Fuentes de energía

La energía está presente en todo lo que hacemos. Nos permite encender una lámpara, desplazarnos, conservar los alimentos, calentar una vivienda, fabricar productos o comunicarnos a miles de kilómetros de distancia. Sin embargo, antes de llegar a un enchufe, al depósito de un vehículo o a una caldera, esa energía ha tenido que proceder de algún lugar.

Basta con pulsar un interruptor para iluminar una habitación. El gesto apenas dura un segundo, pero detrás de esa luz existe una larga cadena de procesos: captar o extraer un recurso, transformarlo, transportarlo y hacerlo llegar hasta el lugar donde se necesita.

El Sol, el viento, el agua, la materia orgánica, el petróleo, el carbón, el gas natural y el uranio son algunas de las principales fuentes de energía utilizadas por el ser humano. A partir de ellas podemos obtener electricidad, calor, así como producir combustibles que permiten generar energía mecánica y poner en marcha máquinas y medios de transporte .

¿Qué es una fuente de energía?

Una fuente de energía es un recurso, una sustancia o un fenómeno natural que puede aprovecharse para que sea útil. Así, cuando decimos que una instalación ‘produce energía’, utilizamos en realidad una expresión simplificada, dado que ésta no aparece de la nada, sino que se transforma.

Por ejemplo, para producir electricidad se pueden tomar diferentes caminos: los paneles fotovoltaicos la obtienen directamente de la radiación solar, mientras que los aerogeneradores y las centrales hidroeléctricas usan el movimiento, del viento o de la caída del agua,  para mover turbinas que la generan El motor de un vehículo, en cambio, convierte la energía química del combustible en movimiento y calor.

La clasificación más habitual distingue entre dos grandes grupos:

• Fuentes renovables: están disponibles de manera continua o pueden regenerarse a un ritmo compatible con su aprovechamiento. Estas a su vez se dividen en inagotables/ilimitados, si no se gastan a pesar de su uso, como el sol y el viento, y agotable/limitado, si la velocidad de consumo es superior a la de generación, como puede ser el agua o la madera. 
• Fuentes no renovables: proceden de recursos que no se regeneran tras su uso o que necesitan periodos extremadamente largos para volver a formarse.

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De ambas, la energía renovable es la alternativa menos dañina. El objetivo de la transición energética consiste en reducir su impacto al mínimo sostenible.

Renovables

Las fuentes de energía renovables proceden de recursos presentes de forma continua en el entorno o capaces de regenerarse en periodos relativamente cortos. Las principales son:

• Energía solar. Aprovecha la radiación que llega a la Tierra procedente del Sol. La tecnología fotovoltaica transforma directamente la luz en electricidad mediante células instaladas en paneles. La solar térmica utiliza la radiación para producir calor, por ejemplo, para calentar agua en viviendas o instalaciones industriales. También existe la termosolar, que también genera electricidad, pero de otro modo: concentra la radiación solar mediante espejos para producir vapor y mover una turbina.
• Energía eólica. Utiliza la energía cinética de las masas de aire. Cuando el viento mueve las palas de un aerogenerador, el rotor transmite ese movimiento hasta un generador que lo convierte en electricidad. Los parques eólicos pueden instalarse en tierra o en el mar. La producción depende de factores como la velocidad y regularidad del viento, la altura de las máquinas y las características del terreno.
• Energía hidráulica. Aprovecha el movimiento del agua dulce o la diferencia de altura entre dos puntos. En una central hidroeléctrica, el agua almacenada en un embalse o conducida por un canal desciende y mueve una turbina. Algunas centrales son reversibles: bombean agua hacia un depósito elevado cuando hay electricidad disponible y la liberan cuando aumenta la demanda, por lo que funcionan de una manera similar a una gran batería.
• Otras energías marinas. Además de las mareas y las olas, existen tecnologías que aprovechan las corrientes marinas, las diferencias de temperatura entre las capas del océano o los cambios de salinidad entre distintas masas de agua.
• Energía mareomotriz. Utiliza el ascenso y el descenso periódico de las mareas para producir electricidad. No debe confundirse con el conjunto de las energías marinas, ya que constituye solamente una de sus modalidades.
• Energía undimotriz. Intenta captar el movimiento de las olas. Todavía se encuentra menos extendida que la solar, la eólica o la hidráulica debido a sus costes y a la dificultad de instalar y mantener equipos en un medio tan exigente como el océano.
• Energía geotérmica. Procede del calor almacenado en el interior de la Tierra. En determinadas zonas puede utilizarse para producir vapor y generar electricidad. También permite obtener calefacción, agua caliente o energía para procesos industriales. Las bombas de calor geotérmicas aprovechan la temperatura estable del subsuelo para climatizar edificios en invierno y en verano.
• Biomasa. Está formada por materia orgánica de origen vegetal o animal. Restos agrícolas, residuos forestales, estiércol y determinados subproductos industriales pueden transformarse en calor, electricidad, biogás, biometano o combustibles líquidos. Su consideración como renovable depende de que los recursos utilizados puedan regenerarse y se gestionen de forma sostenible.

