Energías renovables y no renovables

Asignatura: Didáctica das Ciencias Fisica y Quimica

Curso : 3º de Educación Primaria

Indice:

Introducción

¿ Que es la energía renovable ?

Diferentes tipos de energía renovable.

Energía solar

Energía eólica

Energía hidráulica

Energía mareomotriz

Energía geotérmica

Energía undimotriz

Ventajas e inconvenientes de las energías renovables

Las fuentes de energía renovables en la actualidad

Producción de energía

Las energías renovables en España

Un Libro Blanco para las energías renovables

¿Qué es la energía no renovable?

9ª. Combustibles fosiles

Carbón

El petróleo

El gas natural

9b. Combustibles nucleares

Mejoras en la eficiencia energética

Las energías actuales , la crisis energética

Bibliografía

Introducción.

Los recursos energéticos son las fuentes en las que la humanidad se abastece de energía. Se clasifican en recursos renovable y no renovables.

¿Qué es la energía renovable?

Se denomina energías renovables a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, unas por la inmensa cantidad de energía que contienen, y otras porque son capaces de regenerarse por medios naturales.

La energía renovable, también es conocida como energía alternativa o blanda. Estas fuentes serían una alternativa a otras tradicionales y producirían un impacto ambiental mínimo.

3. Diferentes tipos de energía renovable.-

Las fuentes renovables de energía son:

El Sol: energía solar

El viento: energía eólica

Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica

Los mares y océanos: energía mareomotriz

El calor de la Tierra: energía geotérmica

Las olas: energía undimotriz

Las energías renovables han constituido una parte importante de la energía utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la hidráulica. La navegación a vela, los molinos de viento o de agua y las disposiciones constructivas de los edificios para aprovechar la del sol, son buenos ejemplos de su uso.

Las energías renovables presentan una serie de ventajas como son:

. La energía consumida es compensada por la regeneración natural, por tanto, son consideradas inagotables, siempre y cuando el consumo, claro esta, no supere la capacidad de regeneración.

. Su utilización no genera problemas medioambientales ya que se tratan de energías limpias.

. Es energía autóctona que hace disminuir la dependencia exterior en el abastecimiento energético.

. Diversifica los usos de la energía al ser aprovechada de formas variadas.

Energía Solar.-

La energía solar es la energía obtenida directamente del Sol, es una fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía de la Tierra. La radiación solar que incide en la Tierra puede aprovecharse, por su capacidad para calentar, o directamente, a través del aprovechamiento de la radiación. Es como ya hemos dicho un tipo de energía renovable y limpia, lo que se conoce como energía verde.

La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud, además de la orientación del dispositivo receptor.

Cada año la radiación solar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como energía térmica o energía eléctrica utilizando paneles solares. Mediante colectores solares, la energía solar puede transformarse en energía térmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energía luminosa puede transformarse en energía eléctrica.

• Transformación natural de la energía solar.-

La recogida natural de energía solar se produce en la atmósfera, los océanos y las plantas de la Tierra. Las interacciones de la energía del Sol, los océanos y la atmósfera, por ejemplo, producen vientos, utilizados durante siglos para hacer girar los molinos. Los sistemas modernos de energía eólica utilizan hélices ligeras, fuertes, resistentes y con diseño aerodinámico que, cuando se unen a generadores, producen electricidad.

Casi el 30 % de la energía solar que alcanza el borde exterior de la atmósfera se consume en el ciclo del agua, que produce la lluvia y la energía potencial de las corrientes de montaña y de los ríos. La energía que generan esta agua en movimiento al pasar por las turbinas modernas se llama energía hidroeléctrica.

Gracias al proceso de la fotosíntesis, la energía solar contribuye al crecimiento de la vida vegetal que, junto con la madera y los combustibles fósiles, que derivan de plantas antiguas, puede ser utilizada como combustible.

• Recogida directa de energía solar.-

La recogida directa de energía solar requiere dispositivos artificiales llamados colectores solares, diseñados para recoger energía, a veces después de concentrar los rayos del Sol. La energía, una vez recogida, se emplea en procesos térmicos o fotoeléctricos o fotovoltaicos. En los procesos térmicos, la energía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye. En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía eléctrica sin ningún dispositivo mecánico intermedio. Los colectores solares pueden ser de dos tipos principales: los de placa plana y los de concentración.

Hornos solares

Los hornos solares son una aplicación importante de los concentradores de alta temperatura. Estos hornos son ideales para investigaciones, por ejemplo, en la investigación de materiales, que requieren temperaturas altas en entornos libres de contaminantes.

Receptores centrales

La generación centralizada de electricidad a partir de energía solar está en desarrollo. En el concepto de receptor central, o de torre de potencia, una matriz de relectores montados sobre helióstatos controlados por computadora reflejan y concentran los rayos del sol sobre una caldera de agua situada sobre la torre. El vapor generado puede usarse en los ciclos convencionales de las plantas de energía y generar electricidad.

Enfriamiento solar

Se puede producir frío con el uso de energía solar como fuente de calor en un ciclo de enfriamiento por absorción. Uno de los componentes de los sistemas estándar de enfriamiento por, llamado generador, necesita una fuente de calor. Ya que en general se requieren temperaturas superiores a 150 grados centígrados, para que los dispositivos de absorción trabajen con eficacia, los colectores de concentración son más apropiados que los de placa plana.

Electricidad fotovoltaica

Las células solares, convierten la radiación en electricidad de forma directa. Ahora se dispone de células con eficiencias superiores a al 30%. Por medio de la conexión de muchas de estas células en módulos, el coste de la electricidad fotovoltaica se ha reducido mucho.

Energía solar en el espacio

Un proyecto para producir energía a gran escala propone situar módulos solares en órbita alrededor de la Tierra. En ellos la energía concentrada de la luz solar se convertiría en microondas que se emitirían hacia antenas terrestres para su conversión en energía eléctrica. Para producir tanta potencia como cinco plantas de energía nuclear.

Se podrían construir sistemas más pequeños, pero la economía supone ventajas para un único sistema de gran capacidad.

Dispositivos de almacenamiento de energía solar

Debido a la naturaleza intermitente de la radiación solar, durante los periodos de baja demanda debe almacenarse el sobrante de energía solar para cubrir las necesidades cuando la disponibilidad sea insuficiente.

Los acumuladores pueden servir para almacenar el excedente de energía eléctrica producida por dispositivos eólicos o fotovoltaicos.

El aprovechamiento de la energía solar está condicionada por tres aspectos: La intensidad de radiación solar recibida por la tierra, los ciclos diarios y anuales a los que está sometida y las condiciones climatológicas de cada emplazamiento. La radiación solar es una forma de energía de baja concentración, fuera de la atmósfera, la intensidad de radiación oscila entre 1300 y 1400 W/m2. las pérdidas en la atmósfera por absorción, reflexión y dispersión la reducen un 30%. Si las condiciones climatológicas son buenas podemos llegar a tener 1000 W/m2, aunque si las condiciones son muy malas podemos tener tan sólo 50 m2, por eso debemos usar superficies de captación grandes.

• Recogida de la energía solar.-

La energía solar se puede recoger por una serie de dispositivos, la energía obtenida en estos dispositivos puede ser usada, en procesos fotoeléctricos o fotovoltaicos. En los procesos fotoeléctricos, la energía solar es utilizada para calentar un fluido que después es almacenado o distribuido.

En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte en energía eléctrica. Los dispositivos que se usan para los procesos fotoeléctricos son los siguientes:

Colectores de placa plana

Los colectores de placa plana captan la radiación solar en una placa de absorción por la que pasa el llamado fluido portador. La energía transferida por el fluido portador, dividida entre la energía solar que incide sobre el colector y expresada en porcentaje, se llama eficiencia instantánea del colector. Los colectores de placa plana tienen, normalmente, una o más placas cobertoras transparentes para intentar minimizar las pérdidas de calor y así maximizar la eficiencia. Son capaces de obtener entre el 40 y el 80 % de eficacia.

Los colectores de placa plana se han usado para calentar agua y como calefacción. Los sistemas típicos para casa, utilizan sistemas fijos, montados sobre el tejado. Como regla general para este tipo de sistema que se usa durante todo el año, los colectores se inclinan y orientan.

• Ventajas e inconvenientes de la energía solar

La energía solar tiene una serie de ventajas, como son:

. Es una energía autóctona inagotable y limpia

. Tiene una elevada capacidad energética

. Independencia exterior.

. Bajo impacto ecológico.

Por el contrario también hay que decir que tiene una serie de inconvenientes, como son:

. La radiación llega de forma dispersa. Se tiene que transformar en el momento que llega en energía térmica o eléctrica.

. Es necesaria una inversión inicial elevada dado que los sistemas de captación son relativamente caros.

