Los sistemas de energía eléctrica constan de plantas de generación de diferentes fuentes de energía , redes de transmisión y líneas de distribución . Cada uno de estos componentes puede tener impactos ambientales en múltiples etapas de su desarrollo y uso, incluyendo en su construcción, durante la generación de electricidad y en su desmantelamiento y disposición. Estos impactos se pueden dividir en impactos operativos (abastecimiento de combustible, contaminación atmosférica global y localizada ) e impactos de construcción ( fabricación , instalación, desmantelamiento y disposición). Todas las formas de generación de electricidad tienen algún tipo de impacto ambiental, [1] pero la energía a carbón es la más sucia. [2] [3] [4] Esta página está organizada por fuente de energía e incluye impactos como el uso del agua , las emisiones, la contaminación local y el desplazamiento de la vida silvestre.
Las emisiones de gases de efecto invernadero son uno de los impactos ambientales de la generación de electricidad. La medición de las emisiones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida implica calcular el potencial de calentamiento global (GWP) de las fuentes de energía a través de la evaluación del ciclo de vida . Por lo general, se trata de fuentes de energía eléctrica únicamente, pero a veces se evalúan fuentes de calor. [5] Los resultados se presentan en unidades de potencial de calentamiento global por unidad de energía eléctrica generada por esa fuente. La escala utiliza la unidad de potencial de calentamiento global, el equivalente de dióxido de carbono (CO 2 e), y la unidad de energía eléctrica, el kilovatio hora (kWh). El objetivo de dichas evaluaciones es cubrir la vida útil completa de la fuente, desde la extracción de materiales y combustibles hasta la construcción, la operación y la gestión de residuos.
En 2014, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático armonizó los resultados de dióxido de carbono equivalente (CO2e ) de las principales fuentes de generación de electricidad en uso en todo el mundo. Esto se hizo analizando los hallazgos de cientos de artículos científicos individuales que evaluaban cada fuente de energía. [6] El carbón es, con diferencia, el peor emisor, seguido del gas natural , y la energía solar, eólica y nuclear son todas bajas en carbono. La energía hidroeléctrica, la biomasa, la geotérmica y la energía oceánica pueden ser, en general, bajas en carbono, pero un diseño deficiente u otros factores podrían dar lugar a mayores emisiones de las centrales eléctricas individuales.
En el caso de todas las tecnologías, no se han incluido los avances en eficiencia y, por lo tanto, las reducciones de CO 2 e desde el momento de la publicación. Por ejemplo, las emisiones totales del ciclo de vida de la energía eólica pueden haber disminuido desde la publicación. De manera similar, debido al período de tiempo en el que se realizaron los estudios, se presentan los resultados de CO 2 e de los reactores nucleares de Generación II y no el potencial de calentamiento global de los reactores de Generación III . Otras limitaciones de los datos incluyen: a) la falta de fases del ciclo de vida y b) la incertidumbre en cuanto a dónde definir el punto de corte en el potencial de calentamiento global de una fuente de energía. Esto último es importante para evaluar una red eléctrica combinada en el mundo real, en lugar de la práctica establecida de simplemente evaluar la fuente de energía de forma aislada.El uso del agua es uno de los principales impactos ambientales de la generación de electricidad. [7] Todas las centrales térmicas (de carbón, gas natural, nucleares, geotérmicas y de biomasa) utilizan agua como fluido refrigerante para impulsar los ciclos termodinámicos que permiten extraer electricidad de la energía térmica. La energía solar utiliza agua para limpiar los equipos, mientras que la hidroelectricidad utiliza agua de la evaporación de los embalses. La cantidad de agua utilizada suele ser una gran preocupación para los sistemas de generación de electricidad a medida que aumenta la población y las sequías se convierten en un problema. Además, los cambios en los recursos hídricos pueden afectar la fiabilidad de la generación de electricidad. [8]
En los debates sobre el uso del agua para la generación de electricidad se distingue entre la extracción y el consumo de agua. [8] Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos , la "extracción" se define como la cantidad de agua extraída del suelo o desviada de una fuente de agua para su uso, mientras que el "consumo" se refiere a la cantidad de agua que se evapora, se transpira, se incorpora a productos o cultivos o se elimina de otro modo del entorno acuático inmediato. [9] Tanto la extracción como el consumo de agua son impactos ambientales importantes que se deben evaluar.
