Calentamiento solar de agua: Impacto energético y ambiental

RESUMEN: Mediante el análisis de ciclo de vida (ACV) se determinan los impactos energético y ambiental del empleo de la energía solar para calentamiento de agua. Se calculan las fracciones de la demanda térmica cubiertas por la radiación solar,
y por gas licuado o electricidad como fuentes auxiliares, en una instalación típica. El ACV de la instalación solar considera el suministro de materias primas, proceso de fabricación, transporte, operación y mantenimiento, donde se contabilizan la energía consumida y las emisiones de gases de efecto invernadero. La metodología usada cuantifica los beneficios energéticos y ambientales resultantes de la aplicación de la energía solar para calentamiento de agua. Cuando la instalación funciona con aporte solar, los porcentajes del ahorro neto de energía y de no emisión neta son cercanos al 72%, al compararlos con los casos en que el gas licuado o la electricidad son la única fuente energética para calentamiento de agua.

Palabras clave: calentamiento solar, análisis de ciclo de vida, impactos energético y ambiental.


INTRODUCCIÓN

La energía es un recurso que debe seguir contribuyendo al desarrollo humano, brindando opciones y oportunidades a los hombres y mujeres de nuestro planeta. Lograr que los recursos energéticos lleguen al mayor número de habitantes posible es un desafío planteado para el siglo XXI, pero debe considerarse también que la generación y el uso de la energía puede estar acompañada de efectos ambientales a nivel local, regional y mundial, que amenazan a su vez el bienestar humano y los recursos naturales.

Desarrollo Sustentable es aquel que satisface las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las generaciones futuras para atender sus propias necesidades (Informe mundial de energía, la energía y el reto de la sostenibilidad, 2000).

En este marco se entiende como Energía Sustentable la producción y el uso de recursos energéticos de modo que respalden el desarrollo humano a largo plazo, desde el punto de vista social, económico y ambiental. Puede afirmarse que en la actualidad un gran número de las prácticas en materia de energía no están de acuerdo con el concepto de Energía Sustentable.

Particularmente es notorio que el empleo intensivo de los combustibles fósiles en los países industrializados y la consiguiente emisión de gases de efecto invernadero, está provocando el denominado Cambio Climático Global con su secuela de daños medioambientales y socioeconómicos.

Por consiguiente resulta imprescindible acrecentar en el corto plazo la introducción y aplicación de nuevas tecnologías y planificaciones energéticas que respondan a las pautas establecidas para un Desarrollo Sustentable. La incertidumbre acerca de la futura disponibilidad de las energías no renovables y la contaminación ambiental provocada por esas mismas fuentes de energía, favorecen los proyectos destinados a la incorporación de las diversas fuentes renovables y no convencionales de energía.

En un informe de la Agencia Internacional de Energía (World Energy Outlook, 2010) se indica que las energías renovables deberán desempeñar un rol central para conducir al mundo hacia un entorno energético más seguro, confiable y sostenible. La rapidez con que aumenten su contribución para satisfacer las necesidades mundiales de energía depende sin duda de la solidez del apoyo gubernamental para hacer que sean competitivas en costos, y para impulsar los avances tecnológicos.

Puede decirse que entre las energías renovables y no contaminantes, la energía solar y las tecnologías aplicables para su transformación y aplicación, son algunos de los recursos más importantes con que se cuenta para modificar el hoy ya insostenible sistema energético establecido a nivel mundial. El uso de la energía solar es hoy una realidad en el sector doméstico y en el productivo, existiendo un amplio y confiable conjunto de tecnologías para convertirla y utilizarla especialmente como energía térmica a bajas y moderadas temperaturas. (Goswami, Kreith y Kreider, 2000).

Debe considerarse que los impactos de la generación y el uso de los recursos energéticos son comunes a la mayoría de los sistemas energéticos pero difieren en magnitud y significancia de acuerdo a condiciones espaciales y temporales, locales y globales. Para evaluar el impacto de las actividades relacionadas con la energía se debe considerar el ciclo completo del sistema energético, siendo aplicable el Análisis de Ciclo de Vida (ACV).

El ACV se basa en la recopilación y análisis de las entradas y salidas del sistema para luego, aplicando el procedimiento adecuado, obtener resultados que muestren sus impactos potenciales (Sociedad Pública del Gobierno Vasco, 2009). Dentro
del marco de un ACV se seleccionan las categorías de impacto a tener en cuenta. Dos categorías de impacto que resultan muy significativas son el consumo energético (la energía consumida en la obtención de las materias primas, fabricación, distribución, uso y fin de vida del producto) y el calentamiento global (medida de la temperatura que muestra en promedio un aumento en la temperatura de la atmósfera terrestre y de los océanos en las últimas décadas). En el calentamiento global se considera el impacto de todos los gases de efecto invernadero, en equivalentes de dióxido de carbono (Consoli F. et al., eds. 1993).

En este trabajo, aplicando el ACV se analizan los impactos energético y ambiental del empleo de la energía solar en el calentamiento de agua. En una primera etapa se calcula la performance térmica de una instalación típica localizada en Santa Fe-Argentina, para determinar los valores de las fracciones de la demanda térmica mensual y anual que son cubiertas por la radiación solar y una fuente auxiliar. El ACV de la instalación solar tiene en cuenta el suministro de las materias primas necesarias, el proceso de fabricación de los componentes e intermediarios, el transporte, la operación y el mantenimiento, donde se contabilizan la energía y las emisiones de dióxido de carbono y otros gases. El procedimiento posibilita determinar los beneficios energéticos y ambientales derivados de la aplicación de la energía solar para calentamiento de agua, cuando se usan gas licuado y electricidad como fuentes complementarias de energía.



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