La ingeniería energética es un campo multidisciplinario de la ingeniería que se centra en optimizar los sistemas energéticos , desarrollar tecnologías de energía renovable y mejorar la eficiencia energética para satisfacer la creciente demanda mundial de energía de manera sostenible . Abarca áreas como la recolección y el almacenamiento de energía , la conversión de energía , los materiales energéticos , los sistemas energéticos , la eficiencia energética , los servicios energéticos , la gestión de instalaciones , la ingeniería de plantas, el modelado energético , el cumplimiento medioambiental . Como una de las disciplinas de ingeniería más recientes en surgir, la ingeniería energética desempeña un papel fundamental a la hora de abordar desafíos globales como el cambio climático , la reducción de carbono y la transición de los combustibles fósiles a fuentes de energía renovables y energía sostenible . [1]
La ingeniería energética es una de las disciplinas de ingeniería más recientes que han surgido. La ingeniería energética combina conocimientos de los campos de la física , las matemáticas y la química con prácticas de ingeniería económica y ambiental. Los ingenieros energéticos aplican sus habilidades para aumentar la eficiencia y desarrollar aún más las fuentes de energía renovables. El trabajo principal de los ingenieros energéticos es encontrar las formas más eficientes y sostenibles de operar edificios y procesos de fabricación. Los ingenieros energéticos auditan el uso de energía en esos procesos y sugieren formas de mejorar los sistemas. Esto significa sugerir iluminación avanzada, mejor aislamiento, propiedades de calefacción y refrigeración más eficientes de los edificios. [2] Aunque un ingeniero energético se preocupa por obtener y utilizar la energía de las formas más respetuosas con el medio ambiente, su campo no se limita estrictamente a la energía renovable como la hidroeléctrica, la solar, la biomasa o la geotermia. Los ingenieros energéticos también trabajan en los campos de la extracción de petróleo y gas natural. [2] [3]
El objetivo principal de la ingeniería energética es optimizar la producción y el uso de los recursos energéticos, minimizando al mismo tiempo el desperdicio de energía y reduciendo el impacto ambiental. Esta disciplina es vital para diseñar sistemas que consuman menos energía, cumplan con los objetivos de reducción de carbono y mejoren la eficiencia energética de los procesos en los sectores industrial, comercial y residencial. [4] A menudo se aplica al diseño de edificios y se presta gran atención a la calefacción , ventilación y aire acondicionado (HVAC) , la iluminación y la refrigeración , tanto para reducir las cargas energéticas como para aumentar la eficiencia de los sistemas actuales. La ingeniería energética se considera cada vez más como un gran paso adelante para cumplir con los objetivos de reducción de carbono . Dado que los edificios y las casas consumen más del 40% de la energía de los Estados Unidos, los servicios que realiza un ingeniero energético tienen una gran demanda. [5]
Las civilizaciones humanas han dependido durante mucho tiempo de la conversión de energía para diversos fines, desde el uso del fuego hasta el desarrollo de ruedas hidráulicas, molinos de viento y, finalmente, la generación de electricidad. La formalización de la ingeniería energética comenzó durante la revolución industrial y se aceleró a mediados del siglo XX con los avances en los sistemas de energía eléctrica, la energía nuclear y las tecnologías de energía renovable. [6] La crisis del petróleo de 1973 destacó la necesidad de una mayor eficiencia energética y la independencia energética, lo que llevó al establecimiento de nuevos programas gubernamentales y estándares industriales. Además, la crisis energética de 1979 sacó a la luz la necesidad de obtener más trabajo con menos energía. El gobierno de los Estados Unidos aprobó varias leyes para promover una mayor eficiencia energética , como la ley pública estadounidense 94-413, el Programa Federal de Incentivos para Automóviles Limpios. [7]
La ingeniería energética , a menudo considerada como un subconjunto de la ingeniería eléctrica , se centra en la generación, transmisión, distribución y utilización de energía eléctrica. Este subcampo cubre infraestructura crítica como plantas de energía, redes eléctricas y sistemas de almacenamiento de energía , asegurando la entrega eficiente y confiable de energía en varios sectores. Las tecnologías emergentes en ingeniería energética incluyen el desarrollo de redes inteligentes , microrredes y sistemas avanzados de almacenamiento de energía como baterías de iones de litio y celdas de combustible de hidrógeno , que son fundamentales para el futuro de la integración de energía renovable.
Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental (LEED) es un programa creado por el United States Green Building Council (USGBC) en marzo de 2000. LEED es un programa que fomenta la construcción ecológica y promueve la sostenibilidad en la construcción de edificios y la eficiencia de los servicios públicos en los edificios.