A continuación se muestran números generales para el uso de agua dulce de diferentes fuentes de energía.
Las plantas de ciclo de vapor (nuclear, de carbón, de gas natural, termosolares) requieren una gran cantidad de agua para enfriarse, para eliminar el calor en los condensadores de vapor. La cantidad de agua necesaria en relación con la producción de la planta se reducirá a medida que aumenten las temperaturas de la caldera . Las calderas de carbón y gas pueden producir temperaturas de vapor elevadas y, por lo tanto, son más eficientes y requieren menos agua de refrigeración en relación con la producción. Las calderas nucleares están limitadas en cuanto a la temperatura del vapor por restricciones de material, y las termosolares están limitadas por la concentración de la fuente de energía. [12]
Las plantas de ciclo térmico cerca del océano tienen la opción de utilizar agua de mar . Un sitio de este tipo no tendrá torres de refrigeración y estará mucho menos limitado por las preocupaciones ambientales sobre la temperatura de descarga, ya que el calor que se vierte tendrá muy poco efecto en las temperaturas del agua. Esto tampoco agotará el agua disponible para otros usos. La energía nuclear en Japón , por ejemplo, no utiliza torres de refrigeración en absoluto porque todas las plantas están ubicadas en la costa. Si se utilizan sistemas de refrigeración en seco, no se utilizará una cantidad significativa de agua del nivel freático. Existen otras soluciones de refrigeración más novedosas, como la refrigeración por aguas residuales en la central nuclear de Palo Verde .
La principal causa del uso de agua para la energía hidroeléctrica es tanto la evaporación como la filtración al nivel freático.
Si bien el uso del agua sigue siendo una necesidad importante para la producción de electricidad, desde 2015 su uso ha disminuido. [13] En 2015, la extracción total de agua de las centrales termoeléctricas fue de poco más de 60 billones de galones, pero en 2020 disminuyó a poco menos de 50 billones de galones. El uso de agua ha disminuido debido al aumento del uso de fuentes de energía renovables .
El 80% de la disminución en el uso de agua se debe al uso de gas natural y al uso de energías renovables en lugar de producir energía únicamente a través de plantas de carbón. Y el otro 20% de la disminución en el uso de agua proviene de la implementación de sistemas de refrigeración híbridos y de recirculación de circuito cerrado en lugar de sistemas de refrigeración de un solo paso. Los sistemas de refrigeración de un solo paso tienen una cantidad excesiva de extracciones de agua, por lo que el agua solo se usa una vez y luego se libera. Mientras que el agua del circuito cerrado se reutiliza varias veces, por lo que las extracciones de agua son mucho menores. [14]
La mayor parte de la electricidad actual se genera quemando combustibles fósiles y produciendo vapor que luego se utiliza para impulsar una turbina de vapor que, a su vez, impulsa un generador eléctrico .
Más graves son las preocupaciones por las emisiones resultantes de la quema de combustibles fósiles , que constituyen un importante depósito de carbono enterrado a gran profundidad. Su quema convierte este carbono en dióxido de carbono , que luego se libera a la atmósfera. Se estima que la emisión de CO2 de la industria eléctrica mundial es de 10.000 millones de toneladas anuales. [15] Esto da lugar a un aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico de la Tierra, lo que potencia el efecto invernadero y contribuye al calentamiento global . [16]
Dependiendo del combustible fósil en particular y del método de quema, también pueden producirse otras emisiones. A menudo se liberan ozono , dióxido de azufre , NO 2 y otros gases, así como material particulado . [17] Los óxidos de azufre y nitrógeno contribuyen al smog y la lluvia ácida . En el pasado, los propietarios de plantas abordaron este problema construyendo chimeneas de gases de combustión muy altas , de modo que los contaminantes se diluyeran en la atmósfera. Si bien esto ayuda a reducir la contaminación local, no ayuda en absoluto con los problemas globales.
Los combustibles fósiles, en particular el carbón , también contienen material radiactivo diluido , y al quemarlos en cantidades muy grandes se libera este material al medio ambiente, lo que produce niveles bajos de contaminación radiactiva local y global , cuyos niveles son, irónicamente, más altos que los de una central nuclear , ya que sus contaminantes radiactivos están controlados y almacenados.
