Energías renovables y no renovables

Medio Ambiente. Fuentes inagotables. Biocarburantes. Biomasa. Energía eólica. Fotovoltaica. Geotérmica. Hidráulica. Solar. Carbón. Petróleo. Gas natural. Energía nuclear

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ÍNDICE

TÍTULOS PÁGINA

  • Definición 3
  • Energía y medio ambiente 4
  • Fuentes inagotables 5
  • Energías renovables 6
  • Biocarburantes 7
  • Energía de la biomasa 9
  • Energía eólica 11
  • Energía solar fotovoltaica 13
  • Energía geotérmica 16
  • Energía hidráulica 18
  • Energía solar térmica 21
  • Energías no renovables 24
  • Definición 25
  • El carbón 26
  • El petróleo 27
  • El gas natural 29
  • Energía nuclear 31
  • Conclusión 34
  • Esquema 35
  • Webgrafía 36

Definición

Para la Física, la energía es la capacidad potencial que tienen los cuerpos para producir trabajo o calor, y se manifiesta mediante un cambio. Es energía el esfuerzo que hace una persona cuando pedalea sobre una bicicleta. También lo es el movimiento continuo del agua de un río, o el calor que desprende el carbón cuando se quema. Desde siempre, el hombre ha utilizado las fuentes de energía a su alcance para hacer un trabajo o para obtener calor. Primero su propia fuerza física o la de los animales domésticos. Luego la energía del viento y del agua. Más tarde llegaría la explotación de los combustibles fósiles –carbón, gas natural y petróleo– y de la energía nuclear. En el futuro es probable que puedan aparecer nuevas fuentes pero, sea como fuere, la disponibilidad de energía ha sido siempre esencial para la humanidad. Tan esencial como pueda serlo, por ejemplo, el agua potable. De entre las distintas fuentes de energía, las renovables son aquellas que se producen de forma continua y son inagotables a escala humana, aunque habría que decir que, para fuentes como la biomasa, esto es así siempre que se respeten los ciclos naturales.

Las fuentes de energía renovables son aquellas que se producen de

forma continúa y son inagotables a escala humana.

El sol está en el origen de todas ellas

El sol está en el origen de todas las energías renovables porque su calor provoca en la Tierra las diferencias de presión que dan origen a los vientos, fuente de la energía eólica. El sol ordena el ciclo del agua, causa la evaporación que predispone la formación de nubes y, por tanto, las lluvias. También del sol procede la energía hidráulica. Las plantas se sirven del sol para realizar la fotosíntesis, vivir y crecer. Toda esa materia vegetal es la biomasa. Por último, el sol se aprovecha directamente en las energías solares, tanto la térmica como la fotovoltaica.

ENERGÍA Y MEDIO AMBIENTE

La generación, el transporte y el consumo de las energías convencionales tienen, como toda actividad antrópica, un impacto sobre el medio, y puede argumentarse que están en el origen de algunos de los mayores problemas ambientales que sufre el planeta como el cambio climático y la lluvia ácida. Sin llegar a decir que esos efectos no existen en las renovables, sí es cierto, en cambio, que son infinitamente menores y siempre reversibles. El consumo de energía, incluyendo el transporte, es en la actualidad la principal fuente de emisiones de gases de efecto invernadero y de contaminantes acidificante. Según la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA), la emisión de estos últimos contaminantes se ha reducido de un modo significativo gracias a la adopción de combustibles más limpios y al tratamiento de los gases de combustión. Pero mientras no disminuya el protagonismo de los combustibles fósiles en la cesta energética, los gases de efecto invernadero que provocan el cambio climático parecen estar abocados a aumentar. Mayor eficiencia energética y un incremento del uso de las energías renovables son vistos como parte de la solución.

En los últimos 100 años la temperatura media mundial aumentó 0,6°C (1,2°C en Europa) y los científicos han certificado que la década de los noventa fue la más calurosa de los últimos 150 años. Las previsiones hablan de un aumento de la temperatura media que puede ir de 1,4 a 5,8°C entre 1990 y 2100, lo que trastocaría los ciclos del agua y provocaría un aumento del nivel del mar, por el deshielo que sufrirían, en parte, los casquetes polares. Para tratar de evitarlo, en 1997 se firmó el Protocolo de Kioto, que establece un calendario de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), en función de las emitidas por cada país.

FUENTES INAGOTABLES

Las energías renovables son inagotables. Utilizar la radiación solar para producir calor o electricidad no disminuye en ningún caso la cantidad de energía que el Sol envía a la Tierra. Otro tanto sucede con el viento. Por más aerogeneradores que extrajeran su fuerza y la convirtieran en electricidad nunca trastocarían el equilibrio térmico del planeta. Sí podría hacerlo el uso indiscriminado de biomasa natural, el primer recurso energético que utilizó el hombre, más allá de su fuerza bruta. Un aprovechamiento excesivo de la biomasa natural –en forma de leña, por ejemplo– provocaría una rápida degradación de los ecosistemas naturales. Aún así, sigue siendo la base del consumo energético de los países en vías de desarrollo que, en muchos casos, explotan las masas vegetales por encima de sus posibilidades productivas, lo que provoca problemas de erosión y desertización. Lejos de ser inagotables, los combustibles fósiles se están acabando. Hasta el punto de que su control estratégico provoca conflictos políticos y sociales en el mundo, como se plasmó en la guerra de Irak o en el corte del suministro de gas ruso en enero de 2006.Y todo hace pensar que la adicción al petróleo y al gas natural que padecen los países industrializados tenderá a agravar estos problemas.

El último informe anual de BP sobre la energía en el mundo (BP Statistical Review of World Energy), de junio de 2007, cifra en 40 años las reservas mundiales de petróleo y en 63 años las de gas natural, suponiendo que la producción y el consumo de estos combustibles fósiles se mantenga estable hasta su total agotamiento, lo que no parece realista. También es verdad que estas previsiones permanecen más o menos estables en los últimos años porque la subida del precio del crudo alienta su búsqueda en yacimientos de más difícil acceso, como ha pasado recientemente con los descubiertos en la costa de Brasil, a más de 2.000 metros de profundidad. En cuanto a las reservas de carbón, se estiman mucho mayores, para 147 años. Vivir pendientes del petróleo tiene sus riesgos, toda vez que las principales reservas se concentran en áreas del planeta sobre las que penden constantemente incertidumbres políticas que se trasladan de inmediato a la economía.