En 2012, el Consejo de Construcción Ecológica de Estados Unidos encargó a la empresa independiente Booz Allen Hamilton que realizara un estudio sobre la eficacia del programa LEED. "Este estudio confirmó que los edificios ecológicos generan importantes ahorros de energía. Entre 2000 y 2008, la construcción y renovación ecológicas generaron 1.300 millones de dólares en ahorros de energía. De esos 1.300 millones, los edificios con certificación LEED representaron 281 millones". El estudio también concluyó que la suma de todas las construcciones ecológicas generaba 2,4 millones de puestos de trabajo. [8]
La eficiencia energética se ve de dos maneras. La primera es que se realiza más trabajo con la misma cantidad de energía utilizada. La otra percepción es que se logra la misma cantidad de trabajo con menos energía utilizada en el sistema. [9] Algunas formas de obtener más trabajo con menos energía es "Reducir, Reutilizar y Reciclar" los materiales utilizados en la vida diaria. El avance de la tecnología ha llevado a otros usos de los residuos. Tecnología como las instalaciones de conversión de residuos en energía que convierten los residuos sólidos mediante el proceso de gasificación o pirólisis en combustibles líquidos para ser quemados. La Agencia de Protección Ambiental afirmó que Estados Unidos produjo 250 millones de toneladas de residuos municipales en 2010. De esos 250 millones de toneladas, aproximadamente el 54% se arroja a vertederos, el 33% se recicla y el 13% va a plantas de recuperación de energía . [10] En los países europeos que pagan más por el combustible, como Dinamarca, donde el precio del gas se acercó a los 2,6 dólares por litro (10 dólares por galón estadounidense) en 2010, se han desarrollado más las instalaciones de conversión de residuos en energía. [11] En 2010, Dinamarca envió el 7% de sus residuos a vertederos, el 69% se recicló y el 24% se envió a instalaciones de conversión de residuos en energía. Hay varios otros países desarrollados de Europa occidental que también han tomado en consideración la ingeniería energética. [10] La " Energiewende " de Alemania , una política que estableció el objetivo de satisfacer el 80% de las necesidades eléctricas con fuentes de energía renovables para 2050. [12]
A partir de 2023, el salario anual medio de los ingenieros energéticos en los EE. UU. oscila entre $75 000 y $95 000, según la experiencia y la ubicación. [13] Los ingenieros energéticos con experiencia en energía renovable y almacenamiento de energía tienden a recibir salarios más altos debido a la creciente demanda de soluciones sostenibles. La distribución de género en el campo sigue siendo prominente, con alrededor del 80 % de ingenieros hombres, aunque se están realizando esfuerzos para aumentar la diversidad a través de becas y programas de tutoría. [14] Se espera que el mercado laboral para los ingenieros energéticos crezca rápidamente durante la próxima década, impulsado por el cambio hacia la energía limpia y las soluciones sostenibles a los problemas climáticos modernos. [15]
Para convertirse en ingeniero energético, normalmente se requiere una licenciatura en ingeniería energética o campos relacionados, como ingeniería mecánica , eléctrica o ambiental . Muchas universidades ofrecen ahora programas especializados de ingeniería energética con un enfoque en energía renovable, almacenamiento de energía y gestión de la red. Las certificaciones avanzadas como la credencial de Gerente de Energía Certificado (CEM), ofrecida por la Asociación de Ingenieros de Energía , y los programas de posgrado en sistemas de energía sostenible mejoran aún más los planes de carrera. Además, varias universidades de todo el mundo han establecido departamentos o centros que ofrecen títulos de ingeniería energética, para preparar mejor a los futuros ingenieros para su carrera. Uno de esos programas es la Certificación IEP PEM que se ofrece en la Universidad Tecnológica de Virginia . [16]
Las tecnologías emergentes en ingeniería energética están transformando la forma en que se produce, almacena y consume la energía. Innovaciones como los paneles solares de última generación, las innovaciones modernas en turbinas eólicas, los sistemas de almacenamiento de energía (como las baterías de flujo y las celdas de combustible de hidrógeno ) y las tecnologías de redes inteligentes están allanando el camino hacia un futuro energético más sostenible. [17] [18] Estas tecnologías son fundamentales para reducir la dependencia de los combustibles fósiles y garantizar la estabilidad de los sistemas de energía renovable. Otros avances incluyen aplicaciones de inteligencia artificial y aprendizaje automático para optimizar el uso de la energía en tiempo real, y sistemas de captura y almacenamiento de carbono (CCS) para mitigar las emisiones de las centrales eléctricas existentes.
Los ingenieros energéticos desempeñan un papel fundamental en la formulación de políticas y normativas energéticas en todo el mundo. Su experiencia es esencial para establecer normas de eficiencia energética, integración de energías renovables y reducción de la huella de carbono. Iniciativas globales como el Acuerdo de París y el Pacto Verde Europeo están influyendo en las prácticas de ingeniería energética, impulsando el campo hacia soluciones energéticas más sostenibles y equitativas. Además, los ingenieros energéticos participan cada vez más en colaboraciones con los sectores público y privado, trabajando con gobiernos y corporaciones para diseñar e implementar proyectos de infraestructura energética a gran escala que tendrían impactos tanto sociales como políticos. [19]