El carbón también contiene trazas de elementos pesados tóxicos como mercurio , arsénico y otros. [18] El mercurio vaporizado en la caldera de una planta de energía puede permanecer suspendido en la atmósfera y circular alrededor del mundo. Si bien existe un inventario sustancial de mercurio en el medio ambiente, a medida que otras emisiones de mercurio provocadas por el hombre se controlan mejor, las emisiones de las plantas de energía se convierten en una fracción significativa de las emisiones restantes. Se cree que las emisiones de mercurio de las plantas de energía en los Estados Unidos fueron de aproximadamente 50 toneladas por año en 2003, y varios cientos de toneladas por año en China . Los diseñadores de plantas de energía pueden adaptar equipos a las centrales eléctricas para reducir las emisiones.
Las prácticas de extracción de carbón en los Estados Unidos también han incluido la minería a cielo abierto y la remoción de las cimas de las montañas . Los relaves de las plantas se dejan al descubierto y se han filtrado en los ríos locales, lo que ha provocado que la mayoría o la totalidad de los ríos de las zonas de producción de carbón se vuelvan rojos todo el año con ácido sulfúrico que mata toda la vida en los ríos.
En 2022, la AIE afirmó que las emisiones de gases de efecto invernadero de las centrales eléctricas de gas habían aumentado casi un 3% respecto al año anterior y que se necesitaban más esfuerzos para reducirlas. [19]
Además de los gases de efecto invernadero, estas centrales eléctricas emiten óxidos de nitrógeno (NOx) [20], pero estos son menos peligrosos que los NOx de los aparatos de gas de las casas. [21]
La eficiencia de las centrales eléctricas alimentadas con gas se puede mejorar mediante métodos de cogeneración y geotermia ( producción combinada de calor y electricidad ). El vapor de proceso se puede extraer de turbinas de vapor. El calor residual producido por las centrales térmicas se puede utilizar para la calefacción de los edificios cercanos. Al combinar la producción de energía eléctrica y la calefacción, se consume menos combustible, lo que reduce los efectos ambientales en comparación con los sistemas separados de calor y electricidad.
En algunos países productores de petróleo, como Irán, se quema petróleo sucio en las centrales eléctricas. [22] El diésel se utiliza a menudo en generadores de emergencia, lo que puede causar contaminación del aire . [23]
La energía limpia se genera principalmente en forma de electricidad, como la energía renovable o la energía nuclear . Cambiar a estas fuentes de energía requiere que los usos finales, como el transporte y la calefacción, se electrifiquen para que los sistemas energéticos del mundo sean sostenibles. En los EE. UU. y Canadá, el uso de bombas de calor (HP) es económico si se alimentan con dispositivos solares fotovoltaicos (PV) para compensar la calefacción con propano en las zonas rurales [24] y la calefacción con gas natural en las ciudades. [25] Un estudio de 2023 [26] investigó: (1) un sistema de calefacción residencial basado en gas natural y electricidad de red, (2) un sistema de calefacción residencial basado en gas natural con PV para satisfacer la carga eléctrica, (3) un sistema residencial de HP con electricidad de red y (4) un sistema residencial de HP + PV. Encontró que, en condiciones típicas de inflación, el costo del ciclo de vida de las bombas de calor de gas natural y reversibles de fuente de aire son casi idénticos, lo que en parte explica por qué las ventas de bombas de calor han superado las ventas de hornos de gas en los EE. UU. por primera vez durante un período de alta inflación. [27] Con tasas de inflación más altas o costos de capital más bajos, la energía fotovoltaica se convierte en una cobertura contra el aumento de precios y alienta la adopción de bombas de calor al bloquear también el crecimiento de los costos de electricidad y calefacción. El estudio [26] concluye: "La tasa interna de retorno real para tales tecnologías de prosumidores es 20 veces mayor que un certificado de depósito a largo plazo , lo que demuestra el valor adicional que las tecnologías fotovoltaicas y de alta presión ofrecen a los prosumidores en comparación con vehículos de inversión comparablemente seguros, al tiempo que logran reducciones sustanciales en las emisiones de carbono". Este enfoque se puede mejorar integrando una batería térmica en el sistema de calefacción con bomba de calor + energía solar. [28] [29]
Es más fácil producir electricidad de manera sostenible que producir combustibles líquidos de manera sostenible. Por lo tanto, la adopción de vehículos eléctricos es una forma de hacer que el transporte sea más sostenible. [30] Los vehículos de hidrógeno pueden ser una opción para vehículos más grandes que aún no se han electrificado ampliamente, como los camiones de larga distancia. [31] Si bien la tecnología de vehículos eléctricos está relativamente madura en el transporte por carretera, el transporte marítimo y la aviación eléctricos aún están en las primeras etapas de su desarrollo, por lo que los combustibles líquidos sostenibles pueden tener un papel más importante que desempeñar en estos sectores. [32]
Una gran parte de la población mundial no puede permitirse el lujo de disponer de una refrigeración adecuada para sus hogares. Además del aire acondicionado , que requiere electrificación y una demanda adicional de energía, será necesario diseñar edificios pasivos y planificar las zonas urbanas para garantizar que las necesidades de refrigeración se satisfagan de manera sostenible. [33] De manera similar, muchos hogares en el mundo en desarrollo y desarrollado sufren pobreza energética y no pueden calentar sus casas lo suficiente. [34] Las prácticas de calefacción existentes suelen ser contaminantes.
