Energía, su acumulación y uso final


En el mundo actual la electricidad se ha hecho imprescindible las 24 horas del día, con sus variaciones en la demanda en dependencia del lugar y el momento.

El petróleo, el gas natural y el carbón mineral son portadores energéticos que han acumulado la energía solar durante millones de años, aunque también pudieran ser valorados como materias primas valiosas para la fabricación de numerosos productos.
 

Desgraciadamente, como el período de su formación es tan largo, no se pueden
considerar sustancias renovables.

Salvar el mundo y el futuro desde el punto de vista energético, pasa necesariamente
por el aprovechamiento de las fuentes renovables de energía.

También la biomasa es energía solar acumulada y si se explota correctamente,
es renovable. Y lo más importante, no cambia el equilibrio térmico del planeta, pues su ciclo de renovación es muy rápido (continuamente la biomasa absorbe energía y entrega energía; absorbe CO2 y entrega CO2). Con los residuales agropecuarios se puede generar electricidad durante las 24 horas del día.

De la misma forma, el agua de los ríos y embalses pueden ser portadores de la energía solar acumulada (por el ciclo natural del agua), en este caso llamada energía hidráulica.
Si se crean determinadas condiciones, esta energía hidráulica se puede convertir en energía eléctrica las 24 horas del día, y en la cantidad requerida en dependencia de las necesidades.

El problema se complica cuando se necesita producir energía eléctrica directamente
con la radiación solar (energía solar fotovoltaica) o con el viento (energía eólica).

La variabilidad e intermitencia de esas fuentes es determinante en sistemas locales aislados, donde una sola nube, por ejemplo, puede hacer disminuir casi instantáneamente la generación de electricidad en 90%. También un sistema aislado con un generador eólico es muy sensible a la variación del viento, si no dispone de acumulación.

Sin embargo, estos aspectos negativos pueden ser disminuidos en un sistema de generación distribuida acoplado a una red, o sea, con muchos puntos de generación convenientemente separados, tanto eólicos como fotovoltaicos, ya que pueden tener diferentes velocidades de viento y de intensidades de radiación, pero entre todos, se compensan. Un sistema bien diseñado puede producir una generación de electricidad continua (aunque de valor variable), e inclusive, predecible con 24 o 48 horas de anticipación.

Pero esto no es suficiente. En todo sistema de suministro de electricidad, como la demanda es tan variable, es necesaria la acumulación del portador energético para
poder generar la electricidad requerida en cada momento. Si el sistema se basa en hidrocarburos, los mismos son en sí acumuladores de energía; igual sucede con la biomasa y el agua elevada. Pero si se trata de la radiación solar y el viento, resulta necesario buscar otro tipo de acumulación.

Un método es mediante el uso de baterías eléctricas. En este momento ya se utilizan
con éxito en sistemas aislados fotovoltaicos y(o) eólicos, e inclusive para sistemas de respaldo eléctrico en sustitución de plantas diésel, en aquellos lugares donde no deben haber interrupciones del fluido eléctrico.

Otro método de acumulación es mediante la producción de hidrógeno. El hidrógeno
puede utilizarse tanto como combustible en el transporte, como en procesos térmicos: calor industrial, cocción de alimentos, etcétera.

Se puede predecir que, con los avances de la ciencia y la técnica, el uso del hidrógeno como portador acumulador de energía, tanto para la producción de electricidad para usos industriales, comerciales, sociales y domésticos, así como para el transporte eléctrico, será algo habitual en los próximos años.

Otro método de acumulación de electricidad pudiera ser mediante instalaciones hidroacumuladoras.

Las hidroacumuladoras ya se utilizan en sistemas de producción de electricidad, como las plantas electronucleares. Este método consiste en aprovechar la electricidad sobrante para bombear agua a tanques, estanques o embalses situados en niveles superiores, y generar electricidad en turbinas hidráulicas con esa misma agua, en los momentos en que se requiera. Esta es también una forma de resolver la intermitencia por muy brusca que esta sea. Sería provechoso realizar un estudio técnico económico del posible uso de hidroacumuladoras con sistemas fotovoltaicos y eólicos, en dependencia del tamaño de la red.

Es interesante reconocer que los métodos de acumulación mencionados pudieran también ser económicamente positivos, aun en sistemas de generación de electricidad con hidrocarburos, con el objetivo de hacerlos más eficientes y disminuir los efectos negativos de la diferencia de consumo durante el transcurso del día, o sea, en los picos eléctricos; y a la vez, aminorar la necesidad de tener una potencia instalada muy alta, para usarla solamente en pocas horas.

En todo sistema energético, la acumulación es necesaria para lograr su estabilidad, seguridad y eficiencia. En un sistema basado en el aprovechamiento de las fuentes renovables de energía, dicha acumulación es imprescindible.

Sin embargo, para lograr esto se deben cambiar dos conceptos: en primer lugar, el
de «necesidad de electricidad» por el de «necesidad de energía». Y en segundo lugar,
el de «necesidad de energía según el portador energético», por el de «necesidad de energía según el uso final».

Si se conoce la necesidad de energía por uso final, puede cambiar el concepto de acumulación de energía. No se trata de almacenar energía para producir electricidad cuando sea necesaria, sino la de almacenar energía para satisfacer una necesidad
cuando haga falta. O sea, si necesito calor, puedo almacenar calor, si necesito frío,
puedo almacenar frío, si necesito agua, puedo almacenar agua a determinada altura.
En cada caso es necesario analizar la necesidad energética por uso final, y no por
el portador energético. De esta forma, el sistema se puede hacer mucho más eficiente.