Todas las fuentes renovables de energía presentan la característica común de no generar emisiones contaminantes durante su aprovechamiento energético, aunque sí puedan producirse estas emisiones durante la fabricación de algunos de los componentes encargados de captar la energía (en general, en cantidades similares a las emitidas en la fabricación de los equipos necesarios para el aprovechamiento energético de las fuentes fósiles), por lo que se puede afirmar que el aprovechamiento energético de las fuentes renovables de energía es mucho más respetuoso con el medio ambiente que el de las fuentes fósiles. Además, una característica socialmente muy importante es que las tecnologías para el aprovechamiento energético de las fuentes renovables son generadoras de empleo a nivel local.

Entre las diferentes fuentes renovables de energía, se pueden citar las siguientes:

Biomasa.
Energía aerotérmica
Energía eólica.
Energía geotérmica.
Energía hidráulica.
Energía geotérmica.
Energía marina.
Energía solar.

Estas fuentes presentan también otra serie de características comunes, como son el tener una distribución geográfica más uniforme que las fuentes fósiles, poseer una densidad energética baja y en muchos casos que su suministro es intermitente o estacional.

El aprovechamiento de las energías marinas (aprovechamiento del gradiente térmico del agua en mares y océanos, de la energía de las olas y de la energía de las mareas) es inexistente en España en la actualidad, aunque muy probablemente se produzca su despegue en el transcurso de este siglo.

Aunque la tecnología necesaria para el aprovechamiento de la energía geotérmica puede ser considerada clásica, la presencia de yacimientos geotérmicos en España puede calificarse de ocasional (excepto en las Islas Canarias), por tanto, su contribución potencial al abastecimiento energético es muy escasa.

Sin embargo, en la actualidad está aumentando rápidamente el uso de la llamada energía geotérmica superficial, consistente en la extracción de energía de las capas superficiales del terreno mediante una bomba de calor; el calor extraído de estas capas superficiales del terreno se repone, sobre todo, por efecto de la energía solar incidente sobre el suelo y en menor medida por la transferencia de calor desde el núcleo central de la Tierra.

También se ha generalizado, para climatización y preparación de agua caliente sanitaria, el uso de bombas de calor que utilizan como foco frío el aire exterior (energía aerotérmica) o bien masas de agua subterráneas o superficiales (energía hidrotérmica).

Energía solar fotovoltaica

El componente básico de la tecnología fotovoltaica es la célula fotovoltaica. La energía solar fotovoltaica se basa en la utilización de estas células que, por efecto fotovoltaico, genera corriente eléctrica cuando encima de ellas incide la radiación solar.

Habitualmente en las instalaciones hay unas necesidades energéticas que se pueden extender durante las veintidós horas del día. A no ser que se tenga acceso a la red eléctrica será necesario algún tipo de sistema de almacenamiento de la energía eléctrica producida.

Tipos de instalaciones fotovoltaicas

La clasificación más usual es la que agrupa las instalaciones fotovoltaicas dentro de dos categorías, en función de si están o no conectadas a la red de distribución eléctrica.

1. Energía Solar Fotovoltaica para Viviendas Aisladas.

La energía eléctrica producida se utiliza para pequeños consumos, situados en el mismo lugar (o muy cerca) de la instalación.

En estas aplicaciones, con el objetivo de poder disponer de electricidad durante la noche o en períodos de poca insolación, se hace necesario la acumulación de energía eléctrica, generalmente mediante baterías o acumuladores.

Estos sistemas deben dimensionarse adecuadamente para poder satisfacer la totalidad de las necesidades energéticas, a menos que se disponga de un sistema de soporte convencional , por ejemplo, un grupo electrógeno alimentado con combustibles fósiles.

En los sistemas fotovoltaicos autónomos, se recomienda el uso de receptores eléctricos (electrodomésticos, lámparas, bombas etc) de bajo consumo y alto rendimiento, de modo que así se pueda reducir, el dimensionado de los componentes del sistema.

