¿Podemos fabricar energías renovables sin combustibles fósiles?€ €

¿Podemos fabricar energías renovables sin combustibles fósiles?

Para capturar energía de fuentes renovables, necesitamos la tecnología adecuada. Pero la fabricación de paneles solares y turbinas eólicas requiere mucha energía. Desafortunadamente, la energía que se utiliza para fabricar sistemas renovables generalmente proviene de combustibles fósiles. Entonces, ¿podemos producir suficiente electricidad renovable para sostener la industria de las energías renovables? ¿O algunas de nuestras fuentes de energía verde en sí mismas son insostenibles?

La buena noticia es que la industria solar ahora está produciendo más energía de la que consume, aunque solo ha alcanzado este umbral hace relativamente poco tiempo. ^[1]. Se estima que solo desde 2010 ha sido así. A medida que aumente la proporción de energías renovables, esto mejorará. Las fuentes verdes proporcionarán una proporción cada vez mayor de la electricidad necesaria para la construcción de paneles adicionales. Desafortunadamente, la electricidad no es el único tipo de energía que se necesita para que la industria funcione.

El calor representa el 47% del consumo energético mundial. Se informa que casi el 90% de la energía térmica utilizada en la industria proviene de la quema directa de combustibles, el resto se produce mediante electricidad. Parte de esta electricidad será producida por energías renovables, pero la mayoría proviene de combustibles fósiles. Los biocombustibles pueden representar alrededor del 11% del combustible directo utilizado en la industria, pero aún predominan los combustibles fósiles ^[2].

Esto no es sorprendente, ya que rara vez se considera que la industria es verde. La revolución industrial fue iniciada por el carbón, y los combustibles fósiles siguen siendo la fuente de energía para la mayoría de los procesos de alta temperatura. Algunas energías renovables, como las plantas termosolares y geotérmicas, producen calor, pero la mayor parte de la energía renovable se encuentra en forma de electricidad. Ciertamente podemos usar esta electricidad para producir una temperatura alta. Sin embargo, hacerlo es mucho menos eficiente energéticamente que quemar una fuente de combustible directamente y es hasta dos o tres veces más caro. ^[3].

La fabricación de un panel solar implica numerosos procesos de alta temperatura. ^[4]. El componente principal es el silicio, que se extrae del cuarzo. Dejando de lado el costo energético de la operación minera, la fusión del cuarzo requiere temperaturas superiores a 1600 ^oC ^[1]. El proceso de convertir el silicio de una materia prima en un semiconductor funcional requiere el uso de numerosos productos químicos, todos los cuales deben producirse industrialmente. Otros componentes del panel pueden estar hechos de plástico o metales como acero y aluminio, todos los cuales requieren temperaturas muy altas para refinarse.

Es más fácil y económico conseguir estas altas temperaturas con combustibles fósiles, pero ¿podríamos utilizar tecnología solar térmica en su lugar?

La temperatura máxima producida por la energía solar térmica está generalmente en el rango de 80 – 120 ^oC, según el tipo de sistema y la ubicación en la que esté instalado. Generalmente se utilizan para producir agua caliente. La Agencia Internacional de Energía (AIE) ha estimado que el 30% de la demanda de calefacción industrial en Europa podría satisfacerse con estas temperaturas bastante bajas. ^{[2, 3]}.

Otra opción es la planta de energía solar de concentración. Consisten en una serie de espejos que enfocan la luz solar en un área pequeña. Actualmente se utilizan para generar electricidad hirviendo agua, cuyo vapor hace girar una turbina. Las plantas solares de concentración producen temperaturas de hasta 250ºC. ^oC y puede llegar mucho más alto. Por lo general, no producen suficiente calor para hacer metal o fundir cuarzo, pero un 27% más de los procesos industriales necesitan un calentamiento en el rango de 100-400 ^oC que la IEA cree que podría obtenerse mediante la concentración de plantas solares ^{[2, 3, 5]}.

Esto significa que más de la mitad de toda la demanda de calefacción industrial podría satisfacerse con energía renovable. Desafortunadamente, fundir cuarzo y forjar acero todavía está fuera de su alcance. ^{[3, 5]}. Las temperaturas más altas requerirían el uso de un «horno solar», de los cuales se han construido muchos menos. Teóricamente, estos pueden alcanzar temperaturas de hasta 3500 ° C. ^[6]. Los hornos solares funcionan con principios similares a los de la planta de concentración, aunque con una intensidad mucho mayor. Esta tecnología es antigua, se cree que Arquímedes utilizó una serie de espejos para prender fuego a los barcos romanos en la antigüedad. A continuación se muestra el horno solar Odeillo en Francia.

Todavía no hay muchos hornos solares en funcionamiento, pero son la mejor opción. El calor producido por un horno sería más que suficiente para alimentar la mayoría de los procesos industriales, incluidos los necesarios para fabricar energía solar fotovoltaica. La tecnología existe, pero eliminar gradualmente los combustibles fósiles en favor de una opción más sostenible no será una solución barata.

Referencias

1. Ciencia popular: los paneles solares ahora producen más electricidad de la que utilizan

2. Instituto de Estudios Ambientales y Energéticos: Energía Solar Térmica para usos industriales.

3. Revista Low Tech: El futuro brillante de las fábricas de energía solar.

4. IEEE Spectrum: la energía solar no siempre es tan verde como crees

5. Agencia Internacional de Energía: Calor solar en procesos industriales

6. Wikipedia: horno solar

Imagen: horno solar Odeillo en Francia

Horno solar Odeillo de H. Zell CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons