8 de agosto de 2021

Energías Renovables en Argentina

Aprovechamiento de las Energías Renovables en Argentina



Argentina es un país que tiene muchos recursos para el aprovechamiento de las energías renovables, ya sea la energía eólica, la energía solar o los biocombustibles entre otros recursos de menor potencial como la energía geotérmica o la energía de las olas marinas.
Tanto la energía eólica como la energía solar fotovoltaica sus principales aplicaciones son la generación de energía eléctrica para el consumo domiciliario o industrial, en cambio la energía solar térmica puede usarse para el calentamiento de agua sanitaria y de fluidos industriales o en procesos industriales que se necesite calor a altas temperaturas. En el caso de los biocombustibles pueden usarse para generar calor por combustión, en vehículos con motores de combustión interna, para generar energía eléctrica o como materia prima para diversos productos industriales como los bioplásticos, los distintos tipos de materiales sintéticos o algunos tipos de fertilizantes entre otros productos.
En el siguiente mapa de la Argentina puede verse en cada región que recurso renovable puede aprovecharse y mas abajo una explicación de la forma de aprovechamiento y de los usos mas importantes de cada uno de estos recursos.





Mapa del aprovechamiento de las energías renovables en Argentina.



Biocombustibles y Biorecursos.


Generación de Biogás, Bioetanol y Bioaceites.



La producción de biocombustibles y el aprovechamiento de los biorrecursos, tanto gaseosos, como líquidos y sólidos esta teniendo un gran avance debido al cada vez mayor estudio e investigación en este tema para sus aprovechamientos como fuentes de energía, para la fabricación de bioproductos y para mejorar la sustentabilidad ambiental.

En el caso de los biocombustibles de primera generación como el bioetanol del maíz y de la caña
de azúcar o el biodiésel del  aceite de soja o de la colza sus usos principales en la actualidad es para sustituir las importaciones de petróleo necesarias para la producción de combustibles de los vehículos con motores de combustión interna como los vehículos nafteros o los diesel, pero su vida como biocombustible estará seguramente acotada a la vida que tenga este tipo de motorizaciones, ya que seguramente en los próximos años estos motores empezarán a ser reemplazados por los vehículos eléctricos ya que tienen un menor consumo y un menor costo de uso que los autos con motores a combustión.

En mi opinión los biocombustibles que pueden tener una mayor implementación en el futuro son los que se pueden obtener a partir de los residuos orgá
nicos y producir a partir de estos el biogás, el bioetanol, los bioaceites o energía eléctrica y energía térmica.

El Biogás esta formado por una gran variedad de subproductos aprovechables comercialmente y en general esta compuesto por:

1_Metano, entre un 55 a 70% y puede usarse tanto como combustible para la generación de energía o en procesos industriales que se usa hoy en día el gas natural como en la desoxidación del mineral de hierro en la fabricación de acero, u otros procesos de desoxidación de minerales.
2_Dióxido de carbono en un 30 a 45% y puede usarse en procesos industriales como en las soldadoras de acero Mig-Mag, o en la gasificación de las gaseosas, u otros productos comestibles. 
3_Ácidos Sulfhídricos, Sulfúrico, Fosfórico y Sulfuro de Hidrógeno entre otros ácidos en un porcentaje de un 1 o 2%, estos ácidos pueden usarse en una gran cantidad de procesos industriales y en general tienen un alto valor comercial.
4_Compuestos químicos como los silanos que se pueden usar en la industria cosmética.
5_Agua y lodos del biodigestor que se pueden utilizar como fertilizantes con una gran cantidad de nutrientes de gran valor.

Para la producción de biogás se necesita la biodigestión de materia 
orgánica, principalmente del estiercol que se genera en los criaderos de animales de campo como bovinos, porcinos o avícolas, entre otros animales, ya que el resto de los residuos orgánicos que sean de biomasa conviene usarlos en los distintos usos que puede tener la biomasa seca lignocelulósica ya que en general en los biodigestores la materia orgánica que contienen lignina es mas difícil de gasificar. 

El Bioetanol también se puede producir por los métodos de segunda y tercera generación a partir de cualquier tipo de residuo orgánico compuesto por biomasa lignocelulósica que en general es cualquier residuo vegetal como pastos, plantas, maderas, bagazos y malezas, con mayor facilidad y eficiencia que si utilizaríamos el proceso de digestión anaeróbica con la que se fabrica el biogás en los biodigestores. Luego con el bioetanol se produce el etileno (C2H4) y a partir de ahí se pueden fabricar cualquier tipo de compuesto sintético, biopolímeros o bioplásticos como los que se pueden producir actualmente con el etileno que contiene el gas natural.