Una solución sostenible clave para la calefacción es la electrificación ( bombas de calor o el calentador eléctrico menos eficiente ). La IEA estima que las bombas de calor actualmente proporcionan solo el 5% de las necesidades de calefacción de espacios y agua a nivel mundial, pero podrían proporcionar más del 90%. [35] El uso de bombas de calor de fuente terrestre no solo reduce las cargas energéticas anuales totales asociadas con la calefacción y la refrigeración, sino que también aplana la curva de demanda eléctrica al eliminar los requisitos de suministro eléctrico pico extremos de verano. [36] Sin embargo, las bombas de calor y la calefacción resistiva por sí solas no serán suficientes para la electrificación del calor industrial. Esto porque en varios procesos se requieren temperaturas más altas que no se pueden lograr con este tipo de equipos. Por ejemplo, para la producción de etileno mediante craqueo a vapor se requieren temperaturas de hasta 900 °C. Por lo tanto, se requieren procesos drásticamente nuevos. No obstante, se espera que la conversión de energía en calor sea el primer paso en la electrificación de la industria química con una implementación a gran escala esperada para 2025. [37]
Algunas ciudades de los Estados Unidos han comenzado a prohibir las conexiones de gas para las casas nuevas, y se han aprobado leyes estatales que están bajo consideración para exigir la electrificación o prohibir los requisitos locales. [38] El gobierno del Reino Unido está experimentando con la electrificación para la calefacción de los hogares a fin de cumplir con sus objetivos climáticos. [39] La calefacción por cerámica e inducción para cocinas, así como las aplicaciones industriales (por ejemplo, los craqueadores a vapor) son ejemplos de tecnologías que se pueden utilizar para dejar de usar gas natural. [40]
La energía nuclear tiene diversos impactos ambientales, tanto positivos como negativos, que incluyen la construcción y operación de la planta, el ciclo del combustible nuclear y los efectos de los accidentes nucleares . Las plantas de energía nuclear no queman combustibles fósiles y, por lo tanto, no emiten dióxido de carbono directamente. El dióxido de carbono emitido durante la minería, el enriquecimiento , la fabricación y el transporte de combustible es pequeño en comparación con el dióxido de carbono emitido por combustibles fósiles de rendimiento energético similar; sin embargo, estas plantas aún producen otros desechos dañinos para el medio ambiente. [41] La energía nuclear y la energía renovable han reducido los costos ambientales al disminuir las emisiones de CO 2 resultantes del consumo de energía. [42]
Existe un riesgo potencial catastrófico si falla la contención, [43] lo que en los reactores nucleares puede ser provocado por combustibles sobrecalentados que se derriten y liberan grandes cantidades de productos de fisión al medio ambiente. [44] En funcionamiento normal, las centrales nucleares liberan menos material radiactivo que las centrales de carbón cuyas cenizas volantes contienen cantidades significativas de torio, uranio y sus nucleidos hijos . [45]
Una gran central nuclear puede desviar el calor residual a un cuerpo de agua natural, lo que puede provocar un aumento indeseable de la temperatura del agua con efectos adversos sobre la vida acuática. Las alternativas incluyen torres de refrigeración . [46]
La extracción de mineral de uranio puede alterar el medio ambiente que rodea la mina. Sin embargo, con la moderna tecnología de lixiviación in situ, este impacto puede reducirse en comparación con la minería subterránea o a cielo abierto "clásica" . La eliminación del combustible nuclear gastado es controvertida, y muchos esquemas de almacenamiento a largo plazo propuestos están siendo intensamente revisados y criticados. El desvío de combustible gastado nuevo o de bajo consumo a la producción de armas presenta un riesgo de proliferación nuclear , sin embargo, todos los estados con armas nucleares obtuvieron el material para su primera arma nuclear de reactores de investigación (no de energía) o "reactores de producción" dedicados y/o enriquecimiento de uranio. Finalmente, algunas partes de la estructura del propio reactor