Biocarburantes

BIOCOMBUSTIBLES LÍQUIDOS PARA ELTRANSPORTE.

La denominación de biocombustibles líquidos se aplica a una serie de productos de origen biológico utilizables como combustibles de sustitución de los derivados del petróleo o como aditivos de éstos para su uso en motores.

Se pueden utilizar tanto en los motores de explosión de encendido por chispa (ciclo Otto), como en los de combustión interna por compresión (ciclo Diesel).

Estos productos se obtienen mediante la transformación de materias primas de origen vegetal y presentan determinadas características físico-químicas similares a las de los combustibles convencionales derivados del petróleo.

En algunos países europeos, principalmente en Francia, a este grupo de compuestos se les denomina “biocarburantes” y se deja la denominación genérica de biocombustible para los productos procedentes de la biomasa que se utilicen en aplicaciones térmicas (incluida la producción de electricidad) y que constituyen el grupo de los biocombustibles sólidos.

TIPOS DE BIOCARBURANTES

Los biocarburantes, o biocombustibles líquidos para el transporte (BLT), engloban en la actualidad dos tipos de productos: el bioetanol y sus derivados, para sustituir parcial o totalmente a las gasolinas o a los aditivos que se utilizan en los motores de explosión para aumentar el índice de octano; y el biodiesel como sucedáneo del gasóleo de automoción (también denominado biogasóleo o diester), producido por transesterificación (reacción entre un éster y un alcohol) de aceites vegetales, naturales o usados. Cada uno de estos Biocarburantes puede dar origen a sendas industrias agrarias en las que se puede contemplar globalmente la producción de la materia prima mediante cultivos específicos y la transformación de ésta en biocarburante. Otros productos líquidos tales como el metanol obtenido a partir de la biomasa tratada por procesos termoquímicos, los ésteres producidos con grasas animales o los aceites vegetales sin transesterificar, pueden ser considerados también como biocarburantes, pero su uso actual como tales tiene poca importancia relativa.

INVESTIGACIÓNY DESARROLLO

DEL BIOETANOL

El bioetanol tradicional se produce por medio de cereales o plantas que forman parte de la cadena alimenticia. Pero hay otras formas de obtenerlo. Por ejemplo, a partir de materiales que disponen de biomasa lignocelulósica. Eso es lo que se dispone a hacer la empresa Enerkem. Tras varios años de investigación, se ha lanzado a la construcción de una fábrica en Westbury (Canadá) para producir etanol con los residuos procedentes de maderas urbanas. Su intención es producir 5,6 millones de litros de etanol al año de esta forma. Enerken también pretende utilizar como materia prima residuos sólidos urbanos.

En España, el grupo Abengoa lidera un proyecto de investigación, titulado I+DEA, que abarca el ciclo completo del bioetanol: producción de materias primas y biotecnología (cultivos energéticos y encimas), tecnologías de transformación a partir de productos agrícolas y su empleo posterior en motores. Uno de los objetivos de este proyecto es avanzar en la tecnología de producción de bioetanol vía gasificación de biomasa y síntesis catalítica.

Energía de la Biomasa

La biomasa abarca todo un conjunto heterogéneo de materias orgánicas, tanto por su origen como por su naturaleza. En el contexto energético, el término biomasa se emplea para denominar a una fuente de energía renovable basada en la utilización de la materia orgánica formada por vía biológica en un pasado inmediato o de los productos derivados de ésta. También tienen consideración de biomasa la materia orgánica de las aguas residuales y los lodos de depuradora, así como la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (RSU), aunque dadas las características específicas de estos residuos se suelen considerar como un grupo aparte. La biomasa tiene carácter de energía renovable ya que su contenido energético procede en última instancia de la energía solar fijada por los vegetales en el proceso fotosintético. Esta energía se libera al romper los enlaces de los compuestos orgánicos en el proceso de combustión, dando como productos finales dióxido de carbono y agua.

Por este motivo, los productos procedentes de la biomasa que se utilizan para fines energéticos se denominan biocombustibles, pudiendo ser, según su estado físico, biocombustibles sólidos, en referencia a los que son utilizados básicamente para fines térmicos y eléctricos, y líquidos como sinónimo de los biocarburantes para automoción.

TIPOS DE BIOCOMBUSTIBLES

La biomasa es una excelente alternativa energética por dos razones. La primera es que, a partir de ella se pueden obtener una gran diversidad de productos; la segunda, se adapta perfectamente a todos los campos de utilización actual de los combustibles tradicionales. Así, mediante procesos específicos, se puede obtener toda una serie de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos que pueden ser aplicados para cubrir las necesidades energéticas de confort, transporte, cocinado, industria y electricidad, o hervir de materia prima para la industria. Mi

nos y unidad es Más in“Energías Renovables para todos”

Eólica

Como la mayoría de las energías renovables, la eólica tiene su origen en el sol. Éste es el responsable de que se produzca el viento, el recurso energético utilizado por esta fuente de energía. Pero, ¿cuál es el origen del viento? La respuesta está en que la atmósfera de la Tierra absorbe la radiación solar de forma irregular debido a diversos factores (diferencias entre la superficie marina y la continental, elevación del suelo, alternancia del día y la noche, nubosidad, etc.) y esa irregularidad hace que haya masas de aire con diferentes temperaturas y, en consecuencia, presiones. A su vez, las diferentes presiones provocan que el aire tienda a desplazarse desde las zonas de alta presión hacia las de baja presión, generando el movimiento del aire. Es decir, el viento.

Se calcula que entre el 1 y el 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento. Si se excluyen las áreas de gran valor ambiental, esto supone un potencial de energía eólica de 53 TWh/año en el mundo, cinco veces más que el actual consumo eléctrico en todo el planeta. Por tanto, en teoría, la energía eólica permitiría atender sobradamente las necesidades energéticas del mundo. En la práctica, la tecnología actual permite aprovechar, casi exclusivamente, los vientos horizontales. Esto es, los que soplan paralelos y próximos al suelo y siempre que su velocidad esté comprendida

entre determinados límites (a partir de unos 3 m/s y por debajo de los 25 m/s).

EL AEROGENERADOR

Las máquinas empleadas para transformar la fuerza cinética del viento en electricidad reciben el nombre de turbinas eólicas o aerogeneradores. Se colocan sobre una columna o torre debido a que la velocidad del viento aumenta con la altura respecto al suelo. Además, se procura situarlos lejos de obstáculos (árboles, edificios, etc.) que creen turbulencias en el aire y en lugares donde el viento sopla con una intensidad parecida todo el tiempo, a fin de optimizar su rendimiento.

Los primeros aerogeneradores tenían rendimientos escasos, del orden del 10%, pero los actuales cuentan con sofisticados sistemas de control que les permiten alcanzar rendimientos próximos al 50%. Un porcentaje muy alto si tenemos en cuenta que la fracción máxima de la energía del viento que puede capturar un aerogenerador es del 59%, según demostró el físico alemán Albert Betz en 1919.

UNATECNOLOGÍA LLENA DE FUTURO

La energía eólica es una realidad creciente, tanto en tierra como en mar, con un amplio potencial para convertirse en una parte importante en la sustitución de las energías sucias por energías limpias.

La World Wind Energy Association (WWEA,Asociación Eólica Mundial en

castellano) indica que la energía del viento se utiliza ya en más de 70 país y calcula que para finales de la presente década en el mundo habrá instalados 170.000 MW. Ahora bien, para lograr este objetivo es necesario que los países más industrializados (y, por tanto, los que demandan más electricidad) apoyen esta fuente de energía con medidas claras y se involucren de manera decida en su desarrollo.

Energía solar fotovoltaica

La obtención directa de electricidad a partir de la luz se conoce con el nombre de efecto fotovoltaico.

La existencia de este fenómeno fue puesta de manifiesto por el físico Antoine Becquerel, en el año 1839. Para conseguirlo, se requiere un material que absorba la luz del Sol y sea capaz de transformar la energía radiante absorbida en energía eléctrica, justo lo que son capaces de hacer las células fotovoltaicas.

PRIMERO,EN EL ESPACIO

Las células fotovoltaicas tuvieron su primer gran campo de aplicación en el espacio. Fue a partir del invento de Chapin, Fuller y Pearsons, cuando Hans Ziegler, jefe de investigación sobre sistemas de suministro de energía del ejército estadounidense, tras visitar los Bell Laboratories, concluyó que la única aplicación factible era la super-secreta operación denominada “Lunch Box”, que no era otra que la construcción y lanzamiento de un satélite artificial. La ciencia ficción se materializó con el anuncio del presidente Eisenhower, realizado el 30 de julio de 1955, de que América tenía planes para colocar un satélite en el espacio. En la primera página del New York Times apareció un dibujo del satélite alimentado por células solares.

Con las células fotovoltaicas en el espacio a finales de los años 60 y principios de los 70, parecía imposible traerlas de vuelta a la Tierra. Hubo alguna excepción: las agencias del Gobierno de los Estados Unidos implicadas en actividades secretas apreciaron inmediatamente su valor. La CIA,por ejemplo, quería saber el volumen de tráfico a través de la ruta Ho Chi Minh durante la guerra del Vietnam. Por ello utilizó fuerzas especiales para instalar detectores camuflados a lo largo de la misma. ¡Y estos detectores estaban alimentados por células solares fotovoltaicas!

LA FOTOVOLTAICAVUELVE A LATIERRA

En 1973 investigadores de Exxon (entonces denominada Esso) sorprendieron a todo el mundo al anunciar que su filial Solar Power Corporation “comercializaba módulos fotovoltaicos que serían competitivos con otras fuentes de energía en

aplicaciones terrestres».

Solar Power Corporation comenzó a investigar para reducir el coste de fabricación de las células.

Empezaron por utilizar, no silicio cristalino puro, como el utilizado en la industria de los semiconductores, sino silicio de rechazo de esta industria. Así lograron fabricar módulos a un coste de 10 $/Vatio, que se vendían a 20 $/Vatio. Los primeros mercados masivos de células fotovoltaicas se desarrollaron en primer lugar en torno a aplicaciones aisladas de la red eléctrica: señalización marítima mediante boyas luminosas, señalización ferroviaria, antenas de comunicaciones (telegrafía, telefonía, radio,TV, etc).

BENEFICIOS DE LA ENERGÍA SOLAR

FOTOVOLTAICA

El enorme potencial de la radiación solar queda reflejada con una sola cifra: para generar mediante sistemas solares FV toda la electricidad que la humanidad consumió el año 2007 (unos 18 billones de kWh), se necesitaría una superficie de 180.000 km2 (suponiendo un promedio de generación solar de 100 kWh/m2.año), que comparada con la superficie terrestre de nuestro planeta, 132 milones de km2, representa un 0,14% de ella.

El aprovechamiento de la energía solar para la generación de electricidad contribuye a la sostenibilidad del sistema energético, pues evita que se genere electricidad a partir de combustibles fósiles no renovables (reduciendo las emisiones de gases asociados a éstos) y de centrales nucleares. La energía solar fotovoltaica distribuida, además, no requiere ocupación de espacio adicional, pues se puede instalar en tejados o integrarla en edificios.

En referencia a los aspectos económicos y sociales, la energía solar fotovoltaica permite reducir la tasa de dependencia exterior para el abastecimiento de combustibles (que en España es actualmente de un 85%) y aumentar así la seguridad en el suministro. Esta seguridad resulta también reforzada por una mayor diversificación de las fuentes energéticas.

La energía solar FV también evita costes de mantenimiento y transporte de las líneas eléctricas, tanto en zonas de difícil acceso, donde no llega la red, como en áreas urbanas, donde muchas veces coinciden las puntas de demanda

eléctrica con los momentos de máxima insolación.

