Energías alternas

[pic 1][pic 2]

Energías Alternas

Introducción

Las energías alternas son parte primordial del futuro energético y son de vital importancia, mas siendo que nos encontramos en el tiempo de cambio de las energías a base de combustibles fósiles, tanto por el bien del planeta como por el agotamiento de ellas.

Existen empresas que comienzan a llevar a cabo este cambio y unas de las piezas claves de este cambio son la cogeneración y las celdas de combustible, de las cuales hablaremos más a fondo más adelante, pero ¿que son las energías alternas?

Algunos las asocian con energías limpias, con energías verdes y engloban desde la solar hasta la mareomotriz, pero Alan Bridgewater y Gill Bridgewater le dan un concepto en su libro “Energías alternativas. Handbook”, ellos dicen que las energías alternas son las fuentes de energía no conectadas a la red eléctrica, energías que no deriven del gas, del petróleo, en pocas palabras, ser auto suficiente, que sean sustentables.

Nosotros nos centraremos en dos sistemas de generación eléctrica que podrían quedar en este concepto.

Desarrollo

Cogeneración

La cogeneración siempre ha estado presente en la industria y en 1992 en México se acepto legalmente como una alternativa para la generación de energía para sector privado, para el año 2009 la capacidad de producción basada en esta energía alterna había crecido en más de 3000MW.

En nuestro país existen alrededor de 15 plantas cogeneradoras, (ninguna en Chihuahua) con el potencial de generar 10,164MW. Pero, ¿Que es la cogeneración?

La cogeneración es el procedimiento que combina dos tipos de energía, la energía eléctrica y la energía térmica, toma los residuos caloríficos producidos por una generación normal y con ello aumente su nivel de eficiencia, llevando a cabo simultáneamente dos procesos de generación que evitan la mayor perdida energética posible; algunos autores dicen que su eficiencia es de entre 25% a un 46% mientras que otros ponen la vara muy en lo alto diciendo que su eficiencia es del 80% y otros que afirman ser del 90%.

El aprovechamiento de la energía se ve cuando se genera electricidad por medio de un dinamo o de un alternador movidos por una turbina o un motor térmico.

La eficiencia de las plantas de cogeneración se mide por medio de los coeficientes “FUE” factor de uso de energía, este coeficiente es el cociente de la energía eléctrica generada, más el calor útil, entre la energía aportada al motor de combustión interna. También está el RCE, relación entre calor sobre electricidad, que es el cociente entre el calor útil o aprovechable, y la potencia eléctrica generada por el conjunto motor-generador.[pic 3][pic 4]

[pic 5]

Celdas de combustibles

La celda de combustible o también conocida como “pila de combustible” o en ingles nombrada como “fuel cell” se trata de un dispositivo electroquímico, dentro de este existe un flujo continuo de combustible y de oxidante, los cuales a través de una reacción química controlada generan electricidad a un circuito externo de forma directa. De cierto modo es similar a una batería, de ahí que también se le conozca como pila de combustible, pero su diferencia radica en que esta esta diseñada para el reabastecimiento de todos sus insumos consumidos, lo que quiere decir que su vida útil es mayor a la de una batería, además de que en la celda sus electrodos son catalíticos y más estables.

El impacto ambiental que tiene este sistema de energía alterna es mínimo a diferencia de su eficiencia, ya que su obtención de energía esta exenta de proceso térmico o mecánico intermedio, su eficiencia es mayor a la de las maquinas térmicas, las cuales a diferencia de la celda de combustible se encuentran limitadas por la eficiencia del Ciclo de Carnot, la eficiencia de las celdas ronda alrededor del 60% pero es capaz de llegar a la eficiencia del 90% apoyándose en la cogeneración, al usar la energía calorífica que desprende al ser utilizada.[pic 6]

Uno de sus primeros usos fue para vehículos espaciales y estaban basadas en la reacción de hidrogeno y oxígeno, dando como producto agua, que los astronautas podían beber. Aunque en la actualidad, en 2020 se planea comercializar las celdas de combustible, estas serian estacionarias y con una capacidad de generación de hasta 50Gw.

Recientemente estas celdas han sido utilizadas para impulsar los motores de los automóviles de la marca Honda.

Su historia comienza hace dos siglos en 1836 basados en los estudios del suizo Christian Friedrich y el  galés sir William Grove en baterías gaseosas en 1843; como todo en esta vida las celdas también evolucionaron poco a poco para llegar a lo que son hoy, pero al tener varios periodos de olvido por sus dificultades que conllevaban las celdas de combustibles a comparación de otros métodos de generación de energía, la celda solo evoluciono en momentos de escasez energética, como en la crisis de petróleo de 1973 [pic 7]

[pic 8]

Existen diferentes tipos de celdas de combustibles, una de las mas comunes es la “PEM” que significa: membrana de intercambio protónico, en inglés Proton Exchange Membrane. Como se muestra en la imagen cuenta con dos electrodos, el ánodo y cátodo. El electrolito actúa simultáneamente como aislante y conductor protónico y separador de las reacciones que tienen lugar en el cátodo respecto a las que tienen lugar en el ánodo. Debido a lo anterior, los electrones viajan desde el ánodo hasta el cátodo a través de un circuito externo, generando una corriente eléctrica, mientras que los protones lo hacen a través del electrolito. En el cátodo, los electrones, protones y el comburente se reducen, dando lugar a los productos. La reacción es exotérmica y, aunque es espontánea, suele ser muy lenta como para ser operativa sin la presencia de catalizadores.

Fomento de las energías alternas

En el año 2015 vieron la luz algunas leyes creadas para beneficiar y facilitar el uso de las energías alternas, como es el caso de las leyes: LGEEPA, LGCC, LAN, LIE, LAERFTE, reglamento de la ley para el aprovechamiento de energías renovables y el financiamiento de la transición energética y la ley de los órganos reguladores coordinados en materia energética, de las cuales nos interesan particularmente las ultimas 4 las cuales dicen lo siguiente:

LEY DE LA INDUSTRIA ELÉCTRICA (LIE)

...