Los sistemas de energía eléctrica están compuestos por 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, incluso en su construcción, durante la generación de electricidad y en su desmantelamiento y eliminación. Estos impactos se pueden dividir en impactos operativos (obtención de combustible, contaminación atmosférica global y localizada ) e impactos de construcción ( fabricación , instalación, desmantelamiento y eliminación). Todas las formas de generación de electricidad tienen algún tipo de impacto ambiental, [1] pero la energía alimentada con 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 de las fuentes de energía mediante la evaluación del ciclo de vida . Por lo general, se trata de fuentes de energía únicamente eléctrica, pero a veces se evalúan fuentes de calor. [5] Los hallazgos 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 Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático armonizó los hallazgos de dióxido de carbono equivalente (CO 2 e) de las principales fuentes de generación de electricidad utilizadas 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 , mientras que la energía solar, la eólica y la nuclear son todas bajas en carbono. La energía hidroeléctrica, de biomasa, geotérmica y oceánica puede ser generalmente baja en carbono, pero un diseño deficiente u otros factores podrían resultar en mayores emisiones de las centrales eléctricas individuales.
Para 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, es posible que las emisiones totales del ciclo de vida de la energía eólica hayan disminuido desde la publicación. De manera similar, debido al período de tiempo durante el cual 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) fases faltantes del ciclo de vida, y b) incertidumbre sobre dónde definir el punto de corte en el potencial de calentamiento global de una fuente de energía. Esto último es importante a la hora de 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, de gas natural, nucleares, geotérmicas y de biomasa) utilizan agua como fluido refrigerante para impulsar los ciclos termodinámicos que permiten extraer electricidad a partir de la energía térmica. La energía solar utiliza agua para limpiar equipos, mientras que la hidroelectricidad utiliza agua de la evaporación de los embalses. La cantidad de agua utilizada suele ser un gran motivo de preocupación para los sistemas de generación de electricidad a medida que las poblaciones aumentan y las sequías se convierten en un motivo de preocupación. Además, los cambios en los recursos hídricos pueden afectar la confiabilidad de la generación de electricidad. [8]
Las discusiones sobre el uso del agua para la generación de electricidad distinguen entre extracción y consumo de agua. [8] Según el Servicio Geológico de Estados Unidos , "extracción" se define como la cantidad de agua extraída del suelo o desviada de una fuente de agua para su uso, mientras que "consumo" se refiere a la cantidad de agua que se evapora, transpira, incorporados a productos o cultivos, o eliminados de otro modo del entorno acuático inmediato. [9] Tanto la extracción como el consumo de agua son impactos ambientales importantes a evaluar.
A continuación se muestran cifras generales para el uso de agua dulce de diferentes fuentes de energía.
Las plantas de ciclo de vapor (nucleares, de carbón, de gas natural, termosolares) necesitan una gran cantidad de agua para enfriarse y eliminar el calor de los condensadores de vapor. La cantidad de agua necesaria en relación con la producción de la planta se reducirá al aumentar la temperatura de la caldera . Las calderas alimentadas con carbón y gas pueden producir vapor a altas temperaturas y, por lo tanto, son más eficientes y requieren menos agua de refrigeración en relación con la producción. Las calderas nucleares están limitadas en la temperatura del vapor por limitaciones materiales, y la energía solar térmica está limitada por la concentración de la fuente de energía. [12]
Las plantas de ciclo térmico cercanas al océano tienen la opción de utilizar agua de mar . Un sitio de este tipo no tendrá torres de enfriamiento y estará mucho menos limitado por las preocupaciones ambientales relacionadas con la temperatura de descarga, ya que el calor vertido tendrá muy poco efecto sobre la temperatura del agua. Esto tampoco agotará el agua disponible para otros usos. La energía nuclear en Japón , por ejemplo, no utiliza torres de refrigeración porque todas las plantas están situadas en la costa. Si se utilizan sistemas de refrigeración secos, no se utilizará una cantidad significativa de agua del nivel freático. Existen otras soluciones de refrigeración más novedosas, como la refrigeración de aguas residuales en la central nuclear de Palo Verde .
La principal causa del uso de agua por la hidroelectricidad es tanto la evaporación como la filtración al nivel freático.