Una vez instalada, tiene un coste energético de mantenimiento nulo. La promoción de la energía solar fotovoltaica, conjuntamente con las demás fuentes renovables, se ha convertido en un objetivo principal para la UE, no sólo por sus beneficios ambientales y económicos, sino también por su gran potencial para la generación de empleo. Según el estudio sobre renovables y empleo elaborado por ISTAS en 2008, la solar fotovoltaica da empleo directo a 26.500 personas en España, lo que supone un 30% de todo el empleo que generan las renovables, y que van desde la fabricación de células, paneles solares y equipos de regulación y control, hasta la realización de la instalación y posterior mantenimiento de la misma, generalmente asumido por la empresa instaladora. España es el segundo productor europeo de células fotovoltaicas, con una producción de 132 MWen 2007, cuatro veces más que en 2002

Energía geotérmica

A diferencia de la mayoría de las fuentes de energía renovables, la geotérmica no tiene su origen en la radiación solar sino en la enorme diferencia de temperaturas que existen en el interior de la Tierra y que van desde los 15% de la superficie a los 4.000ºC que rigen en el núcleo.

Esta diferencia de temperaturas, conocida como gradiente térmico, origina un continuo flujo de calor desde el interior de la Tierra a la superficie. Pero la corteza de la Tierra no es un envoltorio homogéneo. Está fragmentada en varios bloques o placas ectónicas, cada una de las cuales se mueve a una velocidad de varios centímetros por año. Ese movimiento produce roces, choques y deformaciones en los bordes de las placas, impactos que ocasionan grietas, pliegues (montañas), terremotos y erupciones volcánicas dando lugar a flujos de calor anormalmente elevados. Así, si la pauta es que la temperatura de la Tierra aumente entre 2 y 4ºC cada cien metros de profundidad, en esas zonas de choque se pueden registrar aumentos de más de 30ºC en apenas cien metros.

Estas áreas térmicas son las que presentan el mayor interés desde el punto de vista de su aprovechamiento energético. No obstante, incluso los yacimientos de muy baja temperatura (15ºC) pueden ser aprovechados, de manera que prácticamente todas las aguas subterráneas del mundo son potenciales yacimientos de energía. De hecho, el potencial geotérmico almacenado en los diez kilómetros exteriores de la corteza terrestre supera en 2.000 veces a las reservas mundiales de carbón.

VENTAJAS E INCONVENIENTES

Las principales ventajas de la energía geotérmica son de carácter económico y ambiental.

■ El calor de la tierra está a nuestra entera disposición durante las 24 horas del día y a lo largo de todo el año.

■ La utilización de energía geotérmica es una medida de conservación de la naturaleza en sí misma. Un MW producido con el calor de la Tierra es un MW que no va a ser generado mediante la combustión de combustibles fósiles.

■ El beber de una fuente que se halla bajo nuestros pies significa que no va a ser preciso fletar un buque rumbo al Golfo Pérsico para llenarlo de petróleo. El aprovechamiento de yacimientos energéticos próximos exige, además, menos infraestructuras de transporte de energía.

■ Una planta térmica de gas ocupa tres veces más espacio que una geotérmica y una de carbón hasta ocho veces más. Áreas geotérmicas en España

■ El uso de la energía geotérmica reduce la

dependencia energética del exterior.

■ Se trata de una fuente de energía idónea para poblaciones que se hallen en localizaciones remotas, lugares a los que no llegan las redes convencionales de suministro de energía.

En cuanto a inconvenientes, el principal radica en que los yacimientos hidrotermales llevan disueltos gases y otras sustancias químicas (mercurio y compuestos de azufre, por ejemplo), que hay que tratar adecuadamente para evitar que contaminen la atmósfera y las aguas circundantes. El deterioro del paisaje es otro posible impacto.

La tecnología actual minimiza estos riesgos.

TENDENCIAS DE FUTURO

Las centrales de ciclo binario, la roca seca caliente y la bomba de calor son las tres claves del futuro inmediato de la energía geotérmica.

■ Las centrales de ciclo binario ya han alcanzado, al decir de los expertos, un buen grado de madurez, lo cual se ha traducido en la posibilidad de generar electricidad en yacimientos en los que el recurso no se halla a tan alta temperatura como antes era preciso.A día de hoy es la solución más demandada a la hora de producir electricidad.

■ El aprovechamiento de la roca seca caliente es, para los más optimistas, la solución universal. Dos son las ventajas con que, a priori, cuenta esta línea de investigación. Una, la abundancia de la roca seca caliente. En Europa Occidental, por ejemplo, estaríamos hablando de 125.000 kilómetros cuadrados de recurso disponible, entendiendo por recurso disponible la roca seca caliente a más de 200ºC que se encuentra a una profundidad de 5.000 metros. La energía que podría salir de allí sumaría 900 teravatios hora al año (según estudios de la compañía Shell). ¿La segunda ventaja? Las técnicas de perforación son bien conocidas y se hallan muy maduras gracias a la experiencia acumulada en la búsqueda de petróleo.

■ La bomba de calor. Es la receta para andar por casa. Idónea para aprovechar energía geotérmica de muy baja temperatura, su implantación ha crecido extraordinariamente a lo largo de los últimos años.

Energía hidráulica

El agua es un elemento básico para la vida y un recurso que, a lo largo de la historia, ha determinado el desarrollo humano.

Necesitamos agua para beber, agua para la agricultura que nos proporciona alimentos, y agua para la práctica totalidad de los procesos productivos. También para la obtención de energía. Los molinos de agua romanos, o las norias de la cultura musulmana son ejemplos del aprovechamiento de la fuerza del agua desde tiempo inmemorial, para sustituir el trabajo humano o animal. Pero será con la invención de la electricidad y con su aplicación generalizada a finales del siglo XIX cuando el agua se contempla como una fuente básica para la producción de energía eléctrica

por lo que adquiere un mayor valor en el ámbito energético. De hecho, las centrales hidráulicas son el origen de la industria eléctrica mundial, que comenzó a producir vatios gracias a la fuerza del agua.