Energía eólica.-

Se conoce como energía eólica al aprovechamiento por el hombre de la energía del viento. La energía eólica es pues la que se obtiene por efecto de las corrientes de aire y así mismo las vibraciones que el aire produce.

. La primera utilización de la capacidad energética del viento la constituye la navegación a vela, así como para mover molinos. En la navegación, la fuerza del viento se utiliza para impulsar un barco, aunque también usaban los remos para contrarrestar su discontinuidad. El viento cambia de intensidad y de dirección de manera impredecible, por ello utilizaban los remos en los periodos de calma o cuando no soplaba en la dirección deseada.

La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de zonas de alta presión hacia áreas de baja presión.

Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2 % de la energía proveniente del sol se convierte en viento.

Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas, nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y los valores máximos ocurridos en series históricas de datos.

Es también importante conocer la velocidad máxima del viento. Para poder utilizar la energía del viento es necesario que este alcance una velocidad mínima de 12 km/h. y que no supere los 65 km/h.

Hoy, cuando se utilizan molinos para generar electricidad, se usan los acumuladores para producir electricidad durante un tiempo cuando el viento no sopla.

Otra característica de la energía producida por el viento es su infinita disponibilidad. Por ejemplo en los barcos, a mayor superficie vélica mayor velocidad. En los parques eólicos, cuantos más molinos haya, más potencia.

En los parques eólicos las únicas limitaciones al aumento del número de molinos son las urbanísticas.

El recurso energético eólico es muy variable tanto en el tiempo como en su localización. La variación con el tiempo ocurre en intervalos de segundos y minutos (rachas), horas (ciclos diarios), y meses (variaciones estacionales).

En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.

Si bien los parques eólicos son relativamente recientes, iniciando a popularizarse en las décadas de los 80 -90, desde hace mucho tiempo la energía eólica se ha utilizado en otras aplicaciones.

• Aerogeneradores

Los molinos de viento se han usado desde hace muchos siglos. En la actualidad, sofisticados molinos de viento se usan para generar electricidad, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montañosas o islas.

Aunque en todo esto hay que considerar la muerte de aves por choque con las aspas de los molinos.

• Molinos

Un molino es una máquina que transforma el viento en energía aprovechable. Esta energía proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano, bombear agua o generar electricidad. Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento.

• Coste de la energía eólica

El coste de la unidad de energía producida en instalaciones eólicas se deduce de un cálculo bastante complejo. Para su evaluación se deben tener en cuenta diversos factores entre los cuales:

. El coste medio de una central eólica es de 1000 Euros por kw de potencia instalada.

. Debe considerarse la vida útil de la instalación aproximadamente 20 años.

. La energía global producida en un período de un año. Esta en función de las características el aerogenerador y de las características del viento en el lugar donde se ha instalado.

Alemania, España, Estados Unidos, India y Dinamarca han realizado las mayores inversiones en generación de energía eólica.

• La energía eólica en España

La energía eólica en España alcanzó el 27 de marzo de 2008 un nuevo máximo de producción de energía diaria. Desde hace unos años España es el segundo productor mundial de energía eólica, después de Alemania.

• Ventajas e inconvenientes de la energía eólica

La energía eólica tiene una serie de ventajas como son:

. Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes

. Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines.

. Crea un elevado número de puestos de trabajo.

. Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año.

. Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite la autoalimentación de viviendas

. Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más fuerte y más constante.

Los inconvenientes de la energía eólica, son entre otros:

Debido a la falta de seguridad en la existencia de viento, la energía eólica no puede ser usada como única fuente de energía eléctrica.

c. Energía hidráulica.-

La energía hidráulica o energía hidríca, es la energía que se obtiene de la caída del agua desde cierta altura a nivel inferior. La energía potencial, durante la caída, se convierte, en energía cinética. El agua pasa a gran velocidad por unas turbinas provocando un movimiento rotacional, que finalmente se convierte en energía electrica, por mediación de unos generadores. Es muy frecuente en las zonas en las que hay suficiente agua, y una vez usada se devolverá río abajo.

Su desarrollo requiere la construcción de pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad .Su desarrollo requiere de estas construcciones lo que implica la inversión de grandes sumas de dinero

La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad.

La energía hidráulica se usaba ya hace siglos en pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río movía un rotor de palas y generaba un movimiento, como en los molinos rurales. Si embargo la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas.

• Tecnología de explotación

El aprovechamiento de la energía hidráulica se lleva a cabo en las centrales hidroeléctricas, normalmente situadas en los embalses. Una central hidroeléctricas consta de las siguientes partes:

. Embalse.- Lugar donde se acumula el agua del río. Además regula el caudal del río.

. Presa.- Muro grueso cuya función es retener el agua del embalse:

. Aliviaderos: Salidas de agua que sirven para regular el volumen de agua almacenada.

. Tuberías forzada: Enlaza el embalse con la sala de máquinas, y soporta gran presión.

. Canal de descarga: Canal por el que se redistribuye el agua al río.

. Central o sala de máquinas.- Edificio donde se sitúan:

. Turbinas: Máquinas en las que se transforma energía cinética del agua en energía de rotación.

. Generador-alternador: Dispositivo unido a la turbina que convierte la energía de rotación en energía eléctrica.

. Transformador: Transforma la energía que se produce en el generador en una corriente de baja intensidad, para transportarla a largas

• Ventajas e inconvenientes de la energía hidráulica

Una de las ventajas que presenta energía hidrográfica, es que:

. Se trata de una energía renovable y limpia, de un alto rendimiento

. Produce mucha energía

Por otro lado también presenta una serie de inconvenientes:

. La constitución de embalses supone la inundación de importantes extensiones de terreno.

. Gran impacto medioambiental de las presas, por la severa alteración del paisaje.

. Muy cara la infraestructura

. Depende de los factores climáticos.

Recientemente se están realizando centrales minihidroeléctricas, mucho más respetuosas con el medioambiente y que se benefician de los progresos tecnológicos, logrando un rendimiento y una mejor viabilidad económica.

d. Energía mareomotriz.-

La energía mareomotriz se debe a las fuerzas gravitatorias entre la Luna, la Tierra y el Sol, que originan las mareas, es decir la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa entre estos tres astros. En consecuencia durante el día se producen altos y bajos niveles de los mares en las distintas zonas costeras. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse en lugares estratégicos como golfos, bahías, etc… utilizando turbinas hidráulicas que se interponen en el movimiento natural de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable.

• Esquema de central mareomotriz

El esquema de una central mareomotriz se puede apreciar en la figura:

Turbina Mareomotriz

El funcionamiento de la turbina mareomotriz es el siguiente:

Al subir la marea las compuertas se abren ingresando el agua de mar al embalse

En el momento que el agua llega al nivel máximo del embalse se cierran las compuertas.

Se produce la marea baja y el nivel al lado contrario del embalse desciende.

Al producirse la máxima diferencia entre el embalse y el nivel del mar, se abren las compuertas de las turbinas para que el agua pase a través de ellas generando electricidad.

La desventaja de esta forma de obtener energía radica en el hecho de utilizar grandes ensenadas naturales para “aposar” el agua en momentos de marea alta o pleamar, de tal manera de generar electricidad al liberar el agua allí contenida.

De las energías renovables la energía mareomotriz es una de las menos conocidas y aprovechadas, junto con la undimotriz a pesar de que estas poseen una cantidad de energía cinética. Además, para generar la electricidad, se debe construir grandes infraestructuras que pueden alterar o impactar el medio que los rodea, con un costo no solo económico sino que ambiental importante.

La explotación de la energía potencial correspondiente a la sobreelevación del nivel del mar aparece en teoría como muy simple: se construye un dique cerrando una bahía, estuario o golfo aislándolo del mar exterior, se colocan en él los equipos adecuados y luego, aprovechando el desnivel que se producirá como consecuencia de la marea, se genera energía entre el embalse así formado y el mar exterior.

Esta energía es, sin embargo, limitada; la potencia disipada por las mareas del globo terrestre es del orden de 3 TW, de los cuales sólo un tercio se pierde en mareas litorales. Además, para efectividad la explotación, la amplitud de marea debe ser superior a los 4 metros, y el sitio geográfico adecuado, lo que elimina prácticamente el 80 % de la energía teóricamente disponible dejando aprovechables unos 350 TW/hora por año.

Uno de los mayores inconvenientes en la utilización aparece precisamente debido a las características inherentes al fenómeno de las mareas. Además, la marea sigue el ritmo de la luna, lo que conlleva un retardo diario de 30 minutos, en las horas en que dicha energía está disponible. Los esquemas teóricos diseñados para salvar esta dificultad resultan antieconómicos y actualmente el problema solo se puede resolver con regulación externa o interconexión.

