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Energía Hidráulica: Es conocida como energía hidroeléctrica, es aquella energía alternativa que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinéticas y potenciales de la corriente del agua, saltos de agua o mareas, ya sea mediante molinos o presas, por ejemplo.

Esta electricidad se obtiene en las centrales hidroeléctricas, las cuales embalsan agua de los ríos en presas y esta es liberada de forma controlada, haciendo que mueva una turbina y generando electricidad.

Además del cuidado del medio ambiente, esta energía ofrece muchas ventajas, entre ellas destacan que:

Forma parte de los tipos de energía renovable y, como tal, es inagotable, aunque sí quedarnos sin lugares adecuados para construir este tipo de centrales.

-Es energía limpia, no contaminante. No produce gases, ni emisiones tóxicas.

-Es segura, ya que el único combustible que se utiliza en la producción de energía eléctrica con este tipo de procedimiento es el agua.

-Es flexible, ya que se puede producir electricidad según demanda al poder regular el agua de las presas, produciendo más o menos en función de las necesidades.

Capacidad instalada del tipo de energía hidráulica: Según la potencia instalada, las centrales hidroeléctricas pueden ser:

Centrales hidroeléctricas de gran potencia:

-Más de 10MW de potencia eléctrica.

-Minicentrales hidráulicas: entre 1MW y 10MW.

-Microcentrales hidráulicas: menos de 1MW de potencia.

De entre todas ellas, la tecnología de las minicentrales hidráulicas es la forma más respetuosa con el medioambiente que se conoce para la producción de electricidad, como informa la Asociación de Empresas de Energías Renovables (APPA) en base a los estudios de Análisis de Ciclo de Vida (ACV) realizados para distintas tecnologías.

Elaboración de un esquema en donde se identifique cada parte del sistema y la función que tiene para generar energia

- Costos globales

Costo de inversión y factores que lo afectan: Básicamente, hay dos grupos principales de costos de inversión en proyectos de energía hidroeléctrica:

a) los costes de construcción civil, que normalmente son los mayores costos del proyecto de energía hidroeléctrica.

b) el costo de los equipos electromecánicos para la transformación de la energía.

Los costos de inversión incluyen los costos de planificación, análisis de impacto ambiental, concesión de licencias, la mitigación de la pesca y vida silvestre, la mitigación de recreación, mitigación histórica y arqueológica, y monitoreo de la calidad del agua.

Los costos de construcción civil siguen la tendencia de los precios del país donde el proyecto se va a desarrollar.

Costos de operación y mantenimiento (O&M): Una vez construidas y puestas en funcionamiento, las centrales hidroeléctricas por lo general requieren muy poco mantenimiento y los costos de operación se puede mantener bajos, ya que las plantas hidroeléctricas no tienen los costos recurrentes en cuanto a combustibles. Los costos de O&M se dan generalmente como un porcentaje del costo de inversión por kW.

Los costes de clausura: las plantas hidroeléctricas rara vez están fuera de servicio por lo que es muy difícil encontrar información sobre los costes de desmantelamiento. Una alternativa a la clausura es renovación de licencias y operación del proyecto continuo.

De acuerdo con las condiciones que requiere la implementación de la energía seleccionada, el estudiante debe mencionar en que zona de Colombia, la misma podría ser implementada y mencionar si existen proyectos de tal naturaleza.

Actualmente, en Colombia existen alrededor de 43 hidroeléctricas en la cuenca del río Magdalena, de las cuales 33 están en operación.

Top de 5 beneficios de la instalación de la energía seleccionada a nivel económico, social y ambiental.