se vuelven radiactivas a través de la activación de neutrones y requerirán décadas de almacenamiento antes de que se pueda desmantelar de manera económica y, a su vez, eliminar como residuo. Medidas como la reducción del contenido de cobalto en el acero para disminuir la cantidad de cobalto-60 producido por captura de neutrones pueden reducir la cantidad de material radiactivo producido y la radiotoxicidad que se origina a partir de este material. [47] Sin embargo, parte del problema no es radiológico sino regulatorio, ya que la mayoría de los países asumen que cualquier objeto que se origina en el área "caliente" (radiactiva) de una planta de energía nuclear o una instalación en el ciclo del combustible nuclear es ipso facto radiactivo, incluso si no se detecta contaminación o radiactividad inducida por irradiación de neutrones .Las tecnologías de energía renovable pueden tener importantes beneficios ambientales. A diferencia del carbón y el gas natural , pueden generar electricidad y combustibles sin liberar cantidades significativas de CO2 y otros gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático; sin embargo, se ha descubierto que el ahorro de gases de efecto invernadero que se logra con una serie de biocombustibles es mucho menor de lo que se había previsto originalmente, como se analiza en el artículo Impactos indirectos de los biocombustibles en el cambio de uso de la tierra .
Tanto la energía solar como la eólica han sido criticadas desde un punto de vista estético. [48] Sin embargo, existen métodos y oportunidades para implementar estas tecnologías renovables de manera eficiente y discreta: los colectores solares fijos pueden funcionar como barreras de ruido a lo largo de las carreteras, y actualmente hay amplias áreas disponibles en carreteras, estacionamientos y azoteas; también se pueden usar células fotovoltaicas amorfas para teñir ventanas y producir energía. [49]
La principal ventaja de las represas hidroeléctricas convencionales con embalses es su capacidad de almacenar energía potencial para la posterior producción eléctrica. La combinación de un suministro natural de energía y la producción según demanda ha convertido a la energía hidroeléctrica en la mayor fuente de energía renovable con diferencia. Otras ventajas son su mayor vida útil que la generación a partir de combustibles, los bajos costes de explotación y la posibilidad de practicar deportes acuáticos. Algunas represas también funcionan como plantas de almacenamiento por bombeo que equilibran la oferta y la demanda en el sistema de generación. En general, la energía hidroeléctrica puede ser menos costosa que la electricidad generada a partir de combustibles fósiles o energía nuclear, y las zonas con abundante energía hidroeléctrica atraen a la industria.
Sin embargo, además de las ventajas mencionadas, las represas que crean grandes embalses tienen varias desventajas , entre ellas: el desplazamiento de las personas que viven en las zonas donde se planea construir los embalses, la liberación de cantidades significativas de dióxido de carbono durante la construcción y la inundación del embalse, la alteración de los ecosistemas acuáticos y la vida de las aves, los impactos adversos en el entorno del río y, en casos excepcionales, la falla catastrófica del muro de la represa. [50] [51]
Otras desventajas de la construcción de represas hidroeléctricas es la necesidad de construir caminos de acceso para llegar a ellas, lo que altera el ecosistema terrestre y no solo el acuático. Además, con el aumento del dióxido de carbono, aumenta el metano. Esto se debe a las inundaciones durante la construcción de las represas, cuando las plantas quedan sumergidas bajo el agua y se descomponen, liberando gas metano. [52] Otra desventaja es el costo inicial de construir la represa y el tiempo que lleva hacerlo. [52]
Algunas represas solo generan energía y no cumplen ninguna otra función, pero en muchos lugares se necesitan grandes embalses para controlar las inundaciones o para el riego; añadir una parte hidroeléctrica es una forma habitual de pagar por un nuevo embalse. El control de las inundaciones protege la vida y la propiedad, y el riego favorece el aumento de la agricultura.
