Energías fotovoltaica y eólica: ventajas y desventajas
Por
Conrado Moreno Figueredo*
Análisis comparativo de las dos fuentes renovables de energía con mayor crecimiento
Las dos fuentes renovables de energía con mayor crecimiento en los últimos años son la solar fotovoltaica y la eólica.
La capacidad renovable global instalada en 2013 fue de 1600 GW, lo que representó
26% del total de la potencia instalada en el mundo y 22 % de la producción de electricidad mundial. |
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La hidroenergía tuvo una participación de 16,4 %, la eólica 2,9 %, la biomasa
1,8 %, la fotovoltaica 0,7 % y otras (geotérmica, marina y otras) 0,4 % (Fig. 1).
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Fig. 1. Capacidad instalada de fuentes renovables de energía.
Fuente: Irena.
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La energía eólica, en lo que respecta a capacidad en parques eólicos instalados en el 2014, llegó a 360 000 MW con un crecimiento anual de 18 a 81 % entre 2010 y 2014
(Tabla 1). Las razones para este desarrollo año tras año son las ventajas económicas de la energía eólica y el incremento de su competitividad con respecto a otras fuentes productoras de electricidad, así como la presión mundial para disminuir emisiones contaminantes con tecnologías limpias (como la eólica), con el fin de mitigar el cambio climático y la contaminación atmosférica. El costo nivelado promedio de la electricidad generada en parques eólicos terrestres es el más bajo en comparación con otras fuentes de energía productoras de electricidad, encontrándose entre 0,06 y 0,09 USD/kWh en dependencia de la región. Los mejores proyectos han llegado hasta 0,05 USD/kWh sin apoyo financiero. Igualmente, los costos de instalación han decrecido, encontrándose entre 1280 y 2990 USD/kW. Los precios de las turbinas eólicas en los países desarrollados han descendido 30%.
Tabla 1. Capacidad instalada de energía eólica

La energía solar fotovoltaica ha continuado su crecimiento, acumulando 179 GW en el 2014 y un crecimiento de 360 % entre 2010 y 2014 (Tabla 2).
Tabla 2. Capacidad instalada de energía solar fotovoltaica

Las razones son variadas, el precio del módulo fotovoltaico en el 2014 fue 75 % más bajo que en el 2009; entre 2010 y 2014 los costos de instalación a las redes eléctricas han descendido desde 295 hasta 65 % en dependencia de la región. El costo nivelado de la potencia instalada conectada a la red ha caído a la mitad en cuatro años. El costo nivelado de la electricidad se mueve en el 2014 entre 0,11-0,28 USD/kWh, con disminuciones de
–49 % en el 2010 hasta –58 % en el 2014.
Además de estos aspectos que hacen muy competitivas estas dos fuentes de energía, se le añaden otras ventajas, y por supuesto también presentan desventajas que hay que tener en cuenta en cualquier proyecto.
Energía eólica
La energía eólica es la generada por el viento y puede ser aprovechada para el bombeo de agua o la producción de electricidad. Actualmente es una fuente renovable de energía con una alta razón de crecimiento anual mantenido, y representa ya una gran parte de la producción eléctrica. La energía eólica tiene mucho potencial aún sin explotar, fundamentalmente en los países en desarrollo.
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La energía eólica representa ya una gran parte
de la producción eléctrica mundial.
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El aprovechamiento de la energía cinética del viento es considerada una tecnología madura para la generación eléctrica, y comercialmente se encuentran disponibles aerogeneradores desde 0,5 hasta 5 MW, aunque los de 1,5 MW dominan el mercado en estos momentos.
Ventajas
La energía eólica presenta varias ventajas, entre las que se pueden destacar las siguientes:
• Tiene un impacto medioambiental mínimo al no emitir sustancias tóxicas o gases, por lo tanto no causa contaminación del aire, el agua y el suelo, lo que significa que no contribuye al efecto invernadero y al calentamiento global.
• Como toda fuente renovable de energía es una energía limpia al no consumir combustibles fósiles, ni producir dióxido de carbono (CO2), ni emisiones atmosféricas, ni residuos contaminantes.
• La producción de energía eólica no presenta ninguna ocurrencia sobre las características fisicoquímicas del suelo, ya que no emite ninguna sustancia que afecte su calidad.
• La utilización del suelo es mínima, por lo que su uso se ve muy poco limitado y puede convivir con otros usos como ganadería, cultivos no altos como maíz, tomate, ají, arroz, vegetales, etc.
• Al ser el viento una fuente propia de cada región, no se agota, es abundante y por tanto renovable, y garantiza la independencia energética pues nadie puede apropiarse de ella.
• Como se ha expuesto anteriormente, es una de las fuentes más baratas.
• La operación de un sistema eólico es muy barata y simple en comparación con los grupos electrógenos y otras fuentes convencionales. El sistema no requiere mayor mantenimiento, aparte de una revisión periódica de las baterías cuando el sistema las usa, y una limpieza de las aspas en épocas secas.
• Los proyectos de energía eólica se pueden construir en plazos relativamente rápidos.