Presa sobre el río Fox, en Appleton, Winconsin (Estados Unidos). Para muchos

esta central hidroeléctrica, construida en 1882, es la primera del mundo

CÓMO FUNCIONA UNA CENTRAL

Una central hidráulica aprovecha la energía potencial de una cantidad de agua situada en el cauce de un río para convertirla primero en energía mecánica (movimiento de una turbina) y posteriormente en electricidad. Una central minihidráulica típica tiene los siguientes elementos: presa, toma de agua, conducción, cámara de carga, tubería forzada, central, equipos electromecánicos, descarga, subestación y línea eléctrica. Pero no todas son iguales. Normalmente se habla de tres tipos de centrales: ■ Centrales de agua fluyente

Captan una parte del caudal del río, lo trasladan hacia la central y, una vez utilizado, se devuelve al río. El proceso suele iniciarse en un azud o presa de derivación, donde se desvía el agua por un canal hasta una cámara de carga.

Desde allí parte una tubería que lleva el agua hasta la turbina, situada en el edificio de la central, junto con el generador eléctrico.

Luego el agua se devuelve al río a través de un canal de desagüe. Estas centrales se caracterizan por tener un salto útil prácticamente constante y un caudal turbinado muy variable, dependiendo de la hidrología.

Centrales de pie de presa

Se sitúan debajo de los embalses destinados a usos hidroeléctricos o a otros fines (riego, por ejemplo), a los que la central no afecta ya que no consume volumen de agua. Estas centrales tienen la ventaja de almacenar el agua y poder emplearla en los momentos en que más se necesiten. Normalmente son las que regulan la capacidad del sistema eléctrico y con las que se logra de mejor forma el balance consumo/producción.Tienen salto variable (suele ser elevado) y suelen turbinar caudales importantes.

Centrales reversibles

A las ventajas de las tradicionales, añaden la aportación de eficiencia al sistema, al aprovechar los excedentes sobrantes de producción durante las horas valles (por ejemplo, de una nuclear que no se puede parar) para bombear agua que luego se turbina en horas punta

.

BENEFICIOS ENERGÉTICOS

La energía de los ríos sigue siendo hoy en día una parte fundamental del modelo energético en todos los países que pueden servirse del recurso agua. Hay varios factores que lo explican.

Se trata de una fuente de energía autóctona que ofrece, desde un punto de vista más técnico, un suministro de excepcional calidad, imprescindible para el buen funcionamiento del sistema eléctrico nacional. Y esto porque realiza tres funciones básicas: el seguimiento de la curva de carga, la regulación de frecuencia-potencia, y la reposición rápida del servicio.

Por último, el uso del agua para la generación de energía permite hacer frente a fallos instantáneos de algún grupo térmico de gran potencia

que puede comprometer la satisfacción de la demanda. Esto se logra mediante lo que se conoce como “reserva rodante”, es decir, grupos hidroeléctricos de potencia equivalente a un gran grupo térmico, con agua circulando, sin producir energía, o produciendo un mínimo, que permite a estos grupos pasar a plena carga de forma muy rápida (en menos de 30 segundos),en caso de fallo importante de algún grupo térmico o nuclear conectado a la red.

Todo lo anterior confiere al uso del agua para la generación de energía un valor estratégico, técnico y económico considerable. Sus ventajas técnicas frente a otro tipo de energías, mejoran, a bajo coste, la fiabilidad y la calidad del sistema eléctrico español, de lo que se beneficia el conjunto de la sociedad.

En el caso concreto de la minihidráulica, este tipo de instalaciones supone una fuente de reactivación económica en zonas usualmente deprimidas y olvidadas, por los beneficios directos que supone para las comunidades locales (impuestos, participaciones públicas en la explotación…), y por la creación de empleo. Adicionalmente, se trata de una tecnología fácilmente exportable a países pobres y áreas subdesarrolladas, permitiendo así su electrificación y consiguiente desarrollo. Una elevada implantación de las energías renovables en general y de la minihidráulica en particular permitiría a muchos países avanzar hacia el cumplimiento de los objetivos del Protocolo de Kioto, así como conseguir mejores condiciones atmosféricas para una mayor calidad de vida de los ciudadanos.

PERSPECTIVAS DE DESARROLLO

En términos globales, de acuerdo con la Agencia Internacional de la Energía, hay 3.770 GW hidroeléctricos adicionales técnicamente viables, de los que 2.150 son económicamente viables.

La mayor parte de estos MW se encuentra en países en vías desarrollo en donde el futuro de la energía hidroeléctrica es esperanzador.

Energía Solar Térmica

FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS SOLARESTÉRMICOS

El principio básico común a todos los sistemas solares térmicos es simple: la radiación solar es captada y el calor se transfiere a un medio portador de calor, generalmente un fluido –agua o aire–. El medio calentado se puede usar directamente –como por ejemplo en el caso de las piscinas–, o indirectamente, mediante un intercambiador de calor que transfiere el calor a su destino final –por ejemplo, la calefacción de un ambiente–.

LOS CAPTADORES (O COLECTORES) SOLARES

El sistema más conocido de aprovechamiento de la energía solar es el captador solar, que absorbe la radiación del Sol y transmite la energía absorbida a un fluido portador (principalmente agua, aunque también se puede utilizar aire o una mezcla de agua con otros líquidos). El colector, además de absorber la radiación solar, emite radiación térmica y pierde energía por conducción y convección. Los colectores solares que se comercializan actualmente tienen un elevado grado de absorción (minimizando la reflexión y la transmisión) y un bajo nivel de pérdidas caloríficas.

Si el colector está unido a un depósito de almacenamiento, entonces el fluido irá transportando el calor hacia el depósito, donde la temperatura del fluido irá aumentando.

Se han diseñado distintas y avanzadas versiones de colectores solares térmicos con el objetivo de incrementar la cantidad de energía absorbida y disminuir las pérdidas. Los más comunes son los colectores planos, que utilizan como fluido el agua y tienen una cubierta de vidrio. En la actualidad también se comercializan colectores solares tubulares de vacío, con los que se consiguen temperaturas mas elevadas. Existen otro tipo de colectores que utilizan aire como fluido.

El principio de funcionamiento del colector solar se basa en la trampa de calor que una superficie acristalada produce (conocido como efecto invernadero). La radiación incidente del Sol, de onda corta, atraviesa el cristal y es absorbida por una superficie que se calienta. Ésta, a su vez, emite radiación térmica (de onda larga), pero

esta radiación es atrapada por el cristal, que impide su paso.