Como contrapartida, un análisis del promedio de amplitudes demuestra que, a los fines prácticos que se persiguen, el mismo puede considerarse constante a lo largo del año e incluso con el transcurso de los mismos; desapareciendo el riesgo de los períodos de sequía, característicos de las centrales hidroeléctricas.

Los avances actuales de la técnica, el acelerado crecimiento de la demanda energética mundial, y el siempre latente incremento en el precio de los combustibles son factores primordiales que achica cada vez más la brecha entre los costos de generación mareomotriz y los de las fuentes convencionales de energía. Así lo entienden países como Canadá e Inglaterra, donde se incorpora la misma a los planes energéticos como solución a medianos plazos en el proceso de sustitución de plantas termales.

Respecto a la forma de funcionamiento y construcción de las plantas, actualmente se aceptan ciertas premisas básicas como por ejemplo:

Se asume el sistema de embalse único y simple efecto como el más apropiado desde el punto de vista económico.

En lo que hace al diseño constructivo, se adopta en la mayor parte de la obra el uso de cajones prefabricados (caissons) incluso en reemplazo de los diques complementarios de relleno.

La importancia de la organización constructiva se hace evidente en la necesidad de reducir el tiempo de cierre y aceleración de este modo el instante de puesta en marcha. Para ello, se cree conveniente colocar las turbomáquinas con posterioridad al cierre de la obra.

Las turbinas Bulbo y strafflo se usan indistintamente par los estudios comparativos de costos, aunque este último tipo reduce en un 20% el peso muerto ( hormigón y balasto) de la obra civil.

La forma de regulación más conveniente es la incorporación de la producción a sistemas o redes de interconexión (cuya capacidad debe ser por lo menos 10 veces superior a la magnitud de la usina); o en su defecto una conexión optimizada con centrales de acumulación por bombeo o hidroeléctrica.

Una de las ventajas más importantes de estas centrales es que tienen las características principales de cualquier central hidroeléctrica convencional, permitiendo responder en forma rápida y eficiente a las fluctuaciones de carga del sistema interconectado, generando energía libre de contaminación, externa de variaciones estacionales o anuales, a un costo de mantenimiento bajo y con una vida útil prácticamente ilimitada.

• Ventajas e inconvenientes de la energía mareomotriz

Entre las ventajas, tenemos:

. Es auto renovable

. No contaminante

. Silenciosa

. Bajo costo de materia prima

. No concentra población

. Disponible en cualquier clima y época del año.

Entre las desventajas nos encontramos:

. Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero

. Localización puntual

. Dependiente de la amplitud de mareas

. Traslado de energía muy costoso

. Efecto negativo sobre la flora y la fauna

. Limitada

   Otras formas de extraer energía del mar son la energía undimotriz que veremos un poco más adelante.

e. Energía geotérmica.-

La energía geotérmica, geotermia, es la ciencia relacionada con el calor interior de la Tierra. Su aplicación práctica principal es la localización de yacimientos naturales de agua caliente, fuente de la energía geotérmica, para su uso en generación de energía eléctrica, en calefacción o en procesos de secado industrial.

Las plantas geotérmicas como ya hemos dicho aprovechan el calor generado por la tierra. Se han encontrado ha varios kilómetros de profundidad en tierras volcánicas cámaras magmáticas, con roca a varios cientos de grados centígrados. Además en algunos lugares se dan otras condiciones especiales como son capas rocosas porosas y capas rocosas impermeables que atrapan agua y vapor de agua a altas temperaturas y capas rocosas impermeables que atrapan agua y vapor de agua a altas temperaturas y presión y que impiden que éstos salgan a la superficie. Si se combinan estas condiciones se produce un yacimiento geotérmico.

Podemos encontrar básicamente tres tipos de campos geotérmicos dependiendo de la temperatura a la que sale el agua; puede ser energía geotérmica de alta temperatura, de temperaturas medias o campo geotérmico de baja temperatura.

La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Su temperatura está comprendida entre 150 y 400 grados centígrados.

La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a temperatura menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 grados centígrados.

La energía geotérmica de baja temperatura es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores. Los fluidos están a temperaturas de 60 a 80 grados centigrados

En centrales geotérmicas, el vapor y el calor y el agua caliente de las reservas geotérmicas proporcionan la fuerza que hace girar los generadores de turbina y produce electricidad.

• Usos directos de las aguas geotérmicas

Los usos directos de las aguas geotérmicas van en un rango de 10 a 130 grados centigrados y son utilizadas directamente de la tierra.

. Para uso sanitario

. Balnearios

. Para cultivos en invernaderos durante el periodo de nevadas.

. Para reducir el tiempo de crecimiento de pescados, crustáceos, etc…

. Para varios usos industriales como la pasteurización de la leche.

. Para la implantación de calefacción en distritos enteros y viviendas individuales.

• Ventajas e inconvenientes de la energía geotérmica

La energía geotérmica, tiene entre otras ventajas:

. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.

. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón…

Entre otras cosas tiene como inconvenientes:

. Emisión de ácido sulfídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.

. Emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero

. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoniaco,etc…

. Contaminación térmica

. Deterioro del paisaje

. No se puede transportar

f. Energía undimotriz.-

La energía undimotriz, es la energía que se produce por el movimiento de las olas. Es menos conocida y extendida que la maremotriz, pero cada vez se aplica más.

Algunos sistemas pueden ser:

• Un aparato anclado al fondo con una boya unida a él con un cable. El movimiento de la boya se utiliza para mover un generador. Otra variante sería tener la maquinaria en tierra y las boyas metidas en un pozo comunicado con el mar.

• Un aparato flotante de partes articuladas que obtiene energía del movimiento relativo entre sus partes. Como la “serpiente marina”.

• Un pozo con la parte superior hermética y la inferior comunicada con el mar. En la parte superior hay una pequeña abertura por la que sale el aire expulsado por las olas. Este aire mueve una turbina que es la que genera la electricidad.

En España aún no se aprovecha este tipo de energía de forma comercial. En Cantabria y Pais Vasco se están desarrollando proyectos de centrales piloto que usan la fuerza de las olas en Santoña y en Mutriku.

En Santoña su funcionamiento se basa en el aprovechamiento de la energía de la oscilación vertical de las olas a través de unas boyas eléctricas que se elevan y descienden sobre una estructura similar a un pistón, en la que se instala una bomba hidráulica. El agua entra y sale de la bomba con el movimiento e impulsa un generador que produce la electricidad. La corriente se transmite a tierra a través de un cable submarino. Iberdrola, la promotora, ha instalado 10 boyas sumergidas a una profundidad de 40 metros, a una distancia de la costa entre 1,5 y 3 kilómetros, ocupando una superficie de unos 2000 km2. Las boyas tienen una potencia total de 1,5 MW y suben y bajan al vaivén de las olas, enrollando y desenrollando un cable que mueve un generador de energía. Según sus promotores, las principales ventajas de ese sistema son su seguridad, al encontrarse sumergido, su mayor durabilidad y un impacto ambiental mínimo.

Hay que tener en cuenta que este tipo de energía, ha sido acogida como la más prometedora fuente de energía renovable para los países marítimos. No causa daño ambiental como ya hemos dicho y es inagotable, las olas van y vienen eternamente.

Por lo general se lo estima en unos 2000 gigavatios, si bien la UNESCO lo ha declarado como de aproximadamente el doble de esta cantidad. La posibilidad de obtener energía de las olas se ha estudiado de la época de la Revolución Francesa.

Poco progreso tuvo lugar en convertir este movimiento en energía útil hasta el último cuarto del siglo pasado, principalmente por falta de conocimiento científico de lo que era una ola, cómo avanzaba y cómo podría ser transformada.

Diferencia de la energía hidroeléctrica, la energía de las olas no puede contar con el flujo de agua en una sola dirección. No es posible colocar una rueda de agua en el mar, hacerla girar y generar electricidad, aunque para el espectador en la costa, parecería que las olas avanzan hacia la costa en línea recta.

Una ola se desplaza adelante en un movimiento esquivo, arriba y abajo. Su altura máxima es la indicación clave de su fuerza. De manera que, cuanto más agitado el mar, más potencialmente fructífero será, pero también más difícil resulta cosechar su energía. Los ingenieros de energía de las olas deben diseñar una central eléctrica capaz de absorber la fuerza de las olas más feroces sin peligro de naufragar. Dos de ellas, en Escocia y Noruega, ya han caído víctimas del mar.

