1. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Facultad de ingeniería
IME
Energías Renovables
DHTIC
JUAN CARLOS CARMONA RENDÓN
Miguel Angel Cortes Avendaño

2. Energías Renovables
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3
PROBLEMA DE LA ENERGÍA ................................................................................................................. 4
Energía renovable ........................................................................................................................... 4
Los beneficios de las energías renovables ...................................................................................... 5
TECNOLOGÍA EN LAS ENERGÍAS RENOVABLES.................................................................................... 8
Tecnologías del aprovechamiento de la energía solar .................................................................. 10
Mercado mundial de las energías renovables .................................................................................. 12
Estructura energética en el mundo y en México .............................................................................. 13
CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 14
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 15
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3. ENERGÍA RENOVABLE
INTRODUCCIÓN
En la actualidad los graves problemas ambientales a los que nos enfrentamos
cotidianamente causados por el uso masivo de energías fósiles tales como el
petróleo, gas natural carbón etc.
Es por este motivo la preocupación de buscar nuevas alternativas de energía,
confiables y limpias que no atenten en contra de nuestro bienestar.
Afortunadamente la naturaleza nos ofrece una gran variedad de opciones que no
podemos dejar pasar como la energía solar, eólica, biomasa, geotérmica y
muchas otras.
Desgraciadamente estos tipos de energías limpias no han sido desarrolladas
adecuadamente debido a falta de apoyo gubernamental y al escaso conocimiento
que se tienen de ellas.
La producción de energía se ha vuelto un problema por los altos costos de
producción y que la población va en aumento cada vez más rápido que en años
anteriores, además de que estamos acabando con los recursos que nos brindan la
energía es por eso que, necesitamos buscar/encontrar nuevas energías más
baratas y que los recursos sean casi inagotables.
El motivo de este trabajo es recopilar algunas de las energías renovables que
podrían ser ocupadas en un futuro o ya en la actualidad.
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4. PROBLEMA DE LA ENERGÍA
La energía es una de las problemáticas que definirán el destino de México y el
mundo en el siglo que comienza. Lo que hagamos o dejemos de hacer a partir de
ahora determinará nuestra capacidad para satisfacer los requerimientos
energéticos del país, en el futuro.
Como se sabe las fuentes primarias de energía que dominan en el mundo son los
hidrocarburos. Los países emergentes (China, India, Brasil, México…) y los países
menos desarrollados necesitan para su desarrollo tener acceso pleno a las fuentes
de energía modernas, entendidas estas como electricidad y carburantes. De ahí
que la demanda energética mundial está en continuo aumento a un ritmo de
crecimiento anual del 2%. A medida que crece la población y las economías,
millones de personas en todo el mundo disfrutan de los beneficios de un estilo de
vida que requiere cantidades de energía cada vez mayores. Según la AIE, en su
escenario de referencia, la demanda mundial de petróleo evolucionará de 84
millones de barriles al día en 2005 a 116 millones de barriles diarios en 2030, es
decir se incrementará un 38% más en ese periodo. Lo cual es un reto colosal en
términos de inversiones, en particular en un contexto de declinación de las
reservas y las plataformas de producción de petróleo.
A partir de ese momento la producción disminuirá. Cualquiera que sea la fecha,
para los expertos petroleros del mundo es claro que este recurso está declinando
rápidamente en relación a la escala temporal humana.
Energía renovable
La energía es la fuerza vital de la humanidad; sin ella nuestra vida quedaría sin
movimiento. Gracias a la energía podemos cubrir varias necesidades que como
especie evolutiva se van acrecentando; tales como transportes, alimentos,
combustibles, refrigeración y muchas otras más. Las energías venidas de nuestra
propia naturaleza han demostrado sustentar las distintas economías a través del
tiempo, pero existen energías no renovables que se están agotando por el abuso
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5. que el hombre ejerce sobre ellas, por este motivo desde hace ya algunos años el
propio hombre ha tenido la necesidad de buscar fuentes alternativas de energía.
Existen fuentes de energía llamadas renovables o alternativas las cuales se
caracterizan por que no ocupan recursos finitos, además de que causan menos
impacto ambiental negativo en nuestro entorno. Entre estas energías podemos
citar:
a) Biomasa
b) Termonuclear
c) Eólica
d) Geotérmica
e) Energías oceánicas
Los beneficios de las energías renovables
Reducción de los costos y los riesgos económicos de la energía
Muchas tecnologías de energías renovables, tales como los calentadores solares
de agua o los sistemas de electrificación rural para comunidades aisladas, son las
opciones más económicas para sus usuarios. Su uso les reporta, por tanto,
importantes ahorros de manera directa.