Las pequeñas centrales hidroeléctricas y la energía de pasada son dos alternativas de bajo impacto a los embalses hidroeléctricos, aunque pueden producir energía intermitente debido a la falta de agua almacenada.
La energía eléctrica se puede generar quemando cualquier cosa que pueda arder. Parte de la energía eléctrica se genera quemando cultivos que se cultivan específicamente para ese fin. Por lo general, esto se hace fermentando materia vegetal para producir etanol , que luego se quema. Esto también se puede hacer permitiendo que la materia orgánica se descomponga, produciendo biogás , que luego se quema. Además, cuando se quema, la madera es una forma de combustible de biomasa. [56]
La quema de biomasa produce muchas de las mismas emisiones que la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, el cultivo de biomasa captura dióxido de carbono del aire, por lo que la contribución neta a los niveles globales de dióxido de carbono atmosférico es pequeña.
El proceso de cultivo de biomasa está sujeto a las mismas preocupaciones ambientales que cualquier otro tipo de agricultura . Utiliza una gran cantidad de tierra y puede ser necesario el uso de fertilizantes y pesticidas para lograr un crecimiento rentable. La biomasa que se produce como subproducto de la agricultura es prometedora, pero la mayor parte de esa biomasa se utiliza actualmente para incorporarla al suelo como fertilizante, al menos.
El impacto ambiental de la generación de electricidad a partir de energía eólica es menor en comparación con el de la energía de combustibles fósiles . [58] Las turbinas eólicas tienen uno de los potenciales de calentamiento global más bajos por unidad de electricidad generada: se emiten muchos menos gases de efecto invernadero que por la unidad promedio de electricidad, por lo que la energía eólica ayuda a limitar el cambio climático . [59] La energía eólica no consume combustible y no emite contaminación del aire , a diferencia de las fuentes de energía de combustibles fósiles. La energía consumida para fabricar y transportar los materiales utilizados para construir una planta de energía eólica es igual a la nueva energía producida por la planta en unos pocos meses. [60]
Los parques eólicos terrestres pueden tener un impacto visual y paisajístico significativo. [61] Debido a una densidad de potencia superficial muy baja y a los requisitos de espaciamiento, los parques eólicos normalmente deben extenderse sobre más terreno que otras centrales eléctricas. [62] [63] Su red de turbinas, caminos de acceso, líneas de transmisión y subestaciones puede dar lugar a una "expansión energética"; [64] aunque el terreno entre las turbinas y los caminos todavía se puede utilizar para la agricultura. [65] [66]
Los conflictos surgen especialmente en paisajes paisajísticos y culturalmente importantes. Se pueden implementar restricciones de ubicación (como retranqueos ) para limitar el impacto. [67] El terreno entre las turbinas y los caminos de acceso aún se puede utilizar para la agricultura y el pastoreo. [65] [68] Pueden conducir a la "industrialización del campo". [69] Algunos parques eólicos son rechazados por potencialmente dañar áreas paisajísticas protegidas, paisajes arqueológicos y sitios patrimoniales. [70] [71] [72] Un informe del Consejo de Montañismo de Escocia concluyó que los parques eólicos perjudicaban el turismo en áreas conocidas por sus paisajes naturales y vistas panorámicas. [73]
La pérdida y fragmentación del hábitat son los mayores impactos potenciales sobre la vida silvestre de los parques eólicos terrestres, [64] pero son pequeños [74] y pueden mitigarse si se implementan estrategias adecuadas de monitoreo y mitigación. [75] El impacto ecológico mundial es mínimo. [58] Miles de aves y murciélagos, incluidas especies raras, han muerto por las palas de las turbinas eólicas, [76] al igual que alrededor de otras estructuras hechas por el hombre, aunque las turbinas eólicas son responsables de muchas menos muertes de aves que la infraestructura de combustibles fósiles. [77] [78] Esto se puede mitigar con un monitoreo adecuado de la vida silvestre. [79]