• Ventajas e inconvenientes de la energía undimotriz

La instalación de sistemas generadores de este tipo de energía, tienen las siguientes ventajas:

. Creación de zonas de calma: son beneficiosas en el caso de su aplicación a la acuicultura ya que permite colocar jaulas en zonas más alejadas de la costa. De esta forma se puede disminuir el gran conflicto que existe entre este sector y el turismo, debido a los inconvenientes que ocasionan las jaulas de peces con respecto al impacto visual y a la eutrofización de las zonas cercanas (malos olores, etc..) Por otra parte, determinados sistemas de generación de energía undimotriz pueden producir zonas de calma para playas que alternativamente tendrían un rompeolas tradicional, dando una doble utilidad a estas estructuras. Esta posibilidad implica un ahorro económico importante para aquellos ayuntamientos que invierten anualmente en reabastecer sus playas de arena, ya que estas estructuras pueden disminuir la erosión costera producida por las olas.

. Autoabastecimiento energético de ciertas infraestructuras del puerto: la generación de energía puede abastecer eléctricamente a los equipamientos portuarios y de ocio que se encuentren en la zona al igual que a los barcos atracados. Esto evita el tener que construir tendidos eléctricos, además de significar un ahorro económico importante para el puerto y también una reserva energética en momentos de mayor demanda.

. Aprovechamiento de estructuras existentes: Ciertos sistemas de generación de electricidad a partir de energía undimotriz pueden incorporarse sobre las estructuras tradicionales de un puerto ( diques, rompeolas, etc.) dando a estos elementos múltiples usos y por lo tanto un valor añadido importante. En lo que respecta a Tenerife, existe un proyecto de construcción de un puerto industrial en el sur de la isla ( Puerto de Granadilla). El estudio de viabilidad que se pretende realizar contempla la posibilidad de incorporar estos sistemas a todos los diques previstos en el proyecto del puerto. Este concepto es extrapolable a otros puertos del mundo, cuyas infraestructuras pueden adoptar una doble utilidad al tener el potencial de generar energía renovable.

. Nuevas fuentes de ingresos para un puerto: es interesante para los puertos incorporar la energía que producen los sistemas de energía undimotriz a la red eléctrica general, ya que la venta de esta energía proporciona ingresos adicionales al puerto y permite amortizar más rápidamente la inversión.

4.Ventajas e inconvenientes de la energía renovable.

Energías ecológicas.-

Las fuentes de energía renovables son distintas a las de combustibles fósiles o centrales nucleares debido a su diversidad y abundancia. Se considera que el Sol abastecerá estas fuentes de energía (radiación solar, viento, etc…) durante los próximos cinco mil millones de años.

La primera ventaja de una cierta cantidad de fuentes de energía renovables es que no producen gases de efecto invernadero ni otras emisiones, contrariamente a lo que ocurre con los combustibles, sean fósiles o renovables. Algunas fuentes renovables no emiten dióxido de carbono adicional, salvo los necesarios para su construcción y funcionamiento, y no presentan ningún riesgo suplementario, tales como el riesgo nuclear.

No obstante, algunos sistemas de energía renovable generan problemas ecológicos particulares. Así pues, los aerogeneradores eran peligrosos para los pájaros, pues sus aspas giraban muy deprisa, mientras que las centrales hidroeléctricas pueden crear obstáculos a la emigración de ciertos peces, un problema serio en muchos ríos del mundo.

Un problema inherente a las energías renovables es su naturaleza difusa, con la excepción de la energía geotérmica la cual, sin embargo, sólo es accesible donde la corteza terrestre es fina como las fuentes calientes y los géiseres

Puesto que ciertas fuentes de energía renovable proporcionan una energía de una intensidad relativamente baja, distribuida sobre grandes superficies, son necesarios nuevos tipos de centrales para convertirlas en fuentes utilizables.

No podemos olvidar que también tenemos fuentes renovables contaminantes, en los que se refiere a la biomasa, es cierto que almacena activamente el carbono del dióxido de carbono, formando su masa con él y crece mientras libera el oxígeno de nuevo, al quemarse vuelve a combinar el carbono con el oxígeno, formando de nuevo dióxido de carbono.

Teóricamente el ciclo cerrado arrojaría un saldo nulo de emisiones de dióxido de carbono, al quedar las emisiones fruto de la combustión fijadas en la nueva biomasa. En la práctica, se emplea energía contaminante en la siembra, en la recolección y la transformación, por lo que el balance es negativo.

Por otro lado, también la biomasa no es realmente inagotable, aun siendo renovable. Su uso solamente puede hacerse en casos limitados. Existen dudas sobre la capacidad de la agricultura para proporcionar las cantidades de masa vegetal necesaria si esta fuente se populariza, lo que se está demostrando con el aumento de los precios de los cereales debido a su aprovechamiento para la producción de biocombustibles. Por otro lado, todos los biocombustibles producen mayor cantidad de dióxido de carbono por unidad de energía producida que los equivalentes fósiles.

La energía geotérmica no solo se encuentra muy restringida geográficamente sino que algunas de sus fuentes son consideradas contaminantes. Esto debido a que la extracción de agua subterránea a alta temperatura genera el arrastre a la superficie de sales y minerales no deseados y tóxicos.

La diversidad geográfica de los recursos es también significativa. Algunos países y regiones disponen de recursos sensiblemente mejores que otros, en particular en el sector de la energía renovable. El uso de tales recursos a gran escala, necesitan considerables inversiones.

Sin embargo, el uso a pequeña escala de energías renovables, que a menudo puede producirse “in situ”, disminuye la necesidad de disponer de sistemas de distribución e electricidad. Los sistemas corrientes, raramente rentables económicamente, revelaron que un hogar medio que disponga de un sistema solar con almacenamiento de energía, y paneles de un tamaño suficiente, sólo tiene que recurrir a fuentes de electricidad exteriores algunas horas por semana.

Un inconveniente evidente de las energías renovables es su impacto visual en el ambiente local. Algunas personas odian la estética de los generadores eólicos y mencionan la conservación de la naturaleza cuando hablan de las grandes instalaciones solares eléctricas fueran de las ciudades. Sin embargo, todo el mundo encuentra encanto en la vista de los “viejos molinos a viento” que, en su tiempo, eran una muestra bien visible de la técnica disponible.

5.Las fuentes de energía renovables en la actualidad

Representan un 20 % del consumo mundial de electricidad, siendo el 90 % de origen hidráulico. El resto es muy marginal: biomasa 5,5 %, geotérmica 1,5 %, eólica 0,5%, y solar 0,05%, aunque hoy por hoy las cifras ya han sufrido variaciones.

Alrededor de un 80% de las necesidades de energía en las sociedades industriales occidentales se centran en torno a la industria, la calefacción, la climatización de de los edificios y el transporte. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones a gran escala de la energía renovable se concentra en la producción de electricidad.

6. Producción de energía .-

Greenpeace presentó un informe] en el que sostiene que la utilización de energías para producir el 100% de la energía es técnicamente viable y económicamente asumible, por lo que, según la organización ecologista, lo único que falta para que en España se dejen a un lado las energías sucias, es voluntad política. Para lograrlo, son necesarios dos desarrollos paralelos: de las energías renovables y de la eficiencia energética (eliminación del consumo superfluo).

7. Las Energías renovables en España.-

España será uno de los países más perjudicados por el cambio climático: para el año 2050, según el Hadley Center, habrá un aumento general de las temperaturas (unos 2,5 grados centígrados), más acusado en los veranos, las precipitaciones se reducirán en un 10 por ciento y la humedad del suelo en un 30 por ciento, y la práctica totalidad de los 3000 kilómetros de playas desaparecerán, debido a la elevación del nivel del mar y a procesos erosivos. El cambio climático supondrá más incendios forestales, más erosión y desertificación, y más sequías, inundaciones y fenómenos tormentosos en el área mediterránea, como la llamada gota fría.

La producción agrícola disminuirá sensiblemente, al igual que la producción hidroeléctrica, y nuestra principal industria, el turismo del sol y playa, se verá seriamente afectado, tanto por la desaparición de playas como por el aumento de las temperaturas en los países emisores. Todas las poblaciones costeras se verán afectadas por la subida del nivel del mar. Numerosas especies de fauna y flora podrían desaparecer.

Dadas las consecuencias del cambio climático en España, cabría esperar una política beligerante por parte de la Administración. Y sin embargo ésta deja traslucir la mayor de las indiferencias, reclamando el derecho a contaminar más (un aumento del 17 % entre 1990 y 2010). Si todos los países asumiesen los argumentos defendidos por el gobierno español, las emisiones mundiales de gases de invernadero habrían crecido en un 65 por ciento en el año 2000.