Otras tecnologías de energías renovables, tales como la generación de
electricidad a partir de energía eólica, pueden ser aparentemente más costosas
que las tecnologías convencionales cuando se evalúan de manera aislada. Sin
embargo, al analizar el sistema energético en su conjunto, y al tomar en cuenta no
sólo los costos de la energía sino también los riesgos relacionados con la
variabilidad de dichos costos, se observa que las energías renovables, gracias a
sus riesgos pequeños o nulos, permiten en realidad, en muchos casos, reducir los
costos del sistema.
Mayor acceso a servicios energéticos sustentables en áreas rurales
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6. La provisión de energía es uno de los principales motores para el desarrollo rural,
y las energías renovables son a menudo la mejor opción para proveer de servicios
energéticos a comunidades rurales. En particular, la electrificación rural por
energías renovables es, en muchos casos, una opción más rentable que las
extensiones de la red eléctrica, para el 2.5% de las viviendas del país que no
disponen de acceso a la energía eléctrica.
Mitigación del cambio climático
En México el sector energía contribuye con el 61% de las emisiones de gases de
efecto invernadero, y el país ocupa el lugar número 13 a nivel mundial en cuanto a
sus emisiones de estos gases. El aprovechamiento de las energías renovables, al
desplazar el consumo de combustibles fósiles, constituye una de las principales
estrategias de mitigación del cambio climático a nivel mundial.
Debido a su alta vulnerabilidad ante el cambio climático, nuestro país tiene un
interés particular para promover mecanismos globales de mitigación, y para
pregonar con el ejemplo ante la comunidad internacional. El desarrollo de
proyectos de energías renovables representa además para México una
oportunidad importante de captar recursos internacionales de los mercados de
bonos de carbono.
Las energías renovables pueden contribuir a la protección de bosques y
selvas
El aprovechamiento de las energías renovables puede, en algunos casos,
aumentar el valor económico que proporcionan las selvas y otras zonas ricas en
biodiversidad, y puede por ende aumentar el interés de las poblaciones locales,
dueños y poseedores del bosque por su conservación; al incrementar la
generación de empleo local y la renta forestal. Esto sucede en particular para el
caso de dos tecnologías: los sistemas hidroeléctricos y la bioenergía. Existen
distintas experiencias positivas en el Mundo de cómo los sistemas energéticos
pueden contribuir a la conservación de áreas relevantes por su valor ambiental.
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7. 7

8. TECNOLOGÍA EN LAS ENERGÍAS RENOVABLES
En este apartado se describirá de manera somera las características principales
de las distintas tecnologías para el aprovechamiento de las energías renovables.
Biomasa:
La bioenergía en sus distintas formas se puede aprovechar en aplicaciones
térmicas, para la generación de electricidad o para la producción de
biocombustibles líquidos para transporte.
La biomasa se utiliza además en varias aplicaciones industriales: la energía
contenida en productos de biomasa o derivados de la biomasa tales como el
bagazo de caña, el licor negro, el biogás y distintos residuos agrícolas y
agroindustriales son utilizados en industrias por medio de calderas y otras
tecnologías para la producción de calor y, en algunos casos, electricidad.
Finalmente, la biomasa se utiliza para producir biocombustibles en varios países
encabezados por Brasil, Estados Unidos y Alemania. Los principales
biocombustibles son el bioetanol (alcohol etílico) y el biodiesel. Ambos se pueden
mezclar en proporciones pequeñas (de menos del 10%) con gasolina y diesel,
respectivamente, sin necesidad de hacer adaptaciones en los motores de
vehículos modernos. El bioetanol se puede producir a partir de cultivos de azúcar
(como la caña, la remolacha y el sorgo dulce), cultivos feculentos (como el maíz y
la yuca) y materiales celulósicos. El biodiesel, por su parte, se elabora a partir de
diferentes especies oleaginosas, tales como palma de aceite, piñón o colza.
Energía Termonuclear.
Esta energía es la combinación de energía térmica con energía nuclear, en ésta
fusión se combinan átomos de hidrógeno para formar helio, produciendo
abundante energía en una reacción no contaminante. Otro enfoque que están
estudiando algunos científicos actualmente consiste en que puede compararse al
quemar carbón en un horno. Estos experimentos podrían llegar a algo parecido a
un motor de combustión, en el cual la potencia es generada por una serie de
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9. explosiones. Este método es posiblemente más sencillo, ya que elimina la
necesidad de confinar hidrógeno gaseoso caliente, pero diseñar una máquina que
pueda detonar explosiones termonucleares controladas en rápida sucesión – y
aguantarlas indemne- es un reto de ingeniería que no han abordado todavía.
