La energa y el cambio climtico mundialFuentes alternativas de energa utilizadas en la actualidadFotografa cortesa deDOE/NREL, Bill Timmerman fotgrafoMdulos FV en tejado del centro mdico de una aldea; Calcuta, India.

Energa solarLa idea de aprovechar la energa solar no es novedosa. Fue a partir de fines de 1970 que se tuvo la tecnologa para hacerlo posible. El proceso bsico es simple. Los paneles solares concentran la luz solar que cae sobre ellos y la convierten en energa. Esto se logra de varias maneras y depende del objetivo; ya sea electricidad para una regin o agua caliente para una piscina. El mayor obstculo de la energa solar es el precio de la instalacin. El equipo solar cuesta mucho ms que un equipo tradicional de energa. Lleva muchos aos de uso ver que la inversin vali la pena. A pesar del costo, la energa solar permite que se pueda complementar la energa en las ciudades. En zonas rurales, donde el costo del tendido de los cables elctricos aumenta, la energa solar es la mejor opcin de electricidad.Energa hidroelctricaLa energa hidroelctrica utiliza la energa del agua que cae para hacer girar turbinas y generar electricidad. La energa que se genera de esta forma depende del control de un curso de agua, como por ejemplo un ro, a menudo con una presa. La energa hidroelctrica tiene varias ventajas. Es casi obvio que es renovable. Los generadores impulsados por agua no producen emisiones. El flujo de agua, controlado dentro de la planta hidroelctrica, determina la cantidad de electricidad producida para generar la energa necesaria. Aproximadamente el 20% de la electricidad mundial proviene de esta fuente. Entre los principales usuarios de la energa hidroelctrica se encuentran Noruega, Rusia, China, Canad, Estados Unidos y Brasil.Combustible de biomasaFotografa cortesa deDOE/NREL, Andrew Carlin, fotgrafos operadores de TracyCamin descargando trozos de madera que servirn como combustible para planta Tracy Biomass Plant, Tracy, California.

"Biomasa" define casi cualquier residuo vegetal, desperdicio de madera, desperdicio agrcola y de vertedero de basura, as como tambin determinados cultivos que se utilizan como combustible. Estos desperdicios provienen de industrias como las madereras, la industria de la construccin, las papeleras; los desperdicios agrcolas provienen del cultivo de la tierra; e incluso los desperdicios slidos provienen de vertederos de basura municipales y el gas metano generado en estos vertederos. Adems, algunos cspedes pueden cultivarse para la obtencin de biocombustibles a partir de la fermentacin. En todo el mundo, el combustible de biomasa, principalmente los productos derivados de la madera, se quema en forma paralela al carbn en plantas de energa elctrica de combustin de carbn. Los biocombustibles representan el otro uso principal de la biomasa. El etanol puede utilizarse de forma aislada o como un agregado a la gasolina. La mayora de los vehculos de Brasil funcionan con etanol. El biodiesel, hecho de aceite vegetal, grasa animal y grasa de restaurantes, bien puede reemplazar al combustible diesel estndar. Tambin puede utilizarse en una mezcla. El mayor productor y usuario de biodiesel es Alemania.Aunque al quemase produce dixido de carbono, el combustible de biomasa se considera como "carbono neutral". Desde hace millones de aos, los combustibles fsiles liberan CO2 y crean una carga adicional de CO2 en la atmsfera. El CO2 liberado por la combustin de la biomasa es absorbido por las plantas cultivadas para producirlo. Sin embargo, los combustibles fsiles todava se utilizan en la produccin de combustible de biomasa que impulsa la maquinaria agrcola y abastece los camiones cargados con troncos, y se utiliza en otros pasos del proceso. En este momento, el combustible de biomasa no es verdaderamente carbono neutral. Aunque, en general, disminuye las emisiones de CO2, que es un paso en la direccin correcta.Energa elicaFotografa cortesa deDOE/NREL, Sandia National LaboratoriesParque elico Colorado Green, cerca de Lamar, Colorado