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La gran fortaleza de éstas reside en su funcionamiento limpio, con emisiones de efecto invernadero prácticamente nulas en su día a día. No obstante, como toda solución a gran escala, su desarrollo implica el uso de materiales, territorio y redes de transporte para llevar la energía a los hogares

Además, cada fuente tiene su propia dinámica. La radiación solar y el viento están disponibles de manera continua, pero recursos como el agua o la biomasa pueden agotarse localmente cuando se utilizan de forma insostenible.

No renovables

Las fuentes de energía no renovables proceden de recursos que no se regeneran tras su uso o que tardan millones de años en formarse. Su ritmo de reposición es insignificante frente a la velocidad con la que se consumen.

Las principales son:

• Carbón. Es un combustible fósil originado a partir de restos de seres vivos transformados durante millones de años. Ha desempeñado un papel central en el desarrollo industrial y todavía se utiliza para producir electricidad y calor. Su combustión genera grandes cantidades de dióxido de carbono, partículas y otros contaminantes atmosféricos.
• Petróleo. Es una mezcla de hidrocarburos que se extrae de yacimientos terrestres o marinos. Después se transporta hasta las refinerías, donde se separa y transforma en distintos productos. La gasolina, el gasóleo, el queroseno o el fuelóleo no son fuentes naturales independientes, sino combustibles obtenidos mediante el refino del petróleo.
• Gas natural. Está compuesto principalmente por metano. Se emplea para generar electricidad y calor, cocinar, climatizar edificios y alimentar procesos industriales. Su combustión suele emitir menos dióxido de carbono que la del carbón para obtener una cantidad similar de energía, pero continúa siendo un combustible fósil.
• Energía nuclear. Se obtiene actualmente mediante la fisión, un proceso en el que el núcleo de determinados átomos se divide y libera una gran cantidad de energía en forma de calor. Ese calor se utiliza para producir vapor, que mueve una turbina conectada a un generador para producir electricidad. El combustible más utilizado es el uranio, un recurso limitado, por lo que la energía nuclear se clasifica como no renovable.

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Durante su funcionamiento, una central nuclear presenta bajas emisiones directas de gases de efecto invernadero en comparación con las instalaciones que queman carbón o gas. Sin embargo, plantea otros retos, como la seguridad, la gestión de los residuos radiactivos, el consumo de agua para refrigeración y el desmantelamiento de las centrales.

Energía primaria y secundaria

Las fuentes también pueden clasificarse según las transformaciones que hayan experimentado.

La energía primaria son las formas naturales y sin convertir de energía que se encuentran en la naturaleza. También conocidas como combustibles originales o no convertidos, son las fuentes iniciales de energía extraídas o cosechadas antes de ser empleadas para generar electricidad, realizar trabajo mecánico o proporcionar calor.La radiación solar, el viento, el agua, el carbón, el petróleo, el gas natural, la biomasa y el uranio forman parte de este grupo.

La energía secundaria es el resultado de transformar una fuente primaria o recursos que sido previamente almacenados o trasformados para facilitar su transporte o utilización. Entre sus ejemplos se encuentran:

• La electricidad.
• La gasolina.
• El gasóleo.
• El queroseno.
• El hidrógeno producido mediante otras fuentes, como el obtenido por del grupo Biotecnología Molecular del área de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Cádiz de subproductos de la industria de los carburantes.

El petróleo es una fuente primaria, pero la gasolina obtenida en una refinería es secundaria. El viento es una fuente primaria, mientras que la electricidad producida por un aerogenerador es una forma secundaria de energía.

En este sentido, el hidrógeno ocupa una posición particular. Aunque es uno de los elementos más abundantes del universo, en la Tierra suele encontrarse combinado con otros elementos y debe separarse mediante procesos que consumen energía. Por eso se considera un vector energético: permite almacenar y transportar energía, pero no constituye por sí solo una fuente primaria.

Ninguna es perfecta

Como señala la Agencia Internacional de la Energía, la idoneidad y la competitividad de cada tecnología dependen de las condiciones locales, la disponibilidad de recursos, los costes y su encaje en el sistema eléctrico. Por ejemplo, la solar resulta especialmente útil en territorios con abundante radiación, como Andalucía. La eólica necesita vientos suficientes y regulares. La hidráulica depende de la disponibilidad de agua y de la orografía. La geotermia está condicionada por las características del subsuelo.

También es necesario observar el ciclo de vida completo de cada tecnología: extracción de materiales, fabricación de equipos, construcción, funcionamiento, mantenimiento y gestión final de las instalaciones.

Por eso, los sistemas energéticos combinan distintas fuentes. El reto consiste en garantizar el suministro y, al mismo tiempo, reducir el uso de recursos limitados, las emisiones y los impactos ambientales. Las energías renovables, el almacenamiento, la mejora de las redes y la eficiencia energética forman parte de esa transformación.