Desventajas
Como toda fuente de energía, la eólica también tiene sus desventajas:
• Su primera gran desventaja es la baja densidad del aire que influye sobre la energía producida, por lo que se necesitan máquinas grandes, lo que conlleva el alto costo de las máquinas eólicas.
• En proyectos aislados se requiere de un sistema de almacenamiento de la energía generada, para poder disponer de energía cuando no haya suficiente viento.
• Alto costo inicial en comparación con plantas que emplean combustibles fósiles: un proyecto eólico tiene un costo inicial algo mayor para similar producción energética.
• Es una opción factible y rentable solo en sitios con suficiente viento, por lo que se necesitan estudios previos del viento cuando se trata de proyectos de parques eólicos. Esto encarece los proyectos. Si el viento no reúne determinadas condiciones, el parque eólico no se puede desarrollar. En el caso de pequeños aerogeneradores no se realizan estudios de medición, y basta con estimaciones de la velocidad del viento.
• Produce un impacto visual inevitable, ya que por sus características precisa de emplazamientos físicos que obviamente evidencian la presencia de las máquinas en cerros, colinas y litorales.
• El ruido producido por el giro del rotor puede molestar si no se cumplen determinadas medidas que lo atenuen o eviten.
• Si se ubican en zonas con paso de aves pueden haber afectaciones por mortandad de las mismas.
Energía solar fotovoltaica
El Sol es una fuente de energía limpia, inagotable y gratuita. La transformación de energía solar en energía térmica o eléctrica puede realizarse en el propio lugar de consumo, sin tener que transportarse ni depender de otras infraestructuras. La energía del Sol es un recurso de uso universal; por lo tanto, no se debe pagar por utilizar esta energía. Sin embargo, es importante recordar que para realizar la transformación de energía solar en energía eléctrica se necesita de un sistema fotovoltaico apropiado. La utilización de energía solar con tecnología fotovoltaica, convierte la energía solar en energía eléctrica mediante celdas fotovoltaicas, construidas principalmente de silicio que reacciona con la luz.
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La energía solar fotovoltaica es una de
las aplicaciones prácticas con más futuro.
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La energía solar fotovoltaica es una de las aplicaciones prácticas con más futuro, principalmente dentro del marco urbano para reducir la emisión de gases contaminantes y disminuir la dependencia de los combustibles fósiles. Los materiales, el diseño y la instalación son los costos de un sistema solar fotovoltaico, ya que no requiere ningún combustible para su funcionamiento y los costos de mantenimiento son muy bajos, a diferencia de los sistemas convencionales de generación de electricidad.
Ventajas
La energía solar fotovoltaica presenta varias ventajas, entre las que se pueden destacar las siguientes:
• Al ser una energía tomada directamente del Sol, no emplea combustible fósil, lo cual implica que económicamente en el largo plazo estos sistemas son más viables y estables.
• La recuperación de la inversión se realiza en un corto plazo con respecto a su vida útil
(20 años).
• Impacto ambiental prácticamente nulo.
• Es un recurso abundante e inagotable.
• Al generar energía sin que exista un proceso de combustión, desde el punto de vista medioambiental es un procedimiento muy favorable por ser limpio y no producir contaminación.
• No produce ningún ruido molesto cuando opera debido a que no posee partes móviles ni movimientos mecánicos.
• Tiene una vida útil larga (más de 20 años).
• El mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos es simple y barato.
• La instalación de los sistemas fotovoltaicos individuales es simple, rápida y no requiere de equipos complejos como grúas ni de transportes especiales.
• Se puede instalar sobre techos y azoteas, lo que contribuye a optimizar espacios.
• Sus costos han ido disminuyendo en los últimos años y se pronostica que continúen dicha tendencia.
Desventajas
Como toda fuente de energía, la fotovoltacia también tiene sus desventajas:
• Necesitan gran cantidad de terreno para una instalación, el cual no puede combinarse con otros usos. Por ello, se recomienda instalarlos en terrenos que no tengan asignados otros usos, como la agricultura, la ganadería, etc.
• Las cantidades de potencia y energía que se pueden obtener de un sistema fotovoltaico aislado están limitadas por la capacidad de generación y almacenamiento de los equipos instalados, especialmente de los módulos y las baterías, y por la disponibilidad del recurso solar.
• El tiempo de instalación de un grupo electrógeno es menor que el de un sistema fotovoltaico.
• Los sistemas fotovoltaicos no producen humo; sin embargo, durante el proceso de carga las baterías liberan hidrógeno al ambiente en cantidades moderadas.
• La contaminación ambiental provocada a lo largo de su ciclo de vida (desde la producción de la celda hasta la instalación del sistema), es considerable con respecto a otras fuentes renovables de energía. Aun así, resulta mucho menor si se compara con otras tecnologías convencionales.
• En los sistemas aislados, el derrame ocasional de la solución de ácido sulfúrico de las baterías puede representar un peligro para las personas y el suelo.
• La energía solar disponible en el medio es variable y depende de las condiciones atmosféricas.
* Doctor en Ciencias Técnicas. Vicepresidente de la Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA). Profesor Titular del Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER), La Habana, Cuba.
e-mail: conrado@ceter.cujae.edu.cu
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