Los pequeos molinos de viento eran frecuentes en todo el mundo hasta ser reemplazados por los motores de vapor y, posteriormente, por la electricidad. El inters por las grandes turbinas de viento aument a partir de la crisis del petrleo de 1970. Para 1980 los molinos de energa elica, hileras de turbinas, comenzaron a verse en las zonas rurales de todo el mundo. Entre los principales usuarios de la energa elica se encuentran Alemania, Estados Unidos, Dinamarca y Espaa, e India y China como prometedores usuarios de la energa elica.Las gigantes turbinas de viento generan energa cuando el viento hace girar sus enormes paletas. Las paletas estn conectadas a un generador que produce electricidad. Los grandes parques elicos pueden cumplir con las necesidades bsicas de energa de una empresa de servicios pblicos. Los parques elicos ms pequeos y los molinos de viento individuales pueden abastecer hogares, antenas parablicas y bombas de agua. Tal como ocurre con la energa solar, la construccin de los parques elicos requiere una gran inversin inicial que no se amortiza con rapidez.Energa geotrmicaLa energa geotrmica toma fuentes naturales, tales como aguas termales y chorros de vapor, y las utiliza para producir electricidad o suministrar agua caliente a una regin. Las plantas de energa geotrmica envan el vapor que llega a la superficie de la Tierra hacia turbinas. Las turbinas giran e impulsan generadores que producen electricidad. La primera planta generadora de energa geotrmica por vapor se inaugur en Larderello, Italia, en 1904. Esta planta todava se encuentra en funcionamiento. Los Estados Unidos, Islandia, Las Filipinas, El Salvador, Rusia, Kenia y El Tbet se encuentran entre los 24 pases que utilizaron 8,900 megavatios de electricidad generados por instalaciones geotrmicas en 2005. La calefaccin geotrmica directa utiliza agua caliente de la superficie de la Tierra, como por ejemplo aguas termales, para calefaccionar hogares y otros edificios. En 2005, alrededor de 16,000 megavatios de energa provinieron de fuentes geotrmicas directas, en aproximadamente 72 pases.Fotografa cortesa deDOE/NREL, Joel Renner, NEEL, fotgrafoPlanta de energa geotrmica Steamboat Hills en Steamboat Springs, Nevada.

Energa nuclearLa energa nuclear se present como una alternativa para los combustibles fsiles en 1970. Las plantas realizaban fisiones nucleares en un entorno controlado, lo que produca energa. Los bajos costos del combustible equilibraron la inversin financiera necesaria para crear las plantas de energa nuclear, y esto tena como consecuencia electricidad a ms bajo costo. A pesar de los graves accidentes en la planta Three Mile Island en Pensilvania y en Chernobil, Ucrania, la energa nuclear sigue siendo una fuente viable de energa en muchos lugares. Las plantas de energa nuclear suministran el 16% de la energa del mundo en 70 pases. Son una fuente importante de energa para pases sin muchos recursos de combustibles fsiles. Francia y Japn tienen programas particularmente activos de energa nuclear. Las plantas ahora incorporan mltiples sistemas de seguridad para evitar fusiones del ncleo y la liberacin de sustancias radiactivas. Todava resta preocupacin acerca del desecho del combustible que se consume, que podra ser utilizado para fabricar armas nucleares.Energa ocenicaFotografa cortesa de Dan Chiras, autor,El nuevo hogar ecolgicoCasa solar pasiva, Evergreen, Colorado.

Una planta de energa mareomotriz captura la energa del flujo de las mareas que entran y salen de las bahas o estuarios. Una presa especial denominada presa de contencin separa el rea de las mareas en cuencas superiores e inferiores. Las turbinas dentro de la presa de contencin giran a medida que el agua fluye de una cuenca hacia la otra, segn la direccin de la marea. Las turbinas impulsan un generador que, luego, produce electricidad.La instalacin de una planta mareomotriz es costosa, por lo tanto, la planta debe ser capaz de generar energa suficiente como para que la inversin valga la pena. Esto sucede nicamente cuando hay una diferencia de al menos 5 m (16 pies) entre la marea alta y la baja. Cualquier diferencia menor no genera la energa suficiente como para que la planta mareomotriz resulte viable desde el punto de vista financiero. Slo aproximadamente 40 lugares en todo el mundo cumplen con estos criterios. La planta mareomotriz ms conocida es La Rance Station en Bretaa, Francia. Entre otros lugares se encuentran la Planta Annapolis Royal en Nueva Escocia, Canad, y tambin plantas en Rusia, China, India y Gales.Calefaccin y refrigeracin pasivasUn mtodo inusual para calefaccionar o refrigerar su hogar de un modo renovable es a travs de tcnicas de calefaccin y refrigeracin pasivas. Este enfoque combina la energa solar con tcnicas de diseo y construccin para calefaccionar un edificio en el invierno y refrigerarlo en el verano.Energa pasiva