Si bien el uso de agua sigue siendo una necesidad importante para la producción de electricidad, desde 2015 el uso de agua 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 en el 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 simplemente producir energía 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 enfriamiento híbridos y de recirculación de circuito cerrado en lugar de sistemas de enfriamiento de un solo paso. Una vez pasados los sistemas de enfriamiento, se extrae una cantidad excesiva 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, 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 serias son las preocupaciones sobre las emisiones resultantes de la quema de combustibles fósiles . Los combustibles fósiles constituyen un importante depósito de carbono enterrado a gran profundidad. Quemarlos da como resultado la conversión de este carbono en dióxido de carbono , que luego se libera a la atmósfera. La emisión estimada de CO 2 de la industria eléctrica mundial es de 10 mil millones de toneladas al año. [15] Esto da como resultado un aumento en los niveles de dióxido de carbono atmosférico de la Tierra, lo que aumenta el efecto invernadero y contribuye al calentamiento global . [dieciséis]
Dependiendo del combustible fósil en particular y del método de combustión, también se pueden producir otras emisiones. A menudo se liberan ozono , dióxido de azufre, NO 2 y otros gases, así como partículas . [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, particularmente el carbón , también contienen material radiactivo diluido , y quemarlos en cantidades muy grandes libera este material al medio ambiente, lo que lleva a bajos niveles de contaminación radiactiva local y global , cuyos niveles son, irónicamente, más altos que los de una energía nuclear. estación a medida que se controlan y almacenan sus contaminantes radiactivos.
El carbón también contiene trazas de elementos pesados tóxicos como mercurio , arsénico y otros. [18] El mercurio vaporizado en la caldera de una central eléctrica puede permanecer suspendido en la atmósfera y circular por todo el mundo. Si bien existe un inventario sustancial de mercurio en el medio ambiente, a medida que se controlan mejor otras emisiones de mercurio provocadas por el hombre, las emisiones de las centrales eléctricas pasan a ser una fracción significativa de las emisiones restantes. Se cree que las emisiones de mercurio de las centrales eléctricas de Estados Unidos fueron de unas 50 toneladas por año en 2003, y de varios cientos de toneladas por año en China . Los diseñadores de centrales eléctricas pueden instalar equipos en las centrales eléctricas para reducir las emisiones.
Las prácticas de minería del carbón en los Estados Unidos también han incluido la minería a cielo abierto y la remoción de cimas de montañas . Los relaves de los molinos quedan desnudos y se han lixiviado en los ríos locales, lo que ha provocado que la mayoría o todos los ríos de las zonas productoras de carbón se vuelvan rojos durante todo el año con ácido sulfúrico que mata toda la vida en los ríos.
En 2022, la AIE dijo que las emisiones de gases de efecto invernadero de las centrales eléctricas alimentadas con gas habían aumentado casi un 3% con 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 son menos peligrosos que los NOx de los aparatos de gas instalados en los hogares. [21]
La eficiencia de las centrales eléctricas alimentadas con gas se puede mejorar mediante métodos de cogeneración y geotermia ( combinación de calor y energía ). El vapor de proceso se puede extraer de turbinas de vapor. El calor residual producido por las centrales térmicas se puede utilizar para calentar espacios en edificios cercanos. Al combinar la producción de energía eléctrica y la calefacción, se consume menos combustible, lo que reduce los efectos medioambientales en comparación con los sistemas separados de calor y energía.