El objetivo del gobierno para las emisiones de CO2, según las últimas proyecciones, es aumentarlas en un 14 % para el año 2000,respecto a 1990 y en un 24,74 para el año 2010 respecto a 1990. Entre 1990 y el 2010 las proyecciones del gobierno, por sectores y para el CO2 de origen energético, son las siguientes: disminuirán un 3 % en la industria, crecerán un 73% en los transportes, aumentarán un 42 % en servicios y usos domésticos y sólo un 5 % en el sector transformador de la energía ( por la sustitución de carbón por gas natural). Las emisiones de CO2 de origen no energético en principio no se espera que aumenten, pero se carece de todo tipo de proyecciones.

El gobierno proyecta para el conjunto de los gases de invernadero un aumento de 11,78% para el 2000 y del 20,10% para el 2010, en equivalente de dióxido de carbono, según los potenciales de calentamiento global a 100 años. La diferencia entre el 20,1 % para el 2010 y el 17 % de incremento, en el marco del acuerdo del Consejo de Ministros de la UE de marzo de 1997, significa el esfuerzo adicional que está dispuesto a hacer el gobierno español.

8. Un libro Blanco para las energías renovables.-

El principal objetivo del Libro Blanco es duplicar la aportación de las energías renovables, de forma que en el año 2010 el 12 % de la energía que se consuma en la UE proceda de fuentes renovables, frente al actual 6%. Es la primera vez que se establece un objetivo de estas características, que obligue a una aportación concreta de las renovables, más allá de los tradicionales buenos deseos de hacer “lo que se pueda”: Además, en España ese compromiso está explícitamente recogido en la Ley del Sector Eléctrico.

El plan de acción del Libro Blanco tiene también otros objetivos esenciales:

• Eliminación de 402 millones de toneladas de emisiones de CO2 al año mediante el uso de energías renovables.

• Aumentar el más de 100 veces la capacidad solar fotovoltaica instalada

• Aumentar en 20 veces la capacidad de producción eólica

• Aumentar en 15 veces la capacidad de producción solar térmica

• Triplicar la energía producida a partir de biomasa

Se estima que para realizar este plan se requerirá una inversión neta de 6800 millones de ECUs, que es mucho dinero, pero que es menos de la mitad de los subsidios concebidos en Europa al uso de combustibles fósiles y a la generación nuclear.

Para acelerar la ejecución del plan, se han identificado cuatro acciones clave, que forman la llamada “Campaña para el despegue”:

* Un millón de sistemas fotovoltaicos, la mitad para instalar en los países de la Unión (tejados y fachadas solares conectados a la red eléctrica) y la otra mitad para países en desarrollo (sistemas autónomos). En España nos corresponderían proporcionalmente cerca de 50000 tejados solares, pero para conseguirlo será necesario eliminar las fuertes barreras políticas que obstaculizan la conexión a la red de sistemas fotovoltaicos.

* 10000MW de energía eólica, incluyendo parques mar adentro.

* Integración de fuentes de energía renovable en 100 comunidades, regiones, ciudades o islas con el objetivo de obtener un 100% de su suministro energético a partir de renovables.

Un aspecto muy destacable del plan es la creación de empleo: esta estrategia aseguraría más de un millón de nuevos puestos de trabajo en la Unión Europea. Y es que, según cifras de British Petroleum y Shell, para una misma inversión, la fabricación de equipos solares fotovoltaicos genera seis veces más empleo que el petróleo.        

Otro dato curioso que ocurre en nuestro mundo está demasiado sujeto a planteamientos económicos a corto plazo, donde lo principal es que la inversión realizada se recupere lo antes posible. Cualquier otro planteamiento distinto del “económico” hoy por hoy, es pura utopía. No nos importa en muchas ocasiones, abusar e incluso agotar los recursos de otros países 8 frenando así su posibilidad de desarrollo), para conseguir una mayor “calidad de vida”, aun cuando la principal preocupación ambiental de esos “países del Sur”, no es la calidad de vida, sino la vida misma.

Existen suficientes datos para saber que es más fácil no dañar a la naturaleza que reparar un daño ya hecho (muchas veces casi imposible y costosísimo) y sin embargo, no parece que seamos conscientes. Un ejemplo a pequeña escala es el vertido de aceite usado a un arroyo, barbaridad evitable con algo de educación ambiental, información y asfixia a parte de la flora y fauna del arroyo, provocando un daño irreparable.   

Normalmente los grandes daños a la naturaleza, a nosotros mismos, son algo que se nos escapa, la torpeza de quien los origina o los intereses económicos están   muy por encima de nosotros, por lo tanto es cada vez más importante que “nosotros”, los hombres y mujeres de pueblos y ciudades, coincidamos en algo: tenemos que cuidar la tierra. No se trata ya del tópico “cuidar la naturaleza”  sino de que tenemos que proteger el entorno durante las 24 horas del día. Si queremos ilusionarnos con el mañana tenemos que meternos esta idea en la cabeza.          

“La Tierra brinda lo suficiente para satisfacer las necesidades de todos, pero no la codicia de todos”.

Sería lógico optar por una política que protegiese a la tierra del desgaste continuo al que se ve sometida, o lo que es lo mismo, una política que protegiese nuestro presente y futuro.  

¡Las energías renovables son la única alternativa a largo plazo al cambio climático!

9. ¿Qué es la energía no renovable?.-

La energía no renovable o energía convencional es un término genérico referido a aquellas fuentes de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y que, una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe sistema de producción o extracción viable, o la producción desde otras fuentes es demasiado pequeña como para resultar útil a corto plazo.

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 degradaran 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

Las fuentes de energía no renovables se pueden dividir en dos grupos son:

Los combustibles fósiles

Los combustibles nucleares

9 a .Combustibles fósiles.-

Los combustibles fósiles el carbón, el petróleo y gas natural. Provienen de restos de seres vivos enterrados hace millones de años, que se transformaron bajo condiciones adecuadas de presión y temperatura.

El combustible fósil puede utilizarse directamente, quemándolo para producir calor y movimientos en hornos, estufa, calderas y motores. También pueden usarse para obtener electricidad en las centrales térmicas o termoeléctricas, en las cuales, con el calor generado al quemar estos combustibles se obtiene vapor de agua que conducido a presión, es capaz de poner en funcionamiento un generador eléctrico, normalmente una turbina.

A. Carbón.-

El carbón es un término muy general que engloba a gran variedad de minerales ricos en carbono. El carbón se compone principalmente de Carbono, aunque también contiene Hidrógeno, Oxígeno y una cantidad variable de Nitrógeno, Azufre y otros elementos. El carbón es un tipo de roca . Es una de las principales fuentes de energía. En 1990 por ejemplo, el carbón suministraba el 27,2 % de la energía comercial del mundo.

• Formación

El carbón se formó, principalmente, cuando los extensos bosques de helecho y equisetos gigantes que poblaban la Tierra hace aproximadamente unos 300 millones de años, en el periodo Carbonífero de la era Paleozoica, morían y quedaban sepultados en los pantanos en los que vivían. Al ser el terreno una mezcla de agua y barro muy pobre en oxígeno, no se producía la putrefacción habitual y poco a poco, se fueron acumulando grandes cantidades de plantas muertas.

Con el tiempo nuevos sedimentos cubrían la capa de plantas muertas, y por la acción combinada de la presión y la temperatura, la materia orgánica se fue convirtiendo en carbón.

El caso es que se forma en la naturaleza por descomposición de la materia vegetal residual acumulada en los pantanos o en desembocaduras de grandes ríos.

• Tipos de carbón

Existen distintos tipos de carbón que se pueden clasificar en dos grandes grupos:

. Carbones duros: totalmente carbonizados, entre los que están la antracita y la hulla ( carbón bituminoso).

. Carbones blandos: pertenecen a épocas posteriores al carbonífero y que no han sufrido proceso completo de carbonizados. Entre ellos están los lignitos, pardos y negros y la turba.

Cuanto más altas son las presiones y temperaturas, se origina un carbón más compacto y rico en carbono y con mayor poder calorífico.

Atendiendo a su grado de metamorfismo (cambio de la forma y estructura debido a las acciones del calor, la presión y del agua), los carbones se podrían clasificar en:

. Antracita: Son los de mayor calidad, contienen del 85% al 98% en peso de carbono. Es el mejor de los carbones, muy poco contaminante y de alto poder calorífico.

. Hulla: Dentro de esta clasificación aparece una amplia gama de carbones cuyo contenido en carbono abarca desde el 40% hasta el 85%. . Es mucho más rica en carbono y tiene un alto poder calorífico por lo que es muy usada, por ejemplo en las plantas de producción de energía. Esta impregnada de sustancias bituminosas de cuya destilación se obtienen interesantes hidrocarburos aromáticos y un tipo de carbón muy usado en siderurgia llamado coque, pero también contiene elevadas cantidades de azufre que son fuente muy importante de contaminación del aire.

. Lignitos: Son los de pero calidad, con contenidos en carbono inferior al 40% Sigue siendo mal combustible, aunque se usa en algunas centrales térmicas.

