, aprovechando la energía del sol.

El Biogás, aunque también sea biomasa, es un producto gaseoso, que se refiere en general a la mezcla constituida por metano y dióxido de carbono, con pequeñas proporciones de hidrógeno, nitrógeno y sulfuro de hidrógeno. El porcentaje de metano lo caracteriza como combustible con poder calorífico apto para la combustión en generadores que producen energía eléctrica.

Se entiende por “biocombustibles” al bioetanol, biodiesel y hasta el biogás producidos a partir de materias primas de origen agropecuario, agroindustrial o desechos orgánicos. Además de emplearse como combustibles para producir energía eléctrica, se los incorpora como parte de combustibles convencionales.

En cuanto a los pequeños Aprovechamientos Hidroeléctricos. la fuente hidroeléctrica consiste en la conversión de la energía cinética y potencial gravitatoria del agua, en energía mecánica que finalmente es transformada en eléctrica. Técnicamente esta fuente contempla tanto a los aprovechamientos llamados “de acumulación” (agua embalsada por una presa) como a los denominados "de paso" (o de agua fluyente), aunque los pequeños aprovechamientos se encuadran, en su mayoría, en esta última modalidad. La generación de energía a partir de una corriente de agua es la fuente de energía renovable más usada en el mundo para generar electricidad, aunque sea difícil utilizarla directamente en hogares particulares.

Finalmente, entendemos por energía geotérmica a aquella que, aprovechando el calor que se puede extraer de la corteza terrestre, se transforma en energía eléctrica o en calor para uso humano o procesos industriales o agrícolas. Es muy útil en viviendas particulares para ser utilizada para suelo radiante.

¿Cuáles son los materiales necesarios para generar electricidad de fuentes renovables en un hogar particular?

De todas las energías renovables citadas anteriormente, lo más habitual es que se instale la energía solar fotovoltaica, debido a su modularidad y a la capacidad de aprovechar una superficie de la vivienda (el tejado), para colocar los módulos fotovoltaicos. También serían aptas las energías renovables térmicas para poder quemar en calderas, así como la energía geotérmica como elemento de intercambio de calor. El caso de la energía mini eólica estaría un poco más restringido debido al ruido que realiza el aerogenerador en su funcionamiento.

Por lo tanto, lo más normal sería colocar módulos fotovoltaicos en el tejado, que junto con inversores o convertidores (para pasar de energía eléctrica producida en corriente continua a corriente alterna), conectemos así nuestros consumos habituales, pudiendo seguir conectados a la red eléctrica, con el consiguiente ahorro de energía comprada a la comercializadora al autoconsumir nuestra propia energía eléctrica y poder vender los excedentes que tengamos, cuando no estemos consumiendo más de lo que seamos capaces de producir con nuestra instalación fotovoltaica. Una opción añadida sería poner baterías de acumulación, aumentando con ello nuestro autoconsumo, evitando aun más el pago a la empresa eléctrica.

Una opción que se está poniendo de moda por su gran ahorro, sería combinar la energía solar fotovoltaica con una instalación de aerotermia. La aerotermia es un sistema de climatización calificado como renovable, que permite, mediante el intercambio de calor, obtener energía del aire para convertirla en calefacción, refrigeración o agua caliente mediante un solo equipo. Este sistema de climatización es el más eficiente del mercado ya que permite extraer hasta el 75% de la energía del aire. La aerotermia engloba todos los sistemas que permiten extraer energía del aire, siendo el más utilizado el que consta de una bomba de calor aire-agua que nos permite calentar o enfriar el agua de nuestra vivienda. El único consumo eléctrico requerido es para hacer funcionar el motor del compresor, el cual por cada kWh que utiliza, es capaz de generar entre 3 y 4 kWh de energía calorífica, que combinado con una instalación fotovoltaica la hace aún más eficiente.

Una duda que surge frecuentemente a la hora de plantearse la instalación de paneles solares para autoconsumo (o turbinas eólicas en algunos casos) es el de la disponibilidad en caso de estar nublado/sin viento (o durante la noche en el caso de la energía solar) ¿Se puede acumular la energía generada para ser usada cuando su fuente no está presente para generar electricidad ‘en tiempo real’? ¿Es posible ser independiente eléctricamente mediante el autoconsumo a partir de fuentes renovables?

Por supuesto que es posible, el problema todavía es el coste de las baterías como medio de acumulación de energía, pero cada vez empieza a ser más rentable su utilización, ya que las energías más desarrolladas que son la fotovoltaica y la eólica como se ha dicho no son gestionables y su mejor integración en los consumos sería mucho mejor con medios de acumulación.

También es posible ser independiente de la red eléctrica, pero si tenemos al alcance dicha red, es mucho más interesante por seguridad estar conectados a la red, para tener más seguridad de suministro ante averías, y para no necesitar elementos de acumulación grandes, ya que de momento encarecen el coste de la energía eléctrica consumida.

¿Son las energías renovables una solución efectiva a la electrificación de zonas rurales / aisladas?

La electrificación rural mediante energía solar y eólica sólo presenta ventajas, frente al sistema tradicional de generadores con gasoil, ya que es más barato, más limpio y sencillo. La combinación de ambas tecnologías asegura un óptimo suministro de energía. Incluso se puede optar por un tipo de instalación más fiable y versátil conectando un aerogenerador o una microturbina a la instalación solar fotovoltaica, haciendo con ello una instalación mucho más gestionable. Son de mucha utilidad en instalaciones de riego.

Actualmente existen ejemplos como el de Islandia, donde casi el 100% de su electricidad proviene de fuentes renovables ¿Es posible cubrir la demanda actual de un país como España con electricidad de fuentes renovables?

Es posible, el problema es el coste y el tiempo necesario para realizarlo, ya que no todos los países disponen de la gran cantidad de energías renovables que dispone Islandia, sobre todo geotérmica.

En España al igual que el resto de los países de la Unión Europea, estamos inmersos en una Transición Energética, evaluados a través del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC). Los objetivos recogidos en el PNIEC se alinean con los fijados por el Consejo Europeo de 10 y 11 de diciembre de 2020, en el que se acordó la reducción de emisiones de la Unión Europea de, al menos, un 55 % en 2030, respecto a los niveles de 1990, con la pretensión de alcanzar la neutralidad climática en la Unión en 2050, conforme a los objetivos de París.

El PNIEC 2021-2030 identifica objetivos y adopta medidas en las cinco dimensiones de la Unión de la Energía: la descarbonización, incluidas las energías renovables; la eficiencia energética; la seguridad energética; el mercado interior de la energía y la investigación, innovación y competitividad.

Según el Gobierno español, las medidas contempladas en el PNIEC permitirán alcanzar los siguientes resultados en 2030:

• Reducción de un 23% de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) respecto a 1990.
• Incremento hasta un 42% de renovables sobre el uso final de la energía.
• Mejora de la eficiencia energética en un 39,5%.
• Incremento hasta un 74% de energía renovable en la generación eléctrica (con objetivos del 100% para 2050).
• Entre otras medidas, se prevé el impulso de la instalación de potencia de producción de origen renovable, el cese total de la actividad de centrales de carbón como máximo en 2030; el impulso de las tecnologías de almacenamiento, así como del coche eléctrico y del uso de biocarburantes.