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 respaldo, 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 . El cambio a estas fuentes de energía requiere que los usos finales, como el transporte y la calefacción, estén electrificados para que los sistemas energéticos del mundo sean sostenibles. Trabajos recientes han demostrado que en 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 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 a base de gas natural y red eléctrica, (2) un sistema de calefacción residencial a base de gas natural con energía fotovoltaica para alimentar la carga eléctrica, (3) un sistema de calefacción residencial a base de gas natural con energía fotovoltaica para alimentar la carga eléctrica, Sistema HP con electricidad de red y (4) un sistema HP+PV residencial. Encontró que, en condiciones típicas de inflación, el costo del ciclo de vida del gas natural y las bombas de calor 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 calderas 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 para la energía fotovoltaica, la energía fotovoltaica se convierte en una protección contra el aumento de precios y fomenta 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 rendimiento real para tales tecnologías de prosumidor es 20 veces mayor que un certificado de depósito a largo plazo , lo que demuestra el valor adicional que las tecnologías fotovoltaicas y HP ofrecen a los prosumidores sobre vehículos de inversión comparablemente seguros, al tiempo que realizan reducciones sustanciales. en 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 forma sostenible que producir combustibles líquidos de forma sostenible. Por 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] Muchas de las técnicas necesarias para reducir las emisiones del transporte marítimo y la aviación aún se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo. [32]
Una gran fracción de la población mundial no puede permitirse una refrigeración suficiente para sus hogares. Además del aire acondicionado , que requiere electrificación y demanda de energía adicional, será necesario un diseño de edificios pasivos y una planificación urbana para garantizar que las necesidades de refrigeración se satisfagan de forma sostenible. [33] De manera similar, muchos hogares en el mundo desarrollado y en desarrollo sufren de 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 calentadores eléctricos menos eficientes ). La AIE estima que las bombas de calor actualmente cubren solo el 5% de las necesidades de calefacción de espacios y agua a nivel mundial, pero podrían cubrir más del 90%. [35] El uso de bombas de calor geotérmicas 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 extremos de suministro eléctrico durante los picos 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 con vapor se requieren temperaturas de hasta 900 °C. Por lo tanto, se requieren procesos drásticamente nuevos. Sin embargo, se espera que la conversión de energía a calor sea el primer paso en la electrificación de la industria química y se espera que se implemente a gran escala para 2025. [37]
Algunas ciudades de Estados Unidos han comenzado a prohibir las conexiones de gas para casas nuevas, y se han aprobado y se están considerando leyes estatales para exigir electrificación o prohibir los requisitos locales. [38] El gobierno del Reino Unido está experimentando con la electrificación de la calefacción doméstica para cumplir sus objetivos climáticos. [39] El calentamiento cerámico y por inducción para placas de cocina, así como aplicaciones industriales (por ejemplo, craqueadores de vapor) son ejemplos de tecnologías que pueden utilizarse para abandonar el gas natural. [40]
La energía nuclear tiene diversos impactos ambientales, tanto positivos como negativos, incluida la construcción y operación de la planta, el ciclo del combustible nuclear y los efectos de los accidentes nucleares . Las centrales nucleares no queman combustibles fósiles y, por tanto, no emiten directamente dióxido de carbono. 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 la fusión de combustibles sobrecalentados y la liberación de 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 desechar el calor residual a una masa de agua natural; esto puede resultar en un aumento indeseable de la temperatura del agua con efectos adversos en la vida acuática. Las alternativas incluyen torres de enfriamiento . [46]
La extracción de mineral de uranio puede alterar el medio ambiente alrededor de 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 objeto de intensa revisión y crítica. El desvío de combustible gastado de bajo consumo o fresco hacia 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 energéticos) o "reactores de producción" dedicados y/o enriquecimiento de uranio. Finalmente, algunas partes de la estructura del propio reactor se vuelven radiactivas mediante la activación de neutrones y requerirán décadas de almacenamiento antes de que puedan ser desmanteladas de manera económica y, a su vez, eliminadas como desechos. Medidas como reducir el contenido de cobalto en el acero para disminuir la cantidad de cobalto-60 producido por la 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 suponen que cualquier objeto que se origine en el área "caliente" (radiactiva) de una planta de energía nuclear o de una instalación en el ciclo del combustible nuclear es ipso facto radiactivo. incluso si no se detecta contaminación ni 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 CO 2 y otros gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático; sin embargo, se ha descubierto que el ahorro de gases de efecto invernadero gracias a una serie de biocombustibles es mucho menor de lo previsto originalmente. como se analiza en el artículo Impactos indirectos del cambio en el uso de la tierra de los biocombustibles .
Tanto la energía solar como la eólica han sido criticadas desde el 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 contra el ruido a lo largo de las carreteras, y actualmente se encuentran disponibles amplias carreteras, estacionamientos y áreas en los tejados; Las células fotovoltaicas amorfas también se pueden utilizar 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 su posterior producción eléctrica. La combinación de un suministro natural de energía y una producción según la demanda ha convertido a la energía hidroeléctrica en la mayor fuente de energía renovable con diferencia. Otras ventajas incluyen una vida más larga que la generación alimentada por combustible, bajos costos operativos y la provisión de instalaciones para 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 áreas con abundante energía hidroeléctrica atraen a la industria.