Existen muchas tcnicas de edificacin que pueden ayudar a refrigerar una casa durante el verano. Un alero amplio evita que los rayos del sol atraviesen las ventanas con vista al sur. Los rboles frondosos de hoja caduca tambin evitan que el sol llegue a estas ventanas. Dejar abiertas las ventanas con vista al norte permite que ingrese aire ms fresco a la casa. Un ventilador de techo impulsa el aire hacia el mismo techo. La hilera ms alta de las ventanas del clerestorio se deja abierta para expulsar el aire caliente. Durante el crudo invierno, las tcnicas de edificacin sacan ventaja del calor proveniente del sol y el piso. Los rboles caducifolios han perdido sus hojas. Las ventanas trmicas del lado sur de la casa permiten que los rayos del sol, ahora ms bajos, calienten el interior de la casa. Estos rayos tambin pasan por debajo del alero. El piso del interior de la casa incluye un absorbente trmico que retiene el calor. El ventilador de techo impulsa el aire caliente de arriba hacia abajo.Presiona aqusi deseas ver una animacin.

Clulas de combustible del hidrgenoMuchas personas creen que el futuro se encuentra en las clulas de combustible del hidrgeno, grandes clulas para plantas de energa y pequeas para motores y otras aplicaciones. Las ventajas del hidrgeno son diversas. La reaccin del hidrgeno produce calor, electricidad y agua, pero no contamina. El hidrgeno es fcil de obtener y puede generarse a partir de combustibles fsiles o, lo que es ms importante, de combustibles renovables. El hidrgeno es econmico y ms eficaz que cualquier tecnologa que implique turbinas y mucho ms eficaz que la combustin interna. Sin embargo, en la actualidad, la tecnologa de hidrgeno es ms costosa que las fuentes de energa existentes. Todava no se conoce la instalacin real de los sistemas para controlar las temperaturas y para fabricar las clulas de combustible en tamaos aprovechables. Estos temas deben estar resueltos antes de que las clulas de combustible del hidrgeno comiencen a reemplazar a otras fuentes de energa.FusinLa fusin nuclear es una fuente de energa que todava est en etapa experimental. Pero, qu es exactamente la fusin? La fusin suministra energa al sol y a las estrellas. Cuatro ncleos de hidrgeno (protones) se unen entre s y forman ncleos de helio (dos protones y dos neutrones), junto con algunas otras partculas. Una reaccin de fusin libera grandes cantidades de energa. La bomba de hidrgeno utiliza la fusin en un entorno no controlado. Los cientficos han estado trabajando para controlar y aprovechar la reaccin de fusin para producir energa. En una reaccin de fusin controlada, los materiales radiactivos estn presentes nicamente durante un corto lapso de tiempo. Los residuos se descomponen rpidamente y nada permanece durante mucho tiempo. Adems, los residuos no pueden utilizarse para fabricar armas. La ventaja de la fusin es que sta es limpia y que el hidrgeno necesario para abastecer las reacciones es fcil de obtener. El gran problema de la fusin es que para que funcione, la reaccin debe tener mayor temperatura que el interior del sol. El calor debe estar contenido para que la fusin resulte una fuente de energa til.El futuro lejanoDesde hace mucho tiempo, los investigadores vienen especulando con otros tipos de energa renovable. Un mtodo propuesto obtiene la energa solar de satlites especiales del espacio, por sobre el clima y la rotacin de la Tierra. Satlites accionados por energa solar recogeran la energa solar, la convertiran en electricidad y la enviaran de vuelta a la Tierra. Este concepto se ha analizado durante 30 aos, pero los costos y la disponibilidad de otros recursos energticos renovables han retrasado el desarrollo. Otra teora propone obtener grandes cantidades de energa de la rotacin de los agujeros negros.