Los primeros colectores planos comerciales procedían de una patente realizada por C.L.Kemp, de Baltimore (Maryland, 1891). Se denominaban Climax y en el año 1900 ya había instalados más de 1.600 sistemas de este tipo en California.

Para el aprovechamiento de la energía solar se pueden distinguir dos grandes grupos de sistemas, según necesiten o no algún aporte adicional de energía para hacer posible que la energía solar captada pueda utilizarse, como energía térmica, en el lugar donde se necesita.

APLICACIONES DE LA ENERGÍA SOLARTÉRMICA

La energía solar puede aplicarse a una gran variedad de usos térmicos, incluyendo el agua caliente sanitaria, la calefacción de interiores o el secado. También se están desarrollando nuevas áreas de aplicación, de las cuales quizás la más interesante resulte la climatización solar.

BENEFICIOS DE LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

Un análisis de los recursos energéticos empleados para el calentamiento del agua en 10 países europeos revela que teniendo en cuenta los recursos que se utilizan actualmente, y suponiendo que el promedio de producción de calor de un sistema solar térmico es de 500 kWh/año,15 millones de m2 de paneles solares térmicos (la UE ya tiene 20 millones) producirían 1,19 Mtep anuales, y el ahorro de emisiones de CO2 sería de 3 millones de toneladas anuales, contribuyendo en un 0,6% a los objetivos de reducción del Protocolo de Kioto para la Unión Europea.

El beneficio económico de la energía solar térmica consiste en la sustitución de una cantidad considerable de combustibles tradicionales, reduciendo y haciendo más predecibles en consecuencia los costes futuros. Los materiales, el diseño y la instalación suman prácticamente la totalidad de los costes de un sistema solar, pues no requiere ningún combustible para su funcionamiento y los costes de mantenimiento son muy bajos, al contrario de los sistemas convencionales de calentamiento. Con los actuales precios de los combustibles tradicionales, el periodo de amortización de una instalación solar puede ser tan sólo de 5 a 10 años, menos que la vida media de una instalación (20-25 años).Y no parece que los combustibles fósiles vayan a abaratarse.

Sin embargo, el hecho de que la inversión inicial requerida para instalar un sistema solar térmico sea relativamente elevada supone una barrera para su expansión a gran escala, y es, sin duda, un obstáculo psicológico y financiero (mucha gente tiende a descontar irracionalmente los costes futuros, mientras que las inversiones presentes tienden a sobrevalorarse).

Para superar esta barrera, muchos gobiernos nacionales, regionales y locales ofrecen incentivos económicos para la instalación de sistemas solares térmicos. Hasta ahora estos incentivos han resultado claves para la implantación de la energía solar térmica; sin embargo, la experiencia demuestra que tras superar una barrera crítica en el número de instalaciones, el mercado puede sostenerse por sí solo sin la necesidad de incentivos.

DEFINICIÓN

Energías no renovables son aquellas fuentes de energía que tienen un carácter limitado en el tiempo y cuyo consumo implica su desaparición en la naturaleza sin posibilidad de renovación. Suponen en torno al 80 % de la energía mundial y sobre las mismas se ha construido el inseguro modelo energético actual.

Sus características principales son:

  • Generan emisiones y residuos que degradan el medioambiente.
  • Son limitadas.
  • Provocan dependencia exterior encontrándose exclusivamente en determinadas zonas del planeta.
  • Crean menos puestos de trabajo en relación al volumen de negocio que generan.
  • Conseguir su control provoca conflictos por su interés estratégico militar

CLASIFICACION

Las energías no renovables pueden ser agrupadas en dos grandes grupos:

-CombustiblesFósiles: Recursos generados en el pasado a través de procesos geobiológicos y como consecuencia limitados. Representan el 75% de las energías de carácter no renovable.

-Energía Nuclear: Producida en las centrales nucleares a partir del Uranio, mineral radiactivo limitado y escaso, es la fuente no renovable que genera un mayor rechazo social a pesar de que su consumo es uno de los menos representativos, sólo un 5% de las fuentes no renovables.

EL CARBÓN

El carbón es un combustible fósil, de color negro, formado por la acumulación de vegetales. Es una de las principales fuentes de energía no renovable, dado el poder calorífico que almacena.

Existen diferentes tipos de carbón:

  • Turba
  • Lignito
  • Carbón bituminoso
  • Antracita
  • Hulla

Formación del carbón

Se formó en el periodo carbonífero, cuando grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetación muy abundante que crecía en pantanos. Al morir estas plantas, quedaban sumergidas y se descomponían poco a poco. La materia vegetal perdía átomos de oxígeno e hidrógeno, con lo que quedaba un elevado porcentaje de carbono. Encima de las turberas se fueron depositando sedimentos, y con movimientos geológicos endurecieron los depósitos hasta formar el carbón.

Utilización del carbón

El carbón se utiliza en:

  • Centrales térmicas: producción de energía eléctrica.
  • Coquería: fabricación de hierro rojo.
  • Siderurgia: procedimientos y técnicas dedicadas a la elaboración de materiales férricos.
  • Uso doméstico: calefacción.

Ventajas

Las ventajas del carbón son que es una energía barata y con alto poder energético ya que con poco volumen de carbón se consigue mucha energía.

Inconvenientes

Los inconvenientes del carbón son que es bastante contaminante, y que las minas de las que se extraen ofrecen poca seguridad a los trabajadores, y los accidentes son habituales.

EL PETROLEO

El petróleo es la fuente de energía más importante en la actualidad; además es materia prima en numerosos procesos de la industria química. El origen del petróleo es similar al del carbón . En ambos casos, se hallan en las rocas sedimentarias, pero el petróleo procede de la descomposición de materia orgánica (especialmente restos de animales u grandes masa de placton en un medio marino). Su explotación es un proceso costoso que sólo está al alcance de grandes empresas.