Muchas palas de turbinas eólicas están hechas de fibra de vidrio y algunas solo tenían una vida útil de 10 a 20 años. [80] Anteriormente, no había mercado para reciclar estas palas viejas, [81] y comúnmente se desechaban en vertederos. [82] Debido a que las palas son huecas, ocupan un gran volumen en comparación con su masa. Desde 2019, algunos operadores de vertederos han comenzado a exigir que las palas se trituren antes de ser enviadas al vertedero. [80] Es más probable que las palas fabricadas en la década de 2020 estén diseñadas para ser completamente reciclables. [82]
Las turbinas eólicas también generan ruido. A una distancia de 300 metros (980 pies) esto puede ser alrededor de 45 dB, que es ligeramente más fuerte que un refrigerador. A 1,5 km (1 mi) de distancia se vuelven inaudibles. [83] [84] Hay informes anecdóticos de efectos negativos para la salud en personas que viven muy cerca de turbinas eólicas. [85] La investigación revisada por pares en general no ha respaldado estas afirmaciones. [86] [87] [88] La hinca de pilotes para construir parques eólicos no flotantes es ruidosa bajo el agua , [89] pero en funcionamiento la energía eólica marina es mucho más silenciosa que los barcos. [90]La energía geotérmica es el calor de la Tierra, que se puede aprovechar para producir electricidad en las centrales eléctricas. El agua caliente producida a partir de fuentes geotérmicas se puede utilizar para la industria, la agricultura, el baño y la limpieza. Cuando se pueden aprovechar fuentes de vapor subterráneas, el vapor se utiliza para hacer funcionar una turbina de vapor. Las fuentes de vapor geotérmico tienen una vida útil limitada, ya que el agua subterránea se agota. Los sistemas que hacen circular el agua superficial a través de formaciones rocosas para producir agua caliente o vapor son, en una escala temporal relevante para el ser humano, renovables.
Aunque una planta de energía geotérmica no quema ningún combustible, igualmente tendrá emisiones debido a sustancias distintas del vapor que surgen de los pozos geotérmicos. Estas pueden incluir sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono. Algunas fuentes de vapor geotérmico arrastran minerales no solubles que deben eliminarse del vapor antes de que se use para la generación; este material debe eliminarse adecuadamente. Cualquier planta de energía a vapor (de ciclo cerrado) requiere agua de enfriamiento para los condensadores ; la desviación del agua de enfriamiento de fuentes naturales y su aumento de temperatura cuando se devuelve a arroyos o lagos, puede tener un impacto significativo en los ecosistemas locales. [91]
La extracción de aguas subterráneas y el enfriamiento acelerado de las formaciones rocosas pueden provocar temblores de tierra. Los sistemas geotérmicos mejorados (EGS) fracturan las rocas subterráneas para producir más vapor; estos proyectos pueden provocar terremotos. Algunos proyectos geotérmicos (como uno cerca de Basilea, Suiza, en 2006) han sido suspendidos o cancelados debido a la sismicidad objetable inducida por la recuperación geotérmica. [92] Sin embargo, los riesgos asociados con la "sismicidad inducida por la hidrofracturación son bajos en comparación con los de los terremotos naturales, y pueden reducirse mediante una gestión y un seguimiento cuidadosos" y "no deben considerarse un impedimento para un mayor desarrollo del recurso energético geotérmico Hot Rock". [93]
La energía solar es más limpia que la electricidad procedente de combustibles fósiles , [94] por lo que puede ser mejor para el medio ambiente. [95] La energía solar no produce emisiones nocivas durante su funcionamiento, pero la producción de los paneles genera cierta contaminación. La huella de carbono de la fabricación es inferior a 1 kg de CO2 / Wp, [96] y se espera que disminuya a medida que los fabricantes utilicen más electricidad limpia y materiales reciclados. [97] La energía solar conlleva un coste inicial para el medio ambiente a través de la producción con un tiempo de recuperación de carbono de varios años a partir de 2022 [actualizar], [97] pero ofrece energía limpia durante el resto de su vida útil de 30 años. [98]