Para la producción de etanol a partir de la biomasa seca lignocelulósica se necesitan 4,5 Kg de biomasa con un poder calorífico superior de unos 4.500 Kcal/kg para producir un litro de etanol con un poder calorífico superior de 5.630 Kcal/litro, por lo que en el proceso de producción de etanol estamos perdiendo un 70% de la energía de la biomasa. Pero una forma interesante a futuro es las pilas de combustible de carbón sólido, o Direct Carbon Fuel Cell (DCFC) en Inglés, que actualmente están en investigación y tienen eficiencias de funcionamiento del orden de 40%, pero tienen el potencial de poder generar un 70% de la energía de la biomasa en electricidad mas un 15% de calor residual a mediana temperatura que puede aprovecharse en ciclos de calefacción, refrigeración u otros usos domésticos e industriales.

En el caso de la biomasa seca que pueden existir una gran cantidad de residuos aprovechables como los rastrojos de los cultivos cerealeros, los restos de podas urbanas o agrícolas, las malezas indeseables en las actividades agrícolas, los residuos forestales o todos los demás tipos de biomasa seca que pueden existir, los mas probable que convenga usarse en las calderas de vapor de algunas fabricas que utilizan el vapor en sus procesos industriales, en la generación de energía eléctrica distribuida en los propios campos donde pasan redes eléctricas a partir de las pilas de combustibles para biomasa sólida o en la producción de bioetanol de segunda generación y a partir de este la producción del etileno (C2H4) que como dijimos es la materia prima principal para la producción de la mayoría de los productos sintéticos actuales como los biopolímeros y los bioplásticos.

Por lo tanto, aprovechando los residuos orgánicos de las actividades productivas que se realizan hoy en día se pueden generar una gran cantidad de energía eléctrica, calor industrial y bioproductos que tienen un gran valor económico y productivo, y se añade valor a los residuos orgánicos que muchas veces son difíciles y costosos de eliminar sin generar algún tipo de contaminación ambiental, y de esta forma se pueden resolver dos problemas con un mismo proceso como es la eliminación de muchos residuos orgánicos y la generación de energía eléctrica, térmica o de biocombustibles como el biogás o el bioetanol y sus correspondientes aprovechamientos productivos.



Energía Eólica.


Una fuente de energía eléctrica muy importante dada la cantidad de energía 

que se puede producir y por tener costos de producción bajos al día de hoy es la energía eólica sobre todo para su generación en la región patagónica y en las zonas del sur del mar Argentino ya que ahí es donde existen los vientos con mayor velocidad y con mayor capacidad de que se puedan convertir en energía eléctrica a través de los generadores eólicos, y sobre todo como dijimos por ser una tecnología conocida y existente desde hace muchos años y que tiene un costo de producción de energía similar a otras fuentes de energía como los combustibles fósiles o la energía hidráulica.
Uno de los inconvenientes de la energía eólica es que no siempre existe la misma intensidad de viento y no siempre la energía que puede generarse coincide con el consumo de energía eléctrica que se tiene en ese momento por eso es necesario utilizar sistemas que permitan acoplar la producción de este tipo de energía con el consumo eléctrico que se tiene en cada momento; para esto hoy en día se utilizan sobre todo las usinas hidroeléctricas en las cuales cuando hay mucha energía eólica el consumo eléctrico se abastece con estos aerogeneradores mientras las centrales hidráulicas nos son utilizadas y van almacenando en sus diques agua que no es gastada en ese momento y se usa cuando no hay viento para generar energía la energía hidroeléctrica para abastecer el consumo eléctrico que se produce en los momentos en que no hay viento.

Otra forma de acoplar este tipo de generación de energía renovable con el consumo sería utilizando baterías o capacitores eléctricos que almacenen la energía cuando hay mucho viento y abastezcan luego el consumo eléctrico cuando no hay producción de energía eólica pero el costo de estos acumuladores eléctricos todavía es alto para este tipo de aplicación.

En Argentina las regiones mas ventosas están al sur del país, sobre todo en la región patagónica y sobre las aguas del mar Argentino donde también en el futuro podrá seguramente aprovecharse la energía eólica marina u offshore ya que es también una región de mucho viento y de gran capacidad de producción de energía eólica. En este caso deberán usarse generadores eólicos marinos que para grandes profundidades son del tipo flotante y tienen hoy en día un mayor costo que los aerogeneradores terrestres de eje horizontal pero su costo también podrá seguramente reducirse en un futuro y hacer rentable su utilización.



Energía Solar Fotovoltaica y Termoeléctrica.