Así la energía termonuclear se convierte en una posibilidad de energía limpia que
a la vez trae consigo evidencias científicas.
Eólica:
Las turbinas eólicas transforman la energía cinética del viento en energía
mecánica, ya sea para mover directamente una máquina, tal como una bomba de
agua o un molino de granos, o bien para impulsar un generador eléctrico. Las
tecnologías de turbina más comunes en la industria son las de eje horizontal y las
de eje vertical; las primeras resultan más eficientes para aplicaciones industriales
como granjas eólicas ubicadas en zonas rurales con grandes disposiciones de
terreno; sin embargo, para ambientes urbanos las turbinas de eje vertical están
tomando importancia debido a que requieren una menor área de instalación,
generan menos ruido y se pueden acoplar a otros usos como alumbrado público y
anuncios publicitarios.
Geotérmica:
La geotermia o calor de la corteza terrestre se aprovecha por medio de la
perforación de pozos donde se capta a través de tuberías el vapor sobrecalentado
por las cámaras magmáticas para hacer girar una turbina e impulsar un generador
eléctrico o bien para aplicaciones térmicas como calefacción de interiores,
balnearios y procesos industriales o agroindustriales. Existen cinco tipos de
recursos geotérmicos, y cada uno está asociado con tecnologías específicas para
su aprovechamiento: (a) hidrotermales, (b) roca seca caliente, (c) geo
presurizados, (d) marinos y (e) magmáticos. Los primeros son los que se explotan
actualmente en México y en otros países, mientras que los otros cuatro se
encuentran en proceso de investigación y desarrollo; en el caso específico de los
recursos de roca seca caliente, ya existen tecnologías comerciales y se
encuentran en crecimiento.
Los recursos geotérmicos o hidrotermales se dividen a su vez en recursos de alta
o de baja entalpía. Los primeros se pueden utilizar para la generación de
electricidad por su alto contenido de energía calorífica, mientras que los segundos
se utilizan normalmente sólo para aplicaciones térmicas.
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10. Energías oceánicas:
De manera esquemática las energías oceánicas se originan a partir del viento, los
cambios de temperatura y densidad de las masas de agua en diferentes regiones
de la Tierra y por las fuerzas de atracción gravitacional entre la Tierra, el Sol y la
Luna, principalmente; por esta diversidad de formas en que encontramos las
energías del mar, se han desarrollado tecnologías para aprovechar cada una de
ellas, mismas que se clasifican de la siguiente manera: energía mareomotriz,
undimotriz, de corrientes marinas y maremotérmicas.
Tecnologías del aprovechamiento de la energía solar
Los recursos energéticos renovables, como ya se comentó son afortunadamente
muy abundantes en el planeta. Solo como un ejemplo de la abundancia de las
fuentes de ER, baste decir que la energía solar recibida cada 10 días sobre la
Tierra equivale a todas las reservas conocidas de petróleo, carbón y gas.
¿Cómo se aprovecha la energía solar? Empecemos diciendo que la energía solar
es energía electromagnética emitida por nuestra estrella más cercana: el Sol, que
al interaccionar con la materia dicha energía es transformada en otras formas de
energía. Existen varios mecanismos naturales que transforman a la energía solar
en alguna otra forma de energía útil para el ser humano. Entre esos mecanismos
se encuentran los físicos, los químicos y los biológicos. Por razones de espacio, a
continuación se presentarán sólo algunas de las tecnologías que aprovechan
estos mecanismos para satisfacer necesidades energéticas humanas y que hoy
en día son comerciales.
Tecnologías fotovoltaicas
De las tecnologías solares, la fotovoltaica es en la actualidad la que tiene el más
rápido crecimiento. Esta tecnología está basada en las celdas solares. Como se
sabe, la forma más común de las celdas solares se basa en el efecto fotovoltaico,
en el cual la luz que incide sobre un dispositivo semiconductor de dos capas
produce una diferencia del foto-voltaje o del potencial entre las capas. Este voltaje
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11. es capaz de conducir una corriente a través de un circuito externo de modo de
producir trabajo útil.
Tecnologías de Calentadores Solares Agua
Otra tecnología solar que está muy desarrollada y cuenta con una industria
ampliamente establecida a nivel mundial y que también se encuentra en rápido
crecimiento es la de los captadores solares para el calentamiento de agua para
uso doméstico. Existen varios diseños de captadores solar: los planos, los de
tubos evacuados, los de concentración solar. En todos ellos la energía solar es
captada en una superficie absorbente que transfiere el calor a un fluido,
típicamente agua.