El petróleo es un recurso fósil que se emplea como energía primaria; sustituyó al carbón que era la fuente principal de energía a finales del siglo XIX. El porcentaje respecto del total de la energía primaria consumida, en un país industrializado, ha ido aumentando desde principios de siglo hasta hace poco años. La crisis del petróleo, en 1973, motivada por la alarmante subida del precio del petróleo decretada por la OPEP (Organización de Países Exportadores de Petróleo), ha estabilizado el consumo, consiguiendo incluso que varios países diversifiquen su dependencia energética y hagan descender las cifras de las importaciones de petróleo.

El petróleo es un líquido de color oscuro, aspecto aceitoso, olor fuerte y densidad comprendida entre 0´8 y 0´95. Está formado por una mezcla de hidrocarburos.

 

  • Los siguientes son los diferentes productos derivados del petróleo y su utilización:

    Gasolina motor corriente y extra - Para consumo en los vehículos automotores de combustión interna, entre otros usos.

    Turbocombustible o turbosina - Gasolina para aviones jet, también conocida como Jet-A.
    Gasolina de aviación - Para uso en aviones con motores de combustión interna.

    ACPM o Diesel - De uso común en camiones y buses.
    Queroseno - Se utiliza en estufas domésticas y en equipos industriales. Es el que comúnmente se llama "petróleo".
    Cocinol - Especie de gasolina para consumos domésticos. Su producción es mínima.
    Gas propano o GLP - Se utiliza como combustible doméstico e industrial.
    Bencina industrial - Se usa como materia prima para la fabricación de disolventes lifáticos o como combustible doméstico

    Combustóleo o Fuel Oil - Es un combustible pesado para hornos y calderas industriales.

    Disolventes alifáticos - Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pegantes y adhesivos; para la producción de thinner, gas para quemadores industriales, elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de caucho, ceras y betunes, y para limpieza en general.

    Asfaltos - Se utilizan para la producción de asfalto y como material sellante en la industria de la construcción.

    Bases lubricantes - Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.

EL GAS NATURAL

El gas natural es reconocido como una energía noble por su eficiencia, limpieza y precios competitivos. Es el combustible que menos contamina, calienta con rapidez y no necesita almacenaje previo, por lo que proporciona un elevado grado de confort en los hogares.

En la industria, la calidad de su llama, regular y sin impurezas, permite numerosas aplicaciones. Su combustión hace posible una mejor regulación de la temperatura en las cámaras de combustión de una extensa gama de equipos, así como su aplicación directa en el tratamiento de múltiples productos. Por su alto contenido en hidrógeno, el gas natural es la materia prima más utilizada en la producción de amoniaco para fertilizantes, así como en otras aplicaciones petroquímicas.

Como combustible es utilizado en la totalidad de los sectores industriales que demandan energía térmica. Las aplicaciones industriales más destacadas son la generación de vapor, cocción de productos cerámicos, alimentarios, tratamientos térmicos, procesos de secado directo, sistema de calefacción, generación electrónica y hornos de fusión.

Otra aplicación de actualidad y con gran futuro en España, es la cogeneración. La cogeneración con gas natural es uno de los sistemas de producción conjunta de energía térmica y eléctrica, en las industrias y locales comerciales, con altas necesidades de calor y electricidad. Esta aplicación del gas permite alcanzar importantes rendimientos globales del combustible y una notable reducción de la emisión de contaminantes.

Cabe destacar la creciente participación del gas natural en la generación de electricidad en centrales térmicas convencionales y en centrales eléctricas de ciclo combinado que permitirá, junto a la mayor diversificación de las fuentes energéticas utilizadas, la obtención de importantes economías a través de un rendimiento más elevado, así como de una disminución notoria de los niveles de contaminación.

Medio ambiente

La composición química del gas natural es la razón de su amplia aceptación como el más limpio de los combustibles fósiles. En efecto, la mayor relación hidrógeno/carbono en la composición del gas natural, en comparación con la de otros combustibles fósiles, hace que en su combustión se emita menos CO2 por unidad de energía producida.

La combustión del gas natural, compuesto principalmente por metano (CH4), produce un 25% menos de CO2 que los productos petrolíferos y un 40% menos de CO2 que la combustión del carbón por unidad de energía producida. Se atribuye al CO2 el 65% de la influencia de la actividad humana en el efecto invernadero, y al CH4 el 19% de dicha influencia.

La mayor parte del CO2 emitido (75% - 90%) es producido por la combustión de combustibles fósiles. Sin embargo, las emisiones de metano son producidas en su mayoría por la ganadería y la agricultura, los vertederos, las aguas residuales, y las actividades relacionadas con los combustibles fósiles. A las empresas que distribuyen gas natural les corresponde menos del 10% de las emisiones de metano a la atmósfera, cifra que cada año se va reduciendo por las medidas que han adoptado las empresas como renovación de tuberías antiguas, recuperación de venteos de gas, etc.

De este modo, el gas natural es el combustible fósil que emite menos CO2 por unidad de energía producida. Por tratarse de un gas, su mezcla con aire y posterior combustión es más fácil que con otros combustibles fósiles y la ausencia de partículas y compuestos corrosivos de azufre, facilitan la recuperación del calor residual y, por tanto, las eficacias de su utilización. Además, las reservas de gas natural son abundantes, y su transporte y distribución mediante tuberías enterradas hacen que su impacto sobre el paisaje sea mínimo.

Por su rendimiento y baja emisión de contaminantes, el gas natural es especialmente apropiado para la generación de electricidad y cogeneración, uso de calderas y hornos industriales, automoción, climatización y otros usos en los sectores comercial y doméstico.

El gas natural es un combustible que tiene un impacto medioambiental mínimo comparado con el resto de los combustibles fósiles y cuya utilización contribuye a reducir la emisión de gases de efecto invernadero.

Vista aérea de las centrales Bahía de Bizkaia Gas y Electricidad.

ENERGIA NUCLEAR

LOS COMBUSTIBLES NUCLEARES

Un núcleo de un átomo cualquiera tiene asociado una cantidad de energía nuclear dada por la diferencia entre la energía actual del sistema cohesionado y la energía correspondiente a la suma de las masas de sus protones y neutrones, si se pudieran separar unos de otros.

Requiere aportar energía, ya que es necesario vencer las fuerzas de atracción nucleares. Únicamente unos cuantos núcleos se transforman espontáneamente en otros. Son las denominadas series radiactivas naturales .