Sin embargo, además de las ventajas anteriores, las represas que crean grandes embalses presentan varias desventajas . Estos pueden incluir: desplazamiento de personas que viven donde se planean los embalses, liberación de cantidades significativas de dióxido de carbono durante la construcción e inundación del embalse, alteración de los ecosistemas acuáticos y la vida de las aves, impactos adversos en el medio ambiente del río y, en casos raros, fallas catastróficas. del muro de la presa. [50] [51]
Algunas otras desventajas de la construcción de represas hidroeléctricas es la necesidad de construir caminos de acceso para llegar a la represa que alteran el ecosistema terrestre y no solo el ecosistema acuático. Además, con el aumento del dióxido de carbono, hay un aumento del metano. Esto se debe a las inundaciones durante la creación de las represas, cuando las plantas se sumergen bajo el agua y se pudren, liberan gas metano. [52] Otra desventaja es el costo inicial de construir la presa y la cantidad de tiempo que lleva construirla. [52]
Algunas represas solo generan energía y no sirven para ningún otro propósito, pero en muchos lugares se necesitan grandes embalses para controlar las inundaciones y/o irrigar; agregar una porción hidroeléctrica es una forma común de pagar un nuevo embalse. El control de inundaciones protege la vida y la propiedad y el riego respalda el aumento de la agricultura.
Las pequeñas centrales hidroeléctricas y las 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 propósito. Por lo general, esto se hace fermentando materia vegetal para producir etanol , que luego se quema. Esto también se puede lograr 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, la creciente 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 tipo de agricultura . Utiliza una gran cantidad de tierra y pueden ser necesarios fertilizantes y pesticidas para 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, al menos para arar el suelo como fertilizante.
El impacto ambiental de la generación de electricidad a partir de energía eólica es menor en comparación con el de la energía basada en 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 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 al 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 (terrestres) pueden tener un impacto visual significativo y un impacto en el paisaje. [61] Debido a una densidad de potencia superficial muy baja y a los requisitos de espacio, los parques eólicos normalmente necesitan estar distribuidos en más terreno que otras centrales eléctricas. [62] [63] Su red de turbinas, caminos de acceso, líneas de transmisión y subestaciones puede resultar en una "expansión energética"; [64] aunque la tierra entre las turbinas y las carreteras todavía se puede utilizar para la agricultura. [65] [66]
Los conflictos surgen especialmente en paisajes escénicos y culturalmente importantes. Se pueden implementar restricciones de ubicación (como retrocesos ) para limitar el impacto. [67] La tierra entre las turbinas y las carreteras de acceso todavía se puede utilizar para la agricultura y el pastoreo. [65] [68] Pueden conducir a la "industrialización del campo". [69] Algunos parques eólicos se oponen a que potencialmente estropeen áreas escénicas 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 a causa de las palas de las turbinas eólicas, [76] al igual que 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 tienen una vida útil de 10 a 20 años. [80] Anteriormente, no había mercado para reciclar estas palas viejas, [81] y comúnmente se eliminaban 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 aplasten antes de enviarlas 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 de alrededor de 45 dB, que es un poco más alto que el de un refrigerador. A una distancia de 1,5 km (1 mi) se vuelven inaudibles. [83] [84] Hay informes anecdóticos de efectos negativos para la salud en las personas que viven muy cerca de las turbinas eólicas. [85] Las investigaciones revisadas por pares generalmente no han 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 puede aprovecharse para producir electricidad en 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 subterráneas de vapor, el vapor se utiliza para hacer funcionar una turbina de vapor. Las fuentes de vapor geotérmicas tienen una vida limitada a medida que se agota el agua subterránea. Los sistemas que hacen circular el agua superficial a través de formaciones rocosas para producir agua caliente o vapor son, en una escala de tiempo relevante para los humanos, renovables.