Potencia Eléctrica Termo solar
Finalmente, presentaremos las tecnologías termo solares para la generación de
electricidad. De todas las tecnologías solares, estas tienen un potencial de
desarrollo muy elevado, de hecho en los últimos años han tenido un rápido
crecimiento. Estas tecnologías están basadas en sistemas ópticos de
concentración solar.
Las plantas de potencia de concentración solar producen potencia eléctrica
transformando la energía solar en energía térmica a alta temperatura. Esta
energía térmica es transferida al bloque de potencia para producir electricidad.
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12. Mercado mundial de las energías renovables
Las tecnologías que aprovechas a las fuentes renovables de energía, en
diversos estados de desarrollo, han estado presentes en la historia de los
seres humanos desde siempre. Sin embargo, con el advenimiento de la
revolución industrial, cuya pieza fundamental fue la máquina de vapor
desarrollado por James Watt en 1774 y que requería para su funcionamiento
un combustible de alta densidad energética como el carbón, las energías
renovables empezaron a ser sustituidas por los hidrocarburos. En las últimas
décadas y debido a las crisis petroleras, la investigación y desarrollo de las
tecnologías que aprovechan a las Fuentes de Energía Renovables se ha
intensificado al punto de generar tecnologías actualmente en estado comercial.
Pero más aún, estos mercados han tenido en los últimos años un crecimiento
realmente explosivo.
Algunos puntos por que se han intensificado el desarrollo de energías
renovables:
El alza de los precios de los hidrocarburos que llegó a 139 USD en Junio del
2008 y que podrían llegar a los 150 dólares por barril o más en los años
venideros.
El mercado mundial de emisiones de CO2 que está en 13 USD la tonelada
de CO2 y en el futuro podría llegar hacia los 40 ó 60 dólares la tonelada.
Las políticas voluntarias de los varios estados (Unión Europea y sus
miembros, Estados Unidos, China, India, Brasil) + iniciativas locales que
crean incentivos especiales para usar tecnologías de FRE.
El progreso acelerado que han tenido las tecnologías de energías
renovables.
La definición de metas de consumo de ER por 73 países/estados/provincias.
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13. Estructura energética en el mundo y en México
El total de consumo de energía que corresponde a los hidrocarburos es del 80.8%,
indicando que son estos el motor del mundo industrializado. A las energías
renovables les corresponde un 12.7%, sin embargo las renovables tradicionales, y
aquí se habla principalmente de leña y de la gran hidráulica sumadas dan el
12.1%, dejando solo para las nuevas energías renovables el 0.6%. Estas últimas
incluyen a la geotermia, al viento, a la solar y la oceánica.
Las tecnologías actuales que aprovechan a las Fuentes de Energía Renovable
pueden ser utilizadas masivamente. Sin embargo, su penetración en la mayoría de
los países y en México en particular, no se ha dado debido a varios factores, entre
ellos a dos: al precio/costo relativamente elevado de las tecnologías y a la
ausencia, hasta hace poco, de políticas de estado que las promueva y las
incentive.
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14. CONCLUSIONES
Por ultimo podemos concluir que las energías alternativas son
indispensables para poder subsistir hoy en día y sin duda en un futuro
no muy lejano, ya que como lo hemos visto los recursos para las
energías fósiles se están agotando con mayor rapidez de lo que se
tenía previsto y que la población está aumentando a un ritmo muy
veloz y la energía es casi imposible hacerla llegar a todos, además de
que con todos las energías conocidas la contaminación ha aumentado
demasiado en los últimos años.
Y es por lo cual se deben aplicar estas energías alternativas con
urgencia, pero desgraciadamente entra una interrogante ¿Se cuenta
con la tecnología y el capital suficiente para adoptar estas energías?
Yo pienso que sí se cuenta con todo eso, pero desafortunadamente
todo eso es ocupado en otras cosas de menos interés, entonces
cuando todo esto sea tratado a fondo y examinar totalmente estas
energías se podrá hacer un cambio realmente.
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15. BIBLIOGRAFÍA
1. ESTRADA GASCA, Claudio A. " Las Energías Renovables: la energía solar y
sus aplicaciones”. Revista Digital Universitaria [en línea]. 1 de octubre 2010,
Vol. 11, No.10 [Consultada: 2 de octubre de 2010].
2. http://perseo.cs.buap.mx/bellatrix/tesis/TES758.pdf
3. http://www.renovables.gob.mx/
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