-ofrece una excelente vía para reducir la dependencia energética exterior, ya que se puede producir en el propio país.
-ayuda a disminuir la emisión de gases de efecto invernadero y a reducir la contaminación ambiental.
-Cada kWh producido con energía hidráulica evita que se importen desde 220 gramos de petróleo.
-Los recursos hidráulicos facilitan la gestión de los picos de demanda eléctrica, ya que el agua depositada en los embalses está disponible para su uso. Por tanto, es una fuente renovable que permite su almacenamiento, lo cual ayuda a la seguridad del suministro.
-Aunque la construcción y desarrollo de una central hidroeléctrica supone un gran gasto, la instalación de esta infraestructura se traduce en una inversión a corto plazo, ya que la energía hidroeléctrica resulta económica.
-Los embalses de las centrales hidroeléctricas pueden servir para revitalizar económicamente una población, no solo durante su fase de construcción.

Ventajas de la energía hidráulica
BY TWENERGY 12 DICIEMBRE, 2019 3 MINS READ
https://twenergy.com/energia/energia-hidraulica/ventajas-de-la-energia-hidraulica-433/
Johon Franklin Ospina Muñoz

https://hrudnick.sitios.ing.uc.cl/alumno12/costosernc/C._Hidro.html.

https://www.javeriana.edu.co/pesquisa/hidroelectricas-energia-amigable-con-el-medio-ambiente/

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Imagen 3. Esquema de la Energía de la Biomasa a través de uso de los residuos forestales. 

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ENERGIA DE LA BIOMASA.
Según Karaj et ál. (2010) existen tres tipos de fuentes de energía de biomasa, donde incluyen los cultivos bioenergéticos, residuos agrícolas y residuos forestales. Este tipo de procesos de energía se transforma mediante mecánicos, termodinámicos y procesos biológicos obteniendo productos como biogás, biodiesel y bioalcohol.

Los países con la mayor capacidad instalada para generación mundial de bioenergía fueron Brasil (14 GW), USA (13 GW), China (12 GW), India (9 GW) y Alemania (8 GW).

La producción de energía eléctrica por combustión o gasificación se puede obtener potencia de hasta 50MW.

Costos globales.

La determinación de los costos de creación de energía (o materiales) a partir de biomasa es compleja debido a la variabilidad regional en los costos de producción y suministro de materias primas y la amplia variedad de tecnologías de conversión de biomasa. Los factores clave que afectan a los costos de producción de bioenergía son los siguientes: para la producción de cultivos, para el envió de biomasa en una instalación de conversión y para la conversión final a los portadores de energía (o de biomateriales).

En el año 2020, la empresa Berkes desarrolló energía renovable a toda la zona de Puerto Carreño, esta energía eléctrica es a partir de la biomasa forestal, que cuenta con una capacidad de aproximadamente 4.5 MW, que brinda la independencia energética de toda la zona, Fénes G. (2020). Este tipo de proyecto también se puede desarrollar en el departamento del Valle del Cauca, especialmente en las zonas de cultivos de caña, donde se puede aprovechar los residuos forestales, tal como las hojas secas de las cañas cosechada.

Los beneficios que traen la energía de la biomasa son:

Ayuda a eliminar la dependencia al petróleo, por lo que permitiría a la naturaleza conservar su estado originario.

Reduce las emisiones de gases tóxicos, no es perjudicial para el ambiente.

Sirve para ayudar a una mejor calidad de vida.

Es una fuente de empleo, lo que ayudaría a crecer la economía

Reduciría la posibilidad de incendios.

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Energía Eólica

Es obtenida a partir del viento, a través de la cinética producida por el viento, la cual mueve unas palas de un generador moviendo una turbina que la transforma en energía eléctrica, se caracteriza por ser inagotable, no contamina y contribuye al cuidado del medio ambiente, además en la actualidad es una de las energías mas llamativas para la utilización de la misma

Tiene una capacidad instalada de 318 GW, el país con mayor capacidad instalada en el mundo es España ubicada en el continente europeo, en cuanto a la generación eléctrica, se dice que el generador mas grande puede producir hasta 216000kWh en 24 horas, claro esta que todo depende de unas características especiales, como son la cantidad de viento generado, el buje, entre otros.

