Principles of Sustainable Energy Systems – Frank Kreith – 2nd Edition

El campo de la energía sostenible está cambiando rápidamente, y constantemente aparece nueva información sobre tecnologías y procesos analíticos en la literatura. El rápido ritmo de cambio ha hecho necesario preparar una segunda edición del texto original, que se basó en la información disponible hasta hace unos seis años. La segunda edición responde a los comentarios y sugerencias de los usuarios del libro de texto original e introduce varias ideas nuevas.

Frank Kreith ha hecho un gran esfuerzo para corregir todos los errores de impresión de la primera edición y también actualizar, en la medida de lo posible, los datos sobre el uso de energía en todo el mundo. Además, para adaptar el libro, que tiene más de 700 páginas, como texto para un curso de un semestre en ingeniería y/o ciencias ambientales, ha marcado las secciones que pueden omitirse sin romper la continuidad de la presentación con un asterisco, y redujo así los importantes contenidos técnicos a menos de 500 páginas.

Más importante aún, ha introducido varios temas nuevos:

1. Se ha ampliado la cobertura de la disponibilidad de fuentes de energía renovables y fósiles, incluidos el carbón y el gas natural, y el efecto del fracking.
2. Se ha agregado una sección sobre la capacidad de carga global basada en la interacción entre la población, el agua, los alimentos, la energía y el medio ambiente.
3. A lo largo del libro se ha adoptado un enfoque de análisis de sistemas para la sostenibilidad. Este enfoque incluye una estrategia de retorno de la energía invertida (EROI) para el análisis y el diseño de la sostenibilidad.
4. Se ha ampliado la cobertura de la opción de energía nuclear.
5. Se ha agregado un análisis cuantitativo y una crítica de un sistema de energía basado en hidrógeno.
6. A lo largo del libro se han intercalado cálculos de emisión potencial de contaminantes del aire que pueden conducir al calentamiento global y métodos para su reducción.
7. El capítulo sobre almacenamiento de energía se ha ampliado para incluir el potencial de almacenamiento virtual en la red eléctrica. Este enfoque combinado de agua, viento y energía solar (WWS) puede alcanzar, con cierta capacidad de almacenamiento por bombeo, hasta el 83 % de la carga eléctrica de EE. UU. en una red de distribución robusta.
8. Se ha agregado un nuevo capítulo que presenta enfoques para una transición de un futuro basado en combustibles fósiles a un futuro energético renovable y sostenible. Este capítulo, escrito por la profesora Susan Krumdieck de la Universidad de Canterbury en Nueva Zelanda, aporta su visión, experiencia y amplia perspectiva a la nueva edición.
9. Durante los últimos cinco años, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, en conjunto con los Laboratorios Nacionales Sandia, ha desarrollado el modelo de asesoramiento del sistema (SAM), una herramienta basada en la web que simplifica el análisis económico y técnico de los sistemas de energía renovable y sostenible. La radiación solar que incide sobre la Tierra y los movimientos resultantes del viento y el agua varían sustancialmente tanto durante el año como durante el día.

En consecuencia, las predicciones sobre el rendimiento de dichos sistemas deben basarse en una recopilación de datos meteorológicos pasados que deben encapsularse y luego introducirse en un modelo de predicción del rendimiento. Este enfoque da como resultado cálculos bastante tediosos utilizando hojas de cálculo y procedimientos similares.

SAM ha eliminado la necesidad de estos cálculos y puede ser utilizado por ingenieros que evalúen y diseñen sistemas de energía renovable para predecir su desempeño y el costo nivelado de la energía generada. Sin embargo, para utilizar estos métodos numéricos, es necesario obtener una comprensión básica de la tecnología, así como de los supuestos y la nomenclatura utilizados para ejercitar el modelo.

El modelo demuestra los pasos de la solución para una tecnología determinada por medio de valores predeterminados que representan valores típicos para ubicaciones y condiciones determinadas. Sin embargo, para usar el modelo correctamente, es necesario ingresar los valores correctos para el sistema, la ubicación y el tiempo que se están analizando. Así, al combinar la lectura del capítulo con los problemas ilustrativos, es posible reducir el tiempo necesario para cubrir las estimaciones de rendimiento y costo de varias tecnologías. Esto debería resultar beneficioso tanto para los estudiantes como para los instructores.