Estos núcleos son los responsables del 40% del flujo medio de calor en la superficie de los continentes.

a. La fisión nuclear

La barrera de potencial que un núcleo debe penetrar para que se produzca la fisión es generalmente una pequeña fracción de la energía liberada por la fisión misma.

Algunos isótropos pesados, tales como el U-235, absorben con facilidad neutrones, formándose unos compuestos excitado con una barrera de potencial muy pequeña y por tanto con una gran probabilidad de fisión nuclear.

Este proceso, denominado fisión inducida , implica que añadiendo una cantidad muy pequeña de energía a un elemento físil, mediante bombardeo con neutrones lentos se puede liberar una energía de fisión de 320 x 10 -13 Julios, mayoritariamente en forma de energía cinética de los productos de fisión.

Etapas características del ciclo del combustible nuclear. (Comisión de Regulación Nuclear de EE.UU)

Otros elementos pesados pueden convertirse en fisiles bombardeándolos con neutrones más energéticos o mediante reacciones nucleares adecuadas, gastando una cantidad de energía menos que la que puede liberarse posteriormente mediante su fisión.

b. La fusión nuclear

La energía que puede liberarse mediante la fusión de elementos ligeros es varias veces mayor que la liberada por la fisión de los elementos pesados.

Tiene lugar en las estrellas a temperatura muy elevada. En la tierra la fusión no tiene lugar de forma natural.

Para conseguir la fusión nuclear de dos elementos ligeros es necesario vencer las fuerzas de repulsión electrostática que la impiden. Se conseguiría por calentamiento a grandes temperaturas.

Hay que tener en cuenta otros dos parámetros: la densidad de partículas que reaccionan en el plasma y el tiempo durante el cual la reacción puede mantenerse entes de que los productos se dispersen.

Hasta hoy nadie ha sido capaz de demostrar su viabilidad.

SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO DELA ENERGÍA NUCLEAR

Se aprovecha indirectamente en forma de energía geotérmica.

Esquema básico de los módulos del reactor y generador de vapor

Los procesos artificiales de fisión y fusión nucleares se materializaron en primer lugar en formas de bombas atómicas de fisión (a base de Uranio o Plutonio) y de fusión (a base de Hidrógeno).

Los distintos tipos de reactores de fisión que se han desarrollado en el mundo son:

Reactores de agua a presión refrigerados y moderados mediante agua. Utiliza como combustible uranio ligeramente enriquecido.

Reactores de agua a ebullición refrigerados y moderados por agua. Utiliza como combustible uranio ligeramente enriquecido.

Reactores de agua a ebullición moderados con grafitos refrigerado mediante agua y moderados por grafito. Combustible uranio ligeramente enriquecido.

Reactores de agua pesada a presión utiliza agua pesada como refrigerante y moderador. Combustible uranio natural.

Reactores grafito-gas Grafito como moderador y son refrigerados con dióxido de carbono. Combustible uranio natural.

Reactores avanzados refrigerados con gas Moderados mediante grafito y refrigerados con dióxido de carbono. Combustible uranio natural.

Reactores de neutrones rápidos No utiliza ningún moderador mediante grafito y refrigerados con dióxido de carbono. Combustible uranio natural.

Reactores de neutrones rápidos No utilizan ningún moderador para reducir la velocidad de los neutrones liberados mediante el proceso de fisión. Se necesita una cantidad de combustible por unidad de volumen muy superior a la de los reactores de neutrones lentos. Sodio liquido como fluido refrigerante. Combustible U-235 o Pu-239.

Reactores de fusión No se ha alcanzado los parámetros necesarios para que durante los experimentos se genere más energía de la que consume.

CONCLUSIÓN

Año tras año, los recursos provenientes de las energías no renovables, que constituyen el 80 % de la energía mundial, resultan insuficientes debido al gran desarrollo poblacional de nuestro planeta. Porque las Energías no renovables son fuentes de energía cuyo consumo implica su desaparición en la naturaleza sin posibilidad de renovación

A mayor consumo, mayor demanda y mayor impacto ambiental. Por eso, llegamos a la conclusión que el uso de la energía no renovable destruye el medio ambiente y también genera conflictos sociales, porque:

  • Generan emisiones y residuos que degradan el medioambiente.
  • Son limitadas.
  • Provocan dependencia exterior encontrándose exclusivamente en determinadas zonas del planeta.
  • Crean menos puestos de trabajo en relación al volumen de negocio que generan.

Conseguir su control provoca conflictos por su interés estratégico militar.

Algunos estudios demuestran que el impacto medioambiental de las energías no renovables frente a las renovables es hasta 30 veces superior.

La lluvia ácida con contenido de ácido sulfúrico que puede afectar irreversiblemente a los ecosistemas.

Efecto invernadero - con el calentamiento del planeta y consecuencias del cambio climático.

Vertidos contaminantes -en zonas de producción, principalmente producidos por los combustibles fósiles.

Residuos radiactivos peligrosos - generados en el proceso de fusión nuclear.

Accidentes y escapes - tanto en la producción como en el transporte.

Las alteraciones que producen este tipo de energías en el entorno son en general irreversible y con consecuencias terribles tanto a nivel local como global.

En cambio, las energías renovables se regeneran y son tan abundantes que perdurarán por cientos o miles de años, las usemos o no; además, usadas con responsabilidad no destruyen el medio ambiente

ESQUEMA

Webgrafía

  • http://pedroreina.net/trabalu/19981999/webitos5.htm
  • www.energias-renovables.com
  • http://www.construible.es/noticiasDetalle.aspx?c=16&m=21&idm=157&pat=20&n
  • http://educasitios2008.educ.ar/aula42/palabras-finales-y-conclusiones/ educasitios2008
  • http://tuspreguntas.misrespuestas.com/preg.php?idPregunta=3769ar/aula42/palabras-finales-y-conclusiones/ 2=20
  • http://servicios.laverdad.es/extras/medioambiente06/suscr/nec21.htmit
  • http://www.isftic.mepsyd.es/w3/recursos/bachillerato/tecnologia/manual/energia/norenov.htms5.htw.energ