. Turbas: No se consideran carbones según la ASTM, tienen un contenido en humedad muy alto, sobre un 90% . Es poco rica en carbono y muy mal combustible.

El carbón es el combustible fósil más abundante en el mundo. Se encuentra sobre todo en el Hemisferio Norte, porque durante el período Carbonífero los continentes que están en el hemisferio Sur, estaban juntos formando un gran continente que estaba situado muy cerca del polo sur, con un clima poco propicio para la formación de grandes bosques. En cambio lo que son ahora Asia, Europa y América del Norte estaban situados junto al ecuador en una zona cálida, muy adecuada para el desarrollo de las grandes masas vegetales que formaron las capas de carbón.

Con el actual ritmo de consumo se calculan reservas de carbón para algo más de 300 años, aunque si se tienen en cuenta las que no son fáciles de explotar en el momento actual, las reservas podrían llegar para otros mil años.

Históricamente el carbón fue la fuente que impulsó la primera fase de la industrialización. A partir del principio del siglo XX ha sido paulatinamente sustituida por el petróleo.

Actualmente se utiliza para la producción eléctrica, la industria siderúrgica y la calefacción.

• Problemas ambientales de la explotación y el uso del carbón

La minería del carbón y su combustión causan importantes problemas ambientales y tienen también consecuencias negativas para la salud humana.

Las explotaciones mineras a cielo abierto tienen un gran impacto visual y los líquidos que de ellas se desprenden suelen ser muy contaminantes. En la actualidad, en los países desarrollados, las compañías mineras están obligadas a dejar el paisaje restituido cuando han terminado su trabajo. Lo normal suele ser que conforme van dejando una zona vacía al extraer el mineral, la rellenen y reforesten para que no queden a la vista los grandes agujeros, las tierras removidas, hasta ahora, eran la herencia típica de toda industria minera.

También es muy importante controlar y depurar el agua de lixivación, es decir el agua que, después de empapar o recorrer las acumulaciones de mineral y derrubios, sale de la zona de la mina y fluye hacia los ríos o los alrededores. Esta agua va cargada de materiales muy tóxicos, como metales pesados y productos químicos usados en la minería, y es muy contaminante, por lo que debe ser controlada cuidadosamente.

En el proceso de uso del carbón también se producen importantes daños ambientales porque al quemarlo se liberan grandes cantidades de gases responsables de efectos tan nocivos como la lluvia ácida, el efecto invernadero, la formación de smog, etc.. El daño que la combustión del carbón causa es mucho mayor cuando se usa combustible de mala calidad, porque las impurezas que contiene se convierten en óxidos de azufre y en otros gases tóxicos.

El carbón presenta un factor de emisiones de CO2 muy elevado, así como de SO2, NO y partículas en suspensión. La combinación de SO2 y NO produce la lluvia ácida.

En 2006 el carbón supuso el 14,6% del consumo de energía primaria en la UE, el 12,7% en España y en la Comunidad Valenciana prácticamente nulo (Datos del balance energético de la Comunidad Valenciana 2006).

B. El Petróleo.-

El petróleo es un líquido formado por una mezcla de hidrocarburos. Es una mezcla no homogénea insoluble en agua. En las refinerías se separan del petróleo distintos componentes como gasolina, fuel-oil, gasoil y asfaltos, que son usados como combustibles. También se separan otros productos de los que se obtienen plásticos, fertilizantes, pinturas, pesticidas, medicinas y fibras sintéticas.

El petróleo o aceite crudo se extrae de pozos perforados a grandes profundidades, en los estratos rocosos de la corteza terrestre. No se conoce con exactitud el origen del petróleo, pero se cree que es el resultado de procesos geológicos sobre la materia orgánica en descomposición. En la búsqueda de los depósitos de petróleo, los geólogos emplean muchas técnicas, pero más importante es la que consiste en sondear las diferentes capas de roca con o objeto de localizar la presencia de una corona o de una elevación redondeada en la cual puede estar atrapado un depósito de petróleo.

A pesar de que algunos compuestos del oxigeno, azufre y nitrógeno se encuentran en el petróleo, éste está compuesto principalmente, por una mezcla de hidrocarburos, los cuales se refinan, mediante el proceso llamado destilación fraccionada, para obtener productos útiles. Este proceso se basa en el hecho de que las volatilidades ( y por lo tanto las presiones de vapor) de los diferentes hidrocarburos varían inversamente con sus masas moleculares. Los compuestos que poseen menor masa molecular tienen mayor volatilidad y hierven a menor temperatura. Debido a que el enorme mercado del petróleo reside en la gran demanda de gases ligeros, gasolina, aceites combustibles, disolventes, aceites para motores, grasas, parafinas y asfalto, el aceite crudo se destila fraccionadamente para dar productos que tiene amplios márgenes de ebullición. A pesar de que dichos productos son aún bastante impuros, tienen suficiente mercado y uso. Para aplicaciones especiales necesitarán refinaciones posteriores con el consecuente aumento del costo. Se obtienen muchos compuestos puros del petróleo.

Existen tres grandes categorías de petróleos crudos (denominados a veces simplemente “crudos”): los de tipo parafinico, los de tipo asfáltico y los de base mixta. Los petróleos parafinicos están compuestos por moléculas en las que el número de átomos de hidrógeno es siempre superior en dos unidades al doble del número de átomos de carbono. Las moléculas características de los petróleos asfálticos son los naftenos, que contienen exactamente el doble de átomos de hidrógeno que de carbono. Los petróleos de base mixta contienen hidrocarburos de ambos tipos.

• Formación.

El petróleo se forma bajo la superficie terrestre por la descomposición de organismos marinos. Los restos de animales minúsculos que viven en el mar y, en menor medida, los de organismos terrestres arrastrados al mar por los ríos o los de plantas que crecen en los fondos marinos se mezclan con las finas arenas que caen al fondo en las cuencas marinas tranquilas. Estos depósitos, ricos en materiales orgánicos, se convierten en rocas generadoras del crudo. El proceso comenzó hace millones de años, cuando surgieron los organismos vivos en grandes cantidades, y continúa hasta el presente. Los sedimentos se van haciendo más espesos y se hunden en el suelo marino bajo su propio peso. A medida que van acumulándose depósitos adicionales, la presión sobre los situados más abajo se multiplica por varios miles, y la temperatura aumenta en varios grados. El cieno y la arena se endurecen y se convierten en esquistos y arenisca, los carbonatos precipitados y los restos de caparazones se convierten en caliza, y los tejidos blandos de los organismos muertos se transforman en petróleo y gas natural.

Una vez formado el petróleo, éste fluye hacia arriba a través de la corteza terrestre porque su densidad es menor que la de las salmueras que saturan los intersticios de los esquistos, arenas y rocas de carbonato que constituyen dicha corteza. El petróleo y el gas natural ascienden a través de los poros microscópicos de los sedimentos situados por encima. Con frecuencia acaban encontrando un esquisto impermeable o una capa de roca densa. El petróleo que da atrapado, formando un depósito. Sin embargo, una parte significativa del petróleo no se topa con rocas impermeables sino que brota en la superficie terrestre o en el fondo del océano. Entre los depósitos superficiales también figuran los lagos bituminosos y las filtraciones de gas natural.

Los componentes útiles, como ya hemos dicho, se obtienen por destilación fraccionada en las refinerías de petróleo. Los componentes no deseados se eliminan mediante procesos físico-químicos. El número de compuestos es muy grande. La mayoría de los hidrocarburos aislados se clasifican como:

. Alcanos o “Serie de las parafinas”.Son hidrocarburos saturados homólogos del metano.

. Ciclo- alcanos o cicloparafinas- naftenos: Son hidrocarburos cíclicos saturados, derivados del ciclopropano y del ciclohexano. Muchos de estos hidrocarburos contienen grupos metilo en contacto con cadenas parafinitas ramificadas.

. Hidrocarburos aromáticos. Son hidrocarburos ciclicos insaturados constituidos por el benceno y sus homólogos

. Alquenos o olefinas. Son moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace doble de carbono.

. Dienos. Son moléculas lineales o ramificadas que contienen dos enlaces dobles de carbono.

. Alquinos. Son moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace triple de carbono

. Compuestos no hidrocarburos. Los compuestos más importantes son los sulfuros organicos, los compuestos de nitrógeno y de oxigeno. También hay trazas de compuestos metálicos como el sodio , hierro, niquel, vanadio, plomo, etc. Asimismo se pueden encontrar trazas de porfirinas, que son especies organometálicas.

• Tipos de petróleo.