Las emisiones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida de los parques solares son inferiores a 50 gramos (g) por kilovatio-hora (kWh), [99] [100] [101] pero con el almacenamiento en baterías podrían llegar a 150 g/kWh. [102] En cambio, una central eléctrica de ciclo combinado a gas sin captura y almacenamiento de carbono emite alrededor de 500 g/kWh, y una central eléctrica a carbón alrededor de 1000 g/kWh. [103] De manera similar a todas las fuentes de energía donde las emisiones totales de su ciclo de vida provienen principalmente de la construcción, el cambio a energía baja en carbono en la fabricación y el transporte de dispositivos solares reduciría aún más las emisiones de carbono. [101]
La densidad de potencia superficial del ciclo de vida de la energía solar varía [104], pero el promedio es de unos 7 W/m2, en comparación con los 240 de la energía nuclear y los 480 del gas. [105] Sin embargo, cuando se tiene en cuenta la tierra necesaria para la extracción y el procesamiento del gas, se estima que la energía del gas no tiene una densidad de potencia mucho mayor que la solar. [94] La energía fotovoltaica requiere cantidades mucho mayores de superficie terrestre para producir la misma cantidad nominal de energía que las fuentes [ ¿cuáles? ] con mayor densidad de potencia superficial y factor de capacidad. Según un estudio de 2021, obtener entre el 25% y el 80% de la electricidad de los parques solares en su propio territorio para 2050 requeriría que los paneles cubrieran tierras que van del 0,5% al 2,8% de la Unión Europea , del 0,3% al 1,4% en la India y del 1,2% al 5,2% en Japón y Corea del Sur . [106] La ocupación de áreas tan grandes para parques fotovoltaicos podría generar oposición residencial, así como conducir a la deforestación, la eliminación de la vegetación y la conversión de tierras agrícolas. [107] Sin embargo, algunos países, como Corea del Sur y Japón, utilizan la tierra para la agricultura bajo energía fotovoltaica , [108] [109] o solar flotante, [110] junto con otras fuentes de energía bajas en carbono . [111] [112] El uso de la tierra en todo el mundo tiene un impacto ecológico mínimo. [113] El uso de la tierra se puede reducir al nivel de la energía a gas instalándola en edificios y otras áreas edificadas. [104]
En la producción de paneles solares se utilizan materiales nocivos, pero generalmente en pequeñas cantidades. [114] A partir de 2022 [actualizar], el impacto ambiental de la perovskita es difícil de estimar, pero existe cierta preocupación de que el plomo pueda ser un problema. [94]
Un estudio de la Agencia Internacional de Energía de 2021 proyecta que la demanda de cobre se duplicará para 2040. El estudio advierte que la oferta debe aumentar rápidamente para satisfacer la demanda derivada de la implementación a gran escala de energía solar y las actualizaciones necesarias de la red. [115] [116] También puede ser necesario más telurio e indio . [94]
El reciclaje puede ayudar. [94] Como los paneles solares a veces se reemplazan con paneles más eficientes, los paneles de segunda mano a veces se reutilizan en países en desarrollo, por ejemplo en África . [117] Varios países tienen regulaciones específicas para el reciclaje de paneles solares . [118] [119] [120] Aunque el costo de mantenimiento ya es bajo en comparación con otras fuentes de energía, [121] algunos académicos han pedido que los sistemas de energía solar se diseñen para que sean más reparables . [122] [123]
Los paneles solares pueden aumentar la temperatura local. En instalaciones de gran tamaño en el desierto, el efecto puede ser más fuerte que el de la isla de calor urbana. [124]
Una proporción muy pequeña de la energía solar es energía solar concentrada . La energía solar concentrada puede utilizar mucha más agua que la energía a gas. Esto puede ser un problema, ya que este tipo de energía solar necesita una fuerte luz solar, por lo que a menudo se construye en desiertos. [125]Las aspas son de material compuesto, no son reciclables, no se pueden vender", dijo Linowes. "Los vertederos se llenarán de aspas en un abrir y cerrar de ojos.
La aparente contradicción que puede surgir del hecho de que las grandes plantas fotovoltaicas ocupen más terreno que las relativamente compactas plantas de carbón o gas se debe a la inclusión en el cálculo de los impactos en la ocupación del terreno derivados de la minería del carbón y la extracción de petróleo o gas; si se incluyen, el impacto en la ocupación del terreno es mayor en el caso de los combustibles fósiles.
