La selección de energías renovables, que a menudo también se denominan energías regenerativas, es significativamente mayor. Por ejemplo, se pueden utilizar energía solar y eólica, energía hidroeléctrica, energía oceánica, bioenergía y energía geotérmica. Los pellets, las astillas de madera y, en el sentido más amplio, los troncos pertenecen a las energías regenerativas, ya que su suministro es inagotable o se renueva constantemente. La constante expansión de las energías renovables aumenta así la sostenibilidad.
En primer lugar, es importante distinguir entre fuentes de energía fósiles y renovables. Los combustibles fósiles incluyen petróleo, lignito, hulla y gas natural. Estos son recursos finitos. Además, está la energía nuclear, que también requiere materias primas.
Por supuesto, existen diferencias considerables entre las energías regenerativas individuales, incluso en los posibles usos. Los hogares privados, así como las empresas y las autoridades, utilizan con mayor frecuencia sistemas que generan electricidad a partir de energía solar.
Energía solar
El término solar térmica significa el uso térmico de la energía solar para generar calor. Esto juega un papel importante en la transición de calor planificada. Si al menos una parte de la cantidad de calor requerida, que se utiliza para la producción de agua caliente y sobre todo para calefacción, entre otras cosas, se obtiene con esta tecnología, esto contribuye a la protección del clima y aumenta su propia seguridad de costos, ya que aquí - a diferencia de los combustibles fósiles - no hay aumentos ni fluctuaciones de precios.
Los colectores solares se utilizan para calentar el agua. También es posible configurar un sistema de apoyo a la calefacción solar. De esta manera, una proporción significativamente mayor del requerimiento de calor es autosuficiente.
También es posible instalar un sistema de calefacción solar, que cubre hasta el 80 por ciento del requerimiento de calor por año. Sin embargo, es significativamente más complejo. Un aislamiento térmico óptimo y un requisito de calefacción reducido son requisitos básicos aquí . Además, es necesario un gran acumulador de calor estacional, ya que la energía térmica se genera principalmente en los meses de verano, pero no se utiliza entonces
Fotovoltaica
La energía solar puede ser cosechada con la ayuda de sistemas fotovoltaicos. Convierte la luz en energía eléctrica. La parte más importante de un sistema de este tipo son los módulos solares en los que se integran las células solares. Muy a menudo se montan en tejados y representan una fuente de corriente continua.Un inversor solar es necesario en la conversión de corriente continua en energía eléctrica. La red eléctrica absorbe el exceso de energía cuando es necesario. Si se produce muy poca energía, el resto se extrae de la red eléctrica. Los sistemas con acumuladores de batería son especialmente efectivos, ya que la energía se puede almacenar aquí cuando el sol es intenso y se puede recuperar más tarde, por ejemplo, por la noche. Sin embargo, los sistemas fotovoltaicos y solares térmicos no se encuentran entre los sistemas más baratos, pero se amortizan relativamente rápido durante su larga vida útil.
Energía hidroeléctrica
La energía renovable también incluye la energía hidroeléctrica . El agua es inagotable. Con la ayuda de los rayos del sol, se evapora sobre el mar y luego vuelve a caer a la tierra como precipitación.
Plantas de almacenamiento por bombeo
Las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo son una forma de utilizar el agua para generar energía. Aquí, el agua se bombea a un depósito por encima de la planta de energía en los momentos en que se requiere poca electricidad y el agua se drena nuevamente en los momentos de mayor carga. Impulsa turbinas que generan electricidad.
Plantas de osmosis
Las centrales eléctricas de ósmosis se pueden construir en las desembocaduras de los ríos . Deberían obtener energía de las diferencias en la concentración de sal entre el agua de río y de mar.
Plantas de energía mareomotriz
Las centrales mareomotrices ofrecen otra forma de generar electricidad a partir del agua. Solían construirse utilizando el método de construcción de presas, pero hoy en día utilizan el método de construcción de flujo entrante. En ambas variantes, las turbinas de agua se mueven en dos direcciones de flujo. Las plantas de energía mareomotriz en forma de presas se construyeron muy a menudo en estuarios y bahías marinas donde hay un rango de marea particularmente alto. En las centrales mareomotrices de flujo entrante, las turbinas no están ubicadas en un dique, sino que están unidas a un mástil, lo que les permite orientarse libremente. Las plantas de energía mareomotriz también tienen serias desventajas, ya que tienen un impacto significativo en el paisaje y la vida silvestre acuática. Dado que la tecnología aún está en pañales, ciertamente se pueden esperar algunas mejoras y optimizaciones a lo largo de los años.
Energía eólica
Para generar energía eólica , se cuenta con las diferencias de presión del aire, que son provocadas por la radiación solar. Estos movimientos de aire llevan consigo energía mecánica. Los vientos son causados por las diferencias de temperatura provocadas por el calentamiento desigual de la superficie terrestre por la radiación solar.
Hay varias formas de utilizar la energía eólica. Esto incluye:
- la construcción de turbinas eólicas (las llamadas turbinas eólicas),
- la propulsión eólica de los veleros y
- otros conceptos nuevos o en desarrollo, como el uso de cometas equipadas con la tecnología adecuada.
- aerogeneradores/turbinas de viento
Con la ayuda de aerogeneradores (turbinas eólicas), la energía eólica se transmite a un eje giratorio, que a su vez impulsa un generador que produce energía eléctrica. En el pasado, se usaban molinos de viento de madera equipados con molinetes para moler el grano. Algunos molinos de viento también podrían estar alineados con el viento.
Barcos
La energía eólica se utiliza para la propulsión de los barcos de vela . Esta tecnología podría volver a utilizarse de forma más amplia, por ejemplo, en barcos de transporte. También se pueden utilizar cometas acrobáticas o rotores Flettner en lugar de las velas tradicionales.