Si bien una planta de energía geotérmica no quema ningún combustible, aún tendrá emisiones debido a sustancias distintas al vapor que surgen de los pozos geotérmicos. Estos pueden incluir sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono. Algunas fuentes de vapor geotérmica arrastran minerales no solubles que deben eliminarse del vapor antes de utilizarlo para la generación; este material debe ser eliminado adecuadamente. Cualquier central eléctrica de vapor (de ciclo cerrado) requiere agua de refrigeración para los condensadores ; La desviación del agua de refrigeración de fuentes naturales y su aumento de temperatura cuando se devuelve a arroyos o lagos pueden tener un impacto significativo en los ecosistemas locales. [91]
La eliminación de aguas subterráneas y el enfriamiento acelerado de las formaciones rocosas pueden provocar temblores de tierra. Los sistemas geotérmicos mejorados (EGS) fracturan la roca subterránea para producir más vapor; Estos proyectos pueden provocar terremotos. Ciertos proyectos geotérmicos (como uno cerca de Basilea, Suiza en 2006) han sido suspendidos o cancelados debido a una sismicidad objetable inducida por la recuperación geotérmica. [92] Sin embargo, los riesgos asociados con "la sismicidad inducida por hidrofractura son bajos en comparación con los de los terremotos naturales, y pueden reducirse mediante una gestión y un seguimiento cuidadosos" y "no deben considerarse como un impedimento para un mayor desarrollo del recurso de energía geotérmica Hot Rock". ". [93]
La energía solar es más limpia que la electricidad procedente de combustibles fósiles , [94] por lo que puede ser buena para el medio ambiente cuando la reemplace. [95] La energía solar no genera emisiones nocivas durante su funcionamiento, pero la producción de los paneles genera cierta contaminación. Un estudio de 2021 estimó la huella de carbono de la fabricación de paneles monocristalinos en 515 g CO 2 /kWp en EE. UU. y 740 g CO 2 /kWp en China, [96] pero se espera que disminuya a medida que los fabricantes utilicen más electricidad limpia y materiales reciclados. [97] La energía solar conlleva un costo 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 las granjas solares son inferiores a 50 gramos (g) por kilovatio-hora (kWh), [99] [100] [101] , pero con el almacenamiento en baterías podrían ser de hasta 150 g/kWh. [102] Por el contrario, una central eléctrica alimentada por gas de ciclo combinado sin captura ni almacenamiento de carbono emite alrededor de 500 g/kWh, y una central eléctrica alimentada por carbón, alrededor de 1000 g/kWh. [103] Al igual que con todas las fuentes de energía donde las emisiones totales del 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 mucho [104] , pero tiene un promedio de alrededor de 7 W/m2, en comparación con aproximadamente 240 para la energía nuclear y 480 para el gas. [105] Sin embargo, cuando se tiene en cuenta el terreno necesario para la extracción y el procesamiento de gas, se estima que la energía del gas no tiene una densidad de energía 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, para obtener entre el 25 y el 80% de la electricidad de granjas solares en su propio territorio para 2050, los paneles requerirían cubrir tierras que oscilan entre el 0,5 y el 2,8% de la Unión Europea , entre el 0,3 y el 1,4% en la India y entre el 1,2 y el 2,8% de la electricidad en su propio territorio para 2050. 5,2% en Japón y Corea del Sur . [106] La ocupación de áreas tan grandes para granjas fotovoltaicas podría generar oposición residencial y provocar deforestación, eliminación de vegetación y conversión de tierras agrícolas. [107] Sin embargo, algunos países, como Corea del Sur y Japón, utilizan tierras para la agricultura con energía fotovoltaica , [108] [109] o energía solar flotante, [110] junto con otras fuentes de energía con bajas emisiones de carbono . [111] [112] El uso de la tierra en todo el mundo tiene un impacto ecológico mínimo. [113] El uso del suelo se puede reducir al nivel de energía de gas mediante la instalación en edificios y otras áreas urbanizadas. [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 convertirse en 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 del despliegue a gran escala de energía solar y las actualizaciones requeridas de la red. [115] [116] Es posible que también se necesite más telurio e indio y el reciclaje puede ayudar. [94]
Como los paneles solares a veces se reemplazan por 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]
Una proporción muy pequeña de la energía solar es energía solar concentrada . La energía solar concentrada puede utilizar mucha más agua que la energía alimentada por gas. Esto puede ser un problema, ya que este tipo de energía solar necesita luz solar intensa, por lo que a menudo se construye en los desiertos. [124]Las palas son compuestas, no son reciclables, no se pueden vender", dijo Linowes. "Los vertederos se llenarán de palas en cuestión de tiempo.
La aparente contradicción que puede surgir del hecho de que las grandes plantas fotovoltaicas ocupen más terreno que las relativamente compactas de carbón o gas se debe a la inclusión en el cálculo de los impactos en la ocupación del suelo derivados de la minería del carbón y la extracción de petróleo o gas; si se incluyen, el impacto sobre la ocupación de la tierra es mayor para los combustibles fósiles.