La energía solar seguramente será la fuente de energía con mayor uso en el

futuro y con un gran auge en el presente debido a la importante baja de precios que ha tenido esta fuente de energía en los últimos años en que se ha igualado prácticamente a las otras fuentes de energía renovables como la energía eólica o la energía hidroeléctrica, y por ejemplo el costo de generación de energía eléctrica promedio en Argentina, sumando las distintas fuentes de generación de electricidad, es de unos 70 u$s/MWh y la energía solar, junto a la energía eólica en la actualidad a nivel mundial tienen un costo similar que ronda entre los 15 y 30 u$s/MWh, además la energía solar presenta un gran potencial de producción de energía, por esto la energía solar será en el futuro la energía renovable mas importante de Argentina y del mundo ya que hay muchos países que no tienen el potencial eólico que tiene la Argentina pero tienen muy buena capacidad para generar energía solar. Como para tener una referencia la energía eólica o bien los vientos que se producen sobre la superficie terrestre se producen a partir de los cambios de temperatura en el aire que genera la irradiación de energía solar por lo tanto la energía eólica se produce a partir de la conversión del calor de la energía solar en energía cinética de la velocidad de los vientos generados en este proceso, por eso la cantidad de energía solar que se puede generar generalmente y sobre todo a nivel mundial es superior a la energía eólica, amen de que igualmente Argentina tiene muy buenos recursos de viento para generar energía eólica y dentro de su superficie continental , sin contar la energía eólica offshore que se podrá generar en algún momento la energía solar que se puede generar en las regiones áridas y semiáridas de nuestro país es aproximadamente el doble de la energía eólica que se puede generar sobre todo en la región patagónica de nuestro país.
En el caso de la energía solar fotovoltaica el panel solar solo
genera energía ante la presencia de la luz solar, o sea, durante el día, no generando energía en la noche o en días nublados, encontrándose con el mismo inconveniente que tiene la energía eólica de no coincidir la hora en que puede producirse energía eléctrica con las horas de su consumo, pero en el caso de la energía solar termoeléctrica se puede almacenar el calor del sol durante el día en sales fundidas a altas temperaturas (entre 500 y 800 ªC) y generar la energía eléctrica por el mecanismo del ciclo de turbina de vapor durante la noche o en los días nublados, pudiendo de esta manera adaptar la producción de energía al consumo eléctrico solo usando estos sistemas de generación de energía solar. 
Por un tema de costos lo mejor en este caso es generar energía solar con paneles fotovoltaicos durante las horas de sol y generar energía eléctrica cuando no hay sol usando este método de centrales solares termoeléctricas con almacenamiento de sales fundidas a altas temperaturas durante la noche o en los días nublados.
Igualmente, gracias al avance y a la disminución de costos producidos en los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica por medio de los distintos tipos de baterías o acumuladores eléctricos, en algunos casos, puede resultar mas conveniente y más económico el almacenamiento de la energía solar generada por los parques solares durante el día en acumuladores eléctricos para abastecer el pico de consumo de energía que se da durante la tarde noche para uso domiciliario. En este caso se usan una cantidad limitada de acumuladores eléctricos, para no aumentar en forma importante el costo total de instalación de los parques solares y poder abastecer el pico de consumo de energía que se da en las horas mencionadas.





Producción Agropecuaria con Sistemas de Riego en las Regiones Semiáridas


Aprovechamiento del agua de lluvia que cae sobre los Parques Solares.




La mayoría de las regiones Argentinas que mejores condiciones de sol tienen para la generación de energía solar son regiones semiáridas y no completamente áridas, pero las cuales con la tecnologías actuales de aprovechamiento del agua para riego no pueden ser totalmente aprovechadas para la producción agropecuaria intensiva debido a la escasez del agua para el riego en dichas regiones.
Una forma de obtener agua extra para el riego en estas zonas es aprovechar el agua de lluvia que caerá sobre las instalaciones de energía solar, recolectandola y regando las zonas aledañas a estas instalaciones de forma de producir un cultivo en forma mas intensiva.
Por ejemplo, si tenemos un lote semiárido de 100 hectáreas es poca la producción agrícola o ganadera que se puede obtener en este lote, pero si en dicho lugar llueve la mitad del agua que tiene que llover para un cultivo intensivo (por ejemplo en el norte de la provincia de Buenos Aires llueve un promedio de 1.000 mm anuales) o sea si en este caso llueven 500 mm anuales la vegetación que produce es pobre y generalmente formada por cardos y espinillos, pero si nosotros ponemos paneles solares en la mitad del lote o sea en 50 hectáreas y recolectamos de alguna forma el agua de la lluvia que cae sobre los paneles solares y regamos las restantes 50 hectáreas tendremos una producción de cualquier tipo de cultivo intensivo en perfectas condiciones, logrando extraer una producción agrícola en estas 50 hectáreas muy superior a la producción que se pueda extraer de las 100 hectáreas semiáridas sin sistemas de riego y además estaremos produciendo una cantidad muy importante de energía solar.
Esta forma de combinar la producción de energía solar y la producción agropecuaria es muy interesante de implementar aquí en Argentina ya que la mayoría de las regiones son semiáridas y no áridas del todo como son las regiones del Noroeste, Cuyo, la Pampa Seca y la Patagonia, pudiéndose aprovechar de una forma muy productiva tanto para la generación de energía solar como para la producción agrícola en muchas regiones de nuestro país.