Aerogeneradores (WKA)
Los aerogeneradores , que suelen estar equipados con rotores de tres palas, constituyen la mayor parte del uso de la energía eólica . Su potencia puede variar desde un kilovatio hasta varios megavatios. Las plantas se instalarán tanto en tierra (onshore) como en el mar (offshore).
Aparte de las emisiones para la producción de los componentes individuales de los aerogeneradores, no se producen otras emisiones durante el tiempo de funcionamiento. La amortización energética de la WKA es de pocos meses, mientras que los sistemas producen electricidad durante años.
Existen varias opciones para compensar las fluctuaciones en el suministro eléctrico con aerogeneradores y para garantizar la seguridad del suministro. Esto incluye:
- una combinación con otros sistemas para la generación de energía,
- el uso del almacenamiento de energía,
- la expansión de la red eléctrica y
- más gestión de carga.
Las baterías recargables, el almacenamiento de aire comprimido, el almacenamiento de volante y las centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo se pueden utilizar para almacenar temporalmente el exceso de energía eléctrica. A veces hay altos costos para su construcción. También se podría producir gas renovable combustible a partir del exceso de energía eólica, con lo que se podrían lograr altas capacidades de almacenamiento. Sin embargo, esto daría lugar a pérdidas masivas de energía, por lo que se prefieren los otros métodos.
Biomasa
La biomasa es material renovable de origen biológico. Esto a menudo se puede usar energéticamente y puede estar en forma sólida, líquida o gaseosa. Se compone principalmente de plantas, pero también se le pueden agregar materiales animales y microorganismos. Los combustibles fósiles solían formar parte de la biomasa hasta que se separaron de la biosfera. La turba tiene una etapa intermedia. Dado que la extracción de turba da como resultado emisiones de CO2 y no se vuelve a formar inmediatamente, también se cuenta como depósitos fósiles.
La biomasa contiene sustancias orgánicas, que incluyen celulosa, azúcares, almidón, aceites, grasas y proteínas. También hay componentes inorgánicos como la sal.
Hay diferentes tipos de biomasa . Entre los más importantes
- Madera,
- cultivos y otros cultivos energéticos,
- residuos orgánicos y recortes de césped,
- excremento y
- lodos de depuradora.
Cultivos/cultivos energéticos
Algunos cultivos, que incluyen la caña de azúcar y la remolacha azucarera, entre otros, son ricos en carbohidratos. Los carbohidratos se pueden procesar posteriormente en etanol mediante la fermentación (la llamada fermentación) del ensilado. Esto también se aplica a los cultivos ricos en almidón como el trigo, el centeno y el maíz. Entre otras cosas, se pueden utilizar para producir biocombustibles. La colza es rica en aceites y puede, en principio, utilizarse directamente para alimentar motores diésel, siempre que haya sufrido una adaptación adecuada. Para este propósito, el aceite de colza se procesa adicionalmente en éster metílico de colza.
Biogás
El biogás contiene metano combustible y se puede convertir directamente en electricidad. También es posible el procesamiento a biometano. Esto se puede alimentar a la red de gas natural. La desventaja es que, por lo general, solo la fruta puede fermentarse o procesarse en biogás.
Residuos orgánicos y recortes de césped
En la mayoría de los casos, los desechos biológicos y los recortes de césped de los hogares y los residuos de cultivos se compostan directamente. Aquí, sin embargo, se pierde el contenido de energía. Los residuos se podrían utilizar para producir biogás y los residuos se podrían convertir en abono.
Excremento/lodo
En la ganadería se producen grandes cantidades de estiércol líquido . Esto también se puede utilizar para producir biogás. Las existencias restantes se pueden utilizar como fertilizante.
Plantas de tratamiento de aguas residuales/lodos de depuradora
Grandes cantidades de lodos de depuradora se acumulan en las plantas de tratamiento de aguas residuales . También se puede utilizar para la producción de biogás. Después del procesamiento, los residuos de lodos de depuradora existentes se pueden eliminar mejor. Al mismo tiempo, se evitan las emisiones de metano que dañan el clima.
Energía geotérmica
Como su nombre indica, este proceso extrae calor del suelo. En el sector privado en particular, aquí se utiliza calor a baja temperatura. En el futuro, esto probablemente también se pueda usar directamente para generar energía.
Se hace una distinción aproximada entre los
- la geotermia profunda y la
- energía geotérmica cercana a la superficie.
- energía geotérmica profunda
Con la energía geotérmica profunda, se penetra a grandes profundidades de hasta unos pocos kilómetros. Allí prevalecen temperaturas relativamente altas en las capas. Las plantas de energía geotérmica generalmente pertenecen a las plantas de energía de carga base, por lo que definitivamente pueden reemplazar las plantas de energía nuclear y de carbón. Desafortunadamente, esta tecnología solo se puede utilizar en lugares que cumplen numerosos requisitos especiales.
Con la energía geotérmica cercana a la superficie, se penetran capas con profundidades de hasta unos pocos cientos de metros y se extrae calor de ellas. Dado que las temperaturas suelen estar por debajo del nivel de temperatura requerido para el uso de calor, se utilizan bombas de calor. La energía geotérmica cercana a la superficie se puede implementar en muchos lugares. Ya se está utilizando a gran escala en Suiza, Suecia y muchos otros países.
El exceso de energía también se puede almacenar en el almacenamiento de calor estacional. Las capas naturales que contienen agua, como los acuíferos, son adecuadas para esto. Si la temperatura promedio en el tanque de almacenamiento corresponde aproximadamente a la temperatura ambiente natural a la profundidad respectiva, las pérdidas de calor son pequeñas, incluso sin un aislamiento especial.
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