La industria petrolera clasifica el petróleo crudo según su lugar de origen y también relacionándolo con su gravedad API (ligero, medio, pesado, extrapesado; los refinadores también lo clasifican como dulce, que significa que contiene relativamente poco azufre, o ácido, que contiene mayores cantidades de azufre y, por lo tanto, se necesitarán más operaciones de refinamiento para cumplir las especificaciones actuales de los productos refinados.

Según su lugar de origen tenemos por ejemplo:

. Brent Blend, compuesto de quince crudos procedentes de campos de extracción en los sistemas Brent y Nimian de los campos del Mar del Norte

. West Texas Intermediate para el crudo estadouniense

. Subía se usa como referencia para la producción del crudo de la región Asia- Pacifico.

Según la clasificación por su gravedad API:

Relacionándolo con su gravedad API lo clasifica en liviano, mediano, pesado y extrapesado.

. Crudo liviano o ligero, es definido como el que tiene gravedades API mayores a 31,1

. Crudo medio o mediano es aquel que tiene gravedades API entre 22,3 y 31,1

. Crudo pesado es definido como aquel que tiene gravedades API entre 10 y 22,3

. Crudo extrapesado es aquel que tiene gravedades API menores a 10 API. A estos crudos también se les llama bitúmenes.

• Proceso de extracción.

El petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo sobre el yacimiento. Si la presión de los fluidos es suficiente, forzará la salida natural del petróleo a través del pozo que se conecta mediante una red de oleoductos hacia su tratamiento primario, donde se deshidrata y estabiliza eliminando los compuestos más volátiles.

Posteriormente se transporta a refinerías o plantas de mejoramiento. Durante la vida del yacimiento la presión descenderá y será necesario usar otras técnicas para la extracción del petróleo. Esas técnicas incluyen la extracción mediante bombas, la inyección de agua o la inyección de gas, entre otras. La medida técnica y financiera del petróleo es el barril que corresponde a 159 litros.

Bomba de extracción

Los componentes químicos del petróleo se separan y obtienen por destilación mediante un proceso de refinamiento. De él se extraen diferentes productos, como gasolina, etc…Todos estos productos, de baja solubilidad, se obtienen en el orden indicado en las torres de fraccionamiento.

Debido a la importancia fundamental para la industria manufacturera y el transporte, el incremento del precio del petróleo puede ser responsable de grandes variaciones en las economías locales y provoca un fuerte impacto en la economía global.

• Destilación del petróleo.

El petróleo natural no se usa como se extrae de la naturaleza, sino que se separa en mezclas más simples de hidrocarburos que tienen usos específicos, a este proceso se le conoce como destilación fraccionada. El petróleo natural hirviente ( unos 400 grados centígrados) se introduce a la parte baja de la torre, todas las sustancias que se evaporan a esta temperatura pasan como vapores a la cámara superior algo mas fria y en ella se condensan las fracciones más pesadas que corresponden a los aceites lubricantes. Continúan a la próxima cámara, aquellas que aun a esa temperatura son gases para condensar parcialmente en la fracción de combustibles diésel. Este proceso de condensación en fracciones de acuerdo al punto de ebullición se continúa ascendentemente hasta que al final por la parte superior salen los gases que no condensan a temperatura ambiente. De este proceso se obtienen las fracciones:

• Gases

• Bencina

• Gasolina

• Queroseno

• Combustibles diesel, tanto ligero como pesado

• Aceites lubricantes

• Asfalto

Una muestra de los tipos de productos obtenidos sería:

	PRODUCTO	PROCESO DESTILACIÓN	UTILIDAD
Gases	Metano, etano, propano, butano	Hasta 40 º C	Combustibles
Naftas (Gasolinas)	Pentano, hexano, heptano, octano, nonano	40ºC a 180ºC	Combustibles Disolventes
Queroseno	Decano- Hexadecano	200ºC a 300ºC	Combustibles reactores Craqueo
Gasóleo	Hidrocarburos de 16 a 25 átomos de carbono	300ºC a 375ºC	Combustible Craqueo
Fuel	Hidrocarburos de 20 a 40 átomos de carbono	>= 350º C	Combustibles Lubricación
Residuos ligeros	Vaselina	Semisólida	Lubricantes Pomadas
Residuos pesados	Parafinas, alquitranes	Sólida	Impermeabilización Asfaltos

La destilación no puede proporcionarnos más que los productos que estén presentes en el crudo de forma natural, lo cual puede no satisfacer la demanda de un producto concreto por esta razón se emplean otras técnicas, una de de las usuales es el craqueo o pirólisis, que consiste en la ruptura de una molécula pesada ( fuel) en varias moléculas ligeras, no necesariamente idénticas entre ellas ( gasolina y gasóleo).

• Mejora del octanaje. Metodos.

Reforming. Es la reformación de la estructura molecular de las naftas. Las naftas extraídas directamente de la destilación primaria suelen tener moléculas lineales por lo que tienden a detonar por presión. Por eso este sistema se encarga de reformar dichas moléculas lineales en ramificadas y cíclicas. Al ser más compactas no detonan por efecto de la presión. La reforma puede realizarse de dos formas: mediante calor , que se denomina reformación térmica y es menos usual o mediante calor y la asistencia de un catalizador ( reformación catalítica)

Reforming catalítico . Se deshidrogenan alcanos tanto de cadena abierta como cíclicos para obtener aromáticos, principalmente benceno, tolueno y xilenos, empleando catalizadores de platino-renio-alúmina. En la reformación catalítica el número de átomos de carbono de los constituyentes de la carga no varía. La reformación catalítica es una reacción a través de iones carbono.

Alquilación. Proceso para la producción de un componente de gasolina de alto octano por síntesis de butilenos con isobutano. El proceso es una síntesis quimica por medio de la cual se une un alcano ramificado al doble enlace de un alqueno, extraído del craking o segunda destilación. Al resultado se le denomina alquilado o gasolina alquilada. Su objetivo es producir una fracción cuyas características tanto técnicas como ambientales la hacen hoy en día, uno de los componentes más importantes de la gasolina reformulada.

Isomerización. Convierte la cadena recta de los hidrocarburos parafínicos en una cadena ramificada. Se hace sin aumentar o disminuir ninguno de sus componentes. Las parafinas, son hidrocarburos constituidos por cadenas de átomos de carbono asociados a hidrógeno, que poseen una gran variedad de estructuras, cuando la cadena de átomos de carbono es líneal, el compuesto se denomina parafina normal, y si la cadena es ramificada, el compuesto es una isoparafina. Las isoparafinas tienen número de octano superior a las parafinas normales, de tal modo que para mejorar la calidad se usa un proceso en el que las parafinas normales se convierten en isoparafinas a través de reaccciones de isomerización. La práctica es separar por destilación la corriente de nafta en dos cortes ligero y pesado.

• Reservas.

Si la extracción continúa al mismo ritmo , salvo que se encontrasen nuevos yacimientos, las reservas duraran sobre 35 años. Se calcula que quedan unas 140000 billones de toneladas.

Sin embargo el límite de las reservas podría estar más cercano aún si se tienen en cuenta previsiones con un consumo creciente como viene siendo norma a lo largo de todo el siglo pasado.

El descubrimiento de nuevos yacimiento se han reducido en las últimas decadas haciendo insostenible por mucho tiempo los elevados niveles de extracción

En 2006 el petróleo supuso el 39% del consumo de energía primaria en la UE, el 48,8% en España y el 44% en la Comunidad Valenciana (Datos del balance energético de la Comunidad Valenciana 2006)

• Petroleo y medio ambiente.

El petróleo tiene el problema de ser insoluble en agua y por lo tanto, difícil de limpiar. Además, la combustión de sus derivados produce productos residuales: particulas de oxidos de azufre, oxidos nitrosos, etc…

En general, los derrames de hidrocarburos afectan profundamente a la fauna y vida del lugar, razón por la cual la industria petrolera mundial debe cumplir normas y procedimientos estrictos en materia de protección ambiental.

Casi la mitad del petróleo y derivados industriales que se vierten en el mar, son residuos que vuelcan las ciudades costeras. El mar es empleado como un accesible y barato depósito de sustancias contaminantes. Otros derrames y vertidos se deben a accidentes que sufren los grandes barcos contenedores de petróleo, que por negligencia transportan el combustible en condiciones inadecuadas. De cualquier manera, los derrames de petróleo representan una de las mayores causas de la contaminación oceánica. Ocasionan gran mortandad de aves acuáticas, peces y otros seres vivos de los océanos, alterando el equilibrio del ecosistema. En las zonas afectadas, se vuelven imposibles la pesca, la navegación y el disfrute de las playas.