Esta clase de proyecto se requiere de una inversión entre 1250 y 1700 dólares americanos en países desarrollados, siendo las turbinas eólicas y sus componentes quienes se llevan aproximadamente el 50% del porcentaje de presupuesto del proyecto.

En la actualidad en Colombia se llevan algunos proyectos de este tipo, más exactamente en el norte del país, zona de la Guajira donde los vientos son favorables, entre estos tenemos el Jepirachi, ubicado en el municipio de Uribia- Guajira, primer parque funciona en el país. Estos parques gozan de grandes ventajas, es que son amigables con el medio ambiente, no producen gases de efecto invernadero, no contaminan ni con ruido o es mínimo, casi imperceptible para el ser humano, no produce residuos sólidos ni líquidos, es una fuente renovable, es sustentable, reduce las importaciones energéticas.

En el País existen zonas potenciales para la instalación de un Parque Eólico como lo son la costa norte, los Santanderes, el Valle del Cauca, entre otros, ya que se goza de velocidades del viento de mas de 9m/s

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Oviedo-Salazar, L., Badii, H., Guillen, A., y Serrato, L. (2015). Historia y Uso de Energías Renovables. (Spanish). Revista Daena (International Journal of Good Conscience), 10(1), 1–18. https://bibliotecavirtual.unad.edu.co/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=edo&AN=116304991&lang=es&site=eds-live&scope=site

Umbarila, P., Alfonso, L., y Rivera, C. (2015).  Importancia de las energías renovables en la seguridad energética y su relación con el crecimiento económico. https://bibliotecavirtual.unad.edu.co/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=edsdnp&AN=edsdnp.5628790ART&lang=es&site=eds-live&scope=site

González Velasco, J. (2015). Energías renovables. Editorial Reverté. https://elibro-net.bibliotecavirtual.unad.edu.co/es/lc/unad/titulos/46748

Salamanca-Ávila, S. (2017). Propuesta de diseño de un sistema de energía solar fo- tovoltaica. Caso de aplicación en la ciudad de Bogotá. Recuperado de: http://www.scielo.org.co/pdf/cient/n30/2344-8350-cient-30-00263.pdf

World energy trade, (2021). Los cinco países con mayor capacidad de energía solar del mundo. Recuperado de: https://www.worldenergytrade.com/energias-alternativas/energia-solar/los-cinco-paises-con-mayor-capacidad-de-energia-solar-del-mundo

Catorce6, (2021). Ranking de países con mayor capacidad de energía solar en 2021. Recuperado de: https://www.catorce6.com/actualidad-ambiental/internacional/19298-ranking-de-paises-con-mayor-capacidad-de-energia-solar-en-2021

Erenovable, (2015). Cómo es y cuánto cuesta el mantenimiento de plantas solares. Recuperado de: https://erenovable.com/como-es-y-cuanto-cuesta-el-mantenimiento-de-placas-solares/

Sanabria, A., (s.f.). Análisis costo/beneficio de la implementación de tecnologías de energía con paneles solares en la ESE hospital San Cristobal. Recuperado de: https://repository.unimilitar.edu.co/bitstream/handle/10654/14931/SanabriaOrozcoAndresFelipe2016.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Upme, (s.f.). Mapas de brillo solar. Recuperado de: http://www.upme.gov.co/Docs/Atlas_Radiacion_Solar/3-Mapas_Brillo_Solar.pdf

Celsia, (2018). Proyectos de energía solar que debes conocer en Colombia. Recuperado de: https://www.celsia.com/en/blog-celsia/proyectos-de-energia-solar-que-debes-conocer-en-colombia/

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Imagen 1: Esquema de partes y funciones en el sistema de energía solar fotovoltaica

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Punto 3
Energías renovables y sus efecto climáticos e impactos ambientales.