De manera general existen los siguientes subsistemas utilizados con esta tecnología:

Subsistema de Captación: constituido por el panel fotovoltaico, el cual tiene como objetivo convertir la radiación solar que incide sobre él en electricidad. Está integrado por un conjunto de células fotovoltaicas que se conectan en serie y paralelo con el propósito de conseguir unos determinados niveles de tensión e intensidad eléctrica.
Subsistema de almacenamiento: su objetivo es almacenar la energía eléctrica generada que no es utilizada por el consumidor. Está constituido por baterías conectadas en serie o en paralelo.
Subsistema de Regulación: evita que las baterías reciban más energía que la máxima de que estas son capaces de almacenar y prevenir las sobrecargas que agotarían en exceso la carga de las mismas.
Subsistema Convertidor de Corriente: es el encargado de adaptar la energía producida por el panel fotovoltaico o almacenada en las baterías, que es de tipo continuo, al tipo de energía continua o alterna. En caso de que la carga requiera consumir corriente alterna, y convertidor consiste en un inversor, éste transforma la tensión y la intensidad continuas en tensión y corriente alternas.

Principales Aplicaciones de los Sistemas Autónomos

En estas instalaciones, la energía eléctrica producida se utiliza para pequeños consumos, situados en el mismo lugar o en las cercanías de la instalación. Las aplicaciones más comunes son:

Electrificación de Viviendas Alejadas de la Red Eléctrica.
Aplicaciones Agrícolas y Ganaderas: bombeo de agua, sistemas de riego, iluminación en invernaderos y granjas …
Sistemas de Depuración de Aguas.

2. Instalaciones o Sistemas Conectados a Red Eléctrica.

En estas instalaciones, una fracción o la totalidad de la energía eléctrica producida se entrega a la red eléctrica.

En este tipo de instalaciones no es necesario, por tanto, vincular el dimensionado de la instalación fotovoltaica en el consumo estimado de la instalación eléctrica que ha de alimentar.

Una instalación fotovoltaica conectada a la red eléctrica tiene menos componentes que una instalación autónoma, debido, fundamentalmente, a que no es necesario un sistema de almacenamiento de energía (baterías) ni, en consecuencia, de un regulador.

A estas dos funciones las realiza un inversor de corriente directa a corriente alterna especialmente diseñado para esta aplicación.

Principales Aplicaciones de los Sistemas Conectados a Red Eléctrica

En estas instalaciones, la energía eléctrica generada por los módulos fotovoltaicos pasa directamente al inversor, que la transforma y entrega como corriente alterna, en la red.

Se distinguen dos aplicaciones:

Centrales Fotovoltaicas: toda la energía producida se inyecta a la red eléctrica.
Sistemas Integrados en Edificios. La energía producida satisface una parte de la demanda eléctrica del edificio en las horas de mayor consumo y la energía sobrante en las horas de menor consumo se vierte a la red eléctrica. Por la noche o en las épocas de poca insolación, siempre que la producción fotovoltaica sea inferior a la demanda de electricidad, la red eléctrica suministra la diferencia.

En algunos casos los paneles fotovoltaicos pueden llegar a sustituir una parte de los elementos de construcción del edificio, originando un ahorro adicional. Este tipo de instalaciones tienen como objetivo el aprovechamiento de posibilidades arquitectónicas que ofrecen las azoteas y las fachadas para poder instalar captadores fotovoltaicos y reducir – total o parcialmente – de este modo, comprar energía a las redes eléctricas convencionales.

La energía que puede inyectar un sistema fotovoltaico conectado a red (SFCR) depende principalmente de la potencia conectada (Wp) y de la radiación que cae sobre la superficie de los módulos, es decir, dos sistemas con la misma potencia instalada pero ubicados en latitudes diferentes (por ejemplo Alemania y España) generan diferentes cantidades de energía.