Además, como la energía eólica o la energía solar que se puede generar en nuestro país es muy superior a la energía eléctrica generada por las centrales hidráulicas (unas 100 veces o mas) el agua que se destina a la generación de electricidad puede destinarse mayormente al riego de las regiones aledañas a las represas hidráulicas existentes en vez de ser utilizada para la generación de electricidad y el agua dulce de la mismas en vez de que terminen escurriendo hacia el mar y desperdiciandose puede ser aprovechada para regar grandes superficies en dichas regiones, sobre todo este caso se da en las regiones del sur de nuestro país donde hay muchos ríos muy caudalosos que se forman por el deshielo de las montañas de la Cordillera de los Andes. Hoy el riego de esta forma esta muy implementado en las provincias de Mendoza y San Juan sobre todo pero también podría ser muy interesante aplicarlo en el resto de las provincias del sur de nuestro país como sería en las cuencas de los ríos de de las provincias de Neuquen, Río Negro, Chubut y Santa Cruz.





Barcos Propulsados a Energía Solar.



Una aplicación muy interesante que tiene la energía solar fotovoltaica es la

de su implementación como fuente de energía en los barcos, ya sean de pequeño o de gran porte, e inclusive para el transporte de grandes cargas interoceánicas como los grandes barcos de cargas actuales. Esto se debe a que en general los barcos tienen un bajo consumo de energía y sobre todo una muy buena relación de energía consumida por tonelada de carga transportada, superior a cualquier otro sistema de transporte como los ferrocarriles, los camiones o los aviones que le permitirá seguramente funcionar exclusivamente con energía solar.

Seguramente los barcos solares comenzarán a fabricarse después que se empiecen a utilizar los barcos propulsados con baterías eléctricas, donde en el futuro seguramente convendrá que a los barcos eléctricos que se están fabricando actualmente se le agregue la mayor cantidad de paneles solares posibles para autoconsumir su propia energía generada y poder disminuir así los costos de la energía comprada para su propulsión a las fuentes de energía eléctrica externas al barco.

En el caso de los barcos interoceánicos de gran porte que tienen una importancia en su uso muy importante ya que transportan la mayoría de las cargas que se exportan o se importan desde Argentina a las otras regiones del mundo, el diseño que yo creo que será mas conveniente para este tipo de barcos solares es hacerlos mas ancho que los barcos convencionales del tipo Panamax o del tipo PostPanamax que son los barcos que podrán pasar por las nuevas exclusas que se están construyendo en el canal de Panamá y que tendrán una profundidad de unos 15 metros y haciendo una estructura de soporte de los paneles solares del barco de forma que pueda agregarse paneles sobre los costados del barco para que el mismo pueda funcionar en forma autónoma durante el día y la noche propulsado exclusivamente con energía solar y que le permitiría como dijimos navegar en forma mas segura sobre zonas de mucha tormenta e inclusive poder navegar en lugares de poca profundidad, lo que permitiría en el caso de Argentina que el barco pueda navegar en zonas río arriba del río Paraná pudiendo llegar en el mejor de los casos hasta la provincias de Chaco y Corrientes o Paraguay.

En ese caso el barco tendrá que cargarse parcialmente en las partes río arriba del río, ya sea de contenedores o cargas a granel como los cereales y luego ir completando la carga del barco hasta llegar a los 15 metros de su calado en zonas mas abajo del río como en Rosario donde podría cargar hasta los 10 o 12 metros o en Buenos Aires o Bahía Blanca donde podría completar la totalidad de la carga y llegar hasta los 15 metros de profundidad.

Esto sería muy importante para estas regiones ya que les permitiría sacar la producción industrial y agropecuaria mas fácilmente lo que significaría un gran avance económico para dichas regiones del norte Argentino, ya que ahora la mercadería debe ser sacada en barcazas hasta las zonas donde puedan ser trasbordadas a barcos transoceánicos de gran calado e impidiendo en muchos casos por las dificultades técnicas o económicas de este tipo de trasbordos un mejor desarrollo económico de dichas regiones.



Los barcos propulsados a energía solar de alta velocidad, o los vehículos navales de efecto suelo también podrán tener una gran implementación en el futuro ya que gracias al aprovechamiento del efecto suelo debajo de la estructura alar porta paneles solares de estas embarcaciones, estos barcos podrán llegar a velocidades superiores a la de los barcos de alta velocidad actuales y además con un marcado menor consumo de combustible por tonelada de carga transportada que los barcos de alta velocidad actuales.