Las energías renovables han impactado de forma significativa el medio ambiente, y han generado en cierto sentido, un desaceleramiento del cambio climático que han generado las dinámicas tradicionales de avance social y tecnológica. Esta disminución se ha presentado debido a los recursos que se dejan de usar y las tecnologías que se tratan de sustituir con el paso del tiempo, que usan o provienen de fuentes contaminantes y recursos naturales finitos que en los residuos de su uso perjudican en gran manera dos aspectos importantes como lo son el cambio climático y el medio ambiente.

Sin embargo, también hay una mirada distinta, donde se toma en cuenta la probabilidad de que en los procesos de construcción de elementos que contribuyan o sean útiles para la generación y almacenamiento de energías renovables, se genere cierta contaminación (en cualquier grado);  Antonio Lucena (s.f.) afirma “Las energías renovables no parecen que puedan causar efectos a muy larga distancia, pero alguno puede apuntarse aun cuando no sea más que a nivel teórico; por ejemplo, en la fabricación de las células fotovoltaicas o en la manipulación de baterías relacionadas con este tipo de energía puede haber contaminaciones que sean dispersadas por corrientes de agua.” Esto nos lleva a pensar de manera seria en cómo se están creando las herramientas y tecnologías que muchas personas deciden usar porque se han mostrado como no contaminantes y amigables con el medio ambiente. Aún así, no podemos desestimar que la sustitución de energías tradicionales, pues estas han contribuido en gran manera al aceleramiento del cambio climático, por lo menos en 0,4  de los 0,7 grados centígrados de elevación a nivel global que se ha presentado desde la preindustria (Lucena, Antonio, s.f. pag. 2).

Es necesario tener en cuenta que las energías renovables no solo afectan de forma positiva y en gran parte al efecto invernadero y al medio ambiente, sino que también pueden tener unos costos menores, como por ejemplo la energía solar (Gerena, et al., 2020). Asimismo es importante tener en cuenta que es necesaria más inversión en este campo, pues entre más rápido se haga una transición, más rápido se contribuye a la disminución de los impactos ambientales a nivel local con un impacto a nivel global. Es probable que aún las tecnologías que nos permitan captar, almacenar y distribuir las diferentes energías renovables tengan un aporte al cambio climático y/o al medioambiente; sin embargo, es indiscutible que el aporte de este tipo de energías es bastante menor a las tradiciones, como lo muestra la siguiente gráfica: (imagen 1)

El gráfico nos puede dar una idea, para el sector de la generación eléctrica, de cuáles tienen más impacto en la parte ambiental. Aún así es necesario, como se manifestó anteriormente, la inversión cada vez más en energías renovables, impulsando la disminución de los impactos ambientales. Para ello es muy importante tener en cuenta lo que afirma Pascualito, J., et al. (2014): “Entre las fuentes energéticas más amigables con el medio ambiente se encuentran las energías eólica y fotovoltaica, debido a que no que no contaminan y que a su vez su utilización no implica el agotamiento de la misma para satisfacer la demanda energética de la humanidad al momento de aprovechar los recursos disponibles de la radiación solar y velocidad del viento, lo cual brinda significativos menores impactos respecto a los sistemas tradicionales de generación de energía.”

Aún queda un camino bastante amplio en la investigación para las energías renovables, sin embargo en lo que hasta ahora se ha avanzado, es la piedra inicial de la construcción de un sistema energético eficiente, renovable y que no genere impactos adversos ni contribuya a efectos climáticos.

Punto 4

Energía renovable: Solar fotovoltaica

·      Las dos energías renovables mejor posicionadas y con más proyección de aprovechamiento, son la eólica y la solar. Estas han experimentado un crecimiento considerable en los últimos años, pero en este caso vamos a referenciar la energía solar fotovoltaica. Esta energía alcanzó una capacidad instalada de aproximadamente 773,2  gigavatios.

El país con mayor capacidad instalada de 254.355 megavatios, con un porcentaje del total mundial, de un 35,6%.
·      La generación de electricidad de un sistema de energía puede variar según la potencia del o los paneles solares, el número de paneles que se usen y del tiempo que se encuentren expuestos al sol. Por ejemplo, para un panel de 300W se pueden alcanzar 547 kWh al año, con una exposición al sol de 5 horas; y de 876 kWh para una exposición de 8 horas.

Esquema
(Imagen 1)

·      Costos globales: Según Salamanca-Ávila, S. (2017), en el proceso de instalación y mantenimiento de un sistema de energía solar fotovoltaica, los aspectos que requieren de mayor inversión son: los paneles (22-30%), las baterías (19-35%), los inversores (10-24%) y las labores de instalación como tal (10-15%).

Es necesario tener en cuenta que todo dependerá de la cantidad de paneles que integrarán el sistema, que a su vez se determina de acuerdo a la inversión que se esté dispuesto a hacer y a las necesidades que se quieren suplir. Los valores económicos invertidos, claramente se recuperarán con la disminución del consumo de energía eléctrica proveniente de empresas dedicadas al suministro de energía obtenida a partir de otros procesos, como las hidroeléctricas.

Con respecto al mantenimiento del sistema, es necesario tener en cuenta que si bien no requiere de mucha inversión con respecto al mantenimiento, hay dos aspectos muy importantes para que se tenga un correcto funcionamiento y el mejor rendimiento posible: limpieza de los paneles y verificación de la red eléctrica del sistema. (Salamanca-Ávila, S., 2017)

Se tienen que contemplar aspectos como el tamaño, la ubicación y el tipo/calidad de instalación. Puede ir desde los 250.000 hasta el millón de pesos, según características del sistema, calidad y dimensiones.

Lugares para implementación de un sistema de energía solar

Hay dos puntos con los que se podrían iniciar pruebas para una implementación del sistema; estos puntos, por su ubicación geográfica, podrían ser puntos clave para la generación de energía eléctrica. Los puntos son:

·      Palmira, Valle del Cauca

·      Rioacha, Laguajira

Estas dos zonas pueden representar muy buenas opciones en dos puntos estratégicos de Colombia con respecto al clima y la exposición solar media. La primera tiene un promedio de horas de sol al día, de aproximadamente 6 a 7. La segunda tiene un promedio de 8 a 9 horas de sol al día. En estas zonas se podrían llevar a cabo granjas solares.

En ambos departamentos hay proyectos de granja solar por parte de una empresa privada. Estos proyectos son recientes y esperan suplir una parte de la demanda energéticas, así como la disminución de impactos adversos sobre el medio ambiente a causa de la electricidad generado con métodos convencionales.

Beneficios de la energía solar fotovoltaica

·       Al ser el sol la fuente principal de la obtención de la energía por medio de paneles solares, es dado por hecho que es un recurso de uso libre para toda la población global. Si bien requiere una inversión, esta se verá representada por la independencia de suministro eléctrico con respecto a las grandes compañías.

·       La implementación de un sistema de energía solar fotovoltaico podría ser la solución a muchas zonas apartadas de Colombia donde no hay una cobertura plena o simplemente no hay cobertura, para el suministro de energía. Esta sería una estrategia útil para suplir esa necesidad tanto para adultos, jóvenes y niños en sus actividades laborales y/o escolares.

·       La inyección de capital a la investigación en su captación, almacenamiento y distribución, es importantísima no solo para el presente sino también para el futuro. Esta inversión representaría un mejoramiento en la eficiencia y una disminución en los costos, que aún hoy día se identifica que han bajado y se espera que sigan bajando.

·       Este tipo de energía tiene una gran capacidad de adaptación a los sistemas de urbanización urbana, lo que permite que su capacidad de instalación no se vea restringida a áreas grandes.

·       Y por supuesto, la energía solar fotovoltaica no contribuye al calentamiento global ni a otro tipo de impactos adversos en el medioambiente.