         Como los adictos desesperados por consumir su próxima dosis, necesitamos nuestros 65 millones de barriles al día - sin tener en cuenta el daño que puede ocasionar el petróleo sobre nuestras vidas y el medio ambiente que nos rodea. Cualquier indicio de que su suministro pueda ser interrumpido causa un pánico mundial. Los países pobres ven desmoronarse sus economías, a medida que las importaciones de petróleo multiplican sus deudas. Nuestra voracidad por el petróleo es una enfermedad, y puede llegar a ser mortal .

Un caso cercano a nosotros seria el caso del Prestige, en noviembre de 2002, cuando un petrolero monocasco de 26 años, cargado con 77.000 toneladas de fuel, lanzaba un sos. Fue el inicio de una de las catástrofes económicas, ecológicas y sociales ocurridas en Galicia.

• Alternativas al petróleo.

Como sustancias alternativas a los combustibles derivados del petróleo se encuentran el biodiésel, aceite combustible con características comparables al diesel que se extrae principalmente de las semillas oleaginosas de diferentes plantas y el bioetanos, alcohol procedente de restos vegetales, que se puede utilizar mezclándolo con otros combustibles.

C. Gas natural.

El gas natural es una mezcla de gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos fósiles, no asociado, disuelto o asociado con petróleo o en depósitos de carbón. Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se extrae, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 %, y suele contener otros gases como nitrogeno, etano,,etc..

Como fuentes adicionales de este recurso natural, se están investigando los yacimientos de hidratos de metano que, según estimaciones, pueden suponer una reserva energética muy superiores a las actuales de gas natural.

Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos orgánicos en las plantas d tratamiento de estos restos. El gas obtenido así se llama biogás.

El gas natural que se obtiene debe ser procesado para su uso comercial o doméstico. Algunos de los gases que forman parte del gas natural extraído se separan de la mezcla porque no tienen capacidad energética o porque pueden depositarse en las tuberías usadas para su distribución debido a su alto punto de ebullición. Si el gas será criogénicamente licuado para su almacenamiento, el dióxido de carbono solidificaría interfiriendo con el proceso criogénico.

El propano, butano e hidrocarburos más pesados en comparación con el gas natural son extraídos, puesto que su presencia puede causar accidentes durante la combustión del gas natural. El vapor de agua también se elimina por estos motivos y porque a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones altas forma hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos. Los compuestos de azufre son eliminados hasta niveles muy bajos para evitar corrosión y olores perniciosos, así como para reducir las emisiones de compuestos causantes de lluvia ácida.

Para uso doméstico, al igual que al butano, se le añade unas trazas de metil mercaptano, para que sea fácil detectar una fuga de gas y evitar su ignición espontánea.

La combustión del gas natural, al ser un combustible fósil, produce un aporte neto de CO2 a la atmósfera. Esto le diferencia de otros combustibles más sostenibles como la biomasa, donde la tasa de carbono orgánico producido por unidad del carbono inorgánico emitido durante su combustión es casi igual a uno. Sin embargo, el gas natural produce mucho menos CO2 que otros combustibles como los derivados del petróleo, y sobre todo el carbón. Además es un combustible que se quema más limpia y eficazmente.

La razón por la cual produce poco CO2 es que el principal componente, metano, contiene cuatro átomos de hidrógeno y uno de carbono.

Como ventaja añadida es un combustible más versátil, que puede utilizar en sistemas de generación más eficientes como el ciclo combinado o la pila de combustible y su obtención es más sencilla en comparación con otros combustibles. Sin embargo, su contenido energético por unidad de volumen es bajo en comparación con otros combustibles.

Se encuentra concentrado en las mismas bolsas y huecos subterráneos que el petróleo por lo que tarda también mucho tiempo en producirse.

El gas natural puede ser empleado para producir hidrógeno que se puede utilizar en los vehículos de hidrógeno.

Según la publicidad, el gas natural es el nuevo combustible verde. Pero, aunque es verdad que apenas contiene azufre, y es también verdad que produce menos dióxido de carbono por unidad de energía que el carbón o el petróleo, el gas natural es metano casi puro, un gas invernadero mucho más potente que el mismo dióxiodo de carbón. Se sabe que muchos de los conductos de gas natural en todo el mundo tienen escapes, lo que se añade al efecto invernadero. Las cantidades de gas natural que escapan en los países occidentales, son un secreto comercial cuidadosamente guardado. Por otra parte, la búsqueda de gas natural puede causar el mismo daño al medio ambiente que las perforaciones petrolíferas. El entusiasmo de los últimos tiempos por utilizar este gas ha sido impulsado más por un afán de obtener ganancias rápidas que por preocupaciones ambientales. Las nuevas centrales eléctricas de gas natural malgastan más de la mitad del contenido energético del combustible. El gas natural podría facilitar la transición desde los combustibles fósiles, pero si antes no se utilizan todas las opciones para ahorrar energía y emplear fuentes energéticas limpias y renovables, no ofrece por si mismo una solución real al problema del calentamiento global del planeta.

9b .Combustibles nucleares.-

Se denomina combustible nuclear a todo material que puede ser utilizado para liberar energía mediante procesos de transformación nuclear tales como fisión, fusión o decaimiento radioactivo.

El proceso más utilizado en aplicaciones prácticas es la fisión nuclear. El combustible nuclear más habitual, está constituido por elementos fisibles pesados que pueden dar lugar a una reacción en cadena en un reactor en la que al ser alcanzados los átomos pesados por los neutrones, los átomos del combustible se parten, se libera energía y se liberan neutrones que alimentan la reacción en cadena.

El combustible nuclear hace referencia tanto al material como a los objetos físicos. Los procesos de producción del combustible nuclear que comprenden la minería, refinado, purificado, su uso y el tratamiento final de residuos, conforman en su conjunto el denominado ciclo del combustible nuclear, que es de relevancia en la generación de energía nuclear.

No todos los combustibles nucleares se utilizan en reacciones en cadena de fisión. Algunos elementos se usan para producir pequeñas cantidades de energía nuclear mediante procesos de decaimiento radioactivo en generadores radiotérmicos u otras baterías atómicas.

Los isótopos ligeros, se utilizan como combustible en la fusión nuclear. Si se observa la energía vinculada de un isótopo en particular, puede haber una ganancia de energía mediante fusionando la mayoría de elementos con un número atómico más bajo que el hierro, y fisionando isótopos que tengan un número atómico mayor que el hierro.

El combustible nuclear usado por los reactores de agua a presión y de agua en ebullición es esencialmente el mismo, y consiste en Uranio. Para poder usar el Uranio en un reactor nuclear son necesarios una serie de pasos para convertirlo desde la forma mineral en que se encuentra en la naturaleza.

Ciclo

Hay 150 clases de minerales que contienen uranio. La primera fase comienza en la extracción en yacimientos abiertos o subterráneos.

En los yacimientos, la concentración sobrepasa los 10 kg de uranio por tonelada de mineral extraído.

Las minas de Canada y Australia extraen el 50% del uranio que se consume en todo el mundo.

En el año 2004, los 18 países con minas de uranio, extrajeron 40219 toneladas de uranio.

El mineral extraído pasa a la siguiente fase minera, la separación.

La separación se realiza en fábricas cercanas a la mina. Allí se tritura hasta conseguir partículas de 20mm, se filtra con agua. Se tamiza con soluciones de ácido sulfúrico para separar el óxido de uranio del resto del mineral. Se filtra y extrae el óxido de uranio mediante un proceso eléctrico hasta conseguir su precipitación. Se centrifuga y se seca el uranio en un horno a unos 700 grados. El resultado es un compuesto de color amarillo llamado “ yellow cake” ( pastel amarillo), con una concentración del 99% de óxido de uranio. Este óxido se traslada a la planta de enriquecimiento.

La conversión: el concentrado de uranio se purifica y se transforma en un gas, hexafloruro de uranio, corrosivo y reactivo. De 170 toneladas de oxido de uranio, se consiguen 24 tn de uranio en forma gaseosa

Enriquecimiento: se aumenta la proporción de hexafloruro de uranio. Este isótopo es el que interesa para el proceso de fisión en el reactor nuclear.

El método más común para el enriquecimiento es el centrifugado en cascada del gas. El gas es girado a altas velocidades dentro de la cámara, consiguiendo que se separe el isótopo u- 238 ( uranio empobrecido)del hexafloruro de uranio y se precipite hacia la parte inferior de la cámara. El uranio enriquecido pasa sucesivamente por varias centrifugadoras hasta alcanzar los valores deseados.

El uranio empobrecido se usa entre otras cosas para elaborar munición capaz de atravesar blindajes.

La radioactividad del uranio empobrecido es del 60% de uranio natural gracias a su densidad se usa como contrapesos en aviones, satelites, barcos blindajes y munición.

Fabricación e combustible. El gas se transforma en óxido de uranio un material ceramico que es prensado en forma de pastillas. Una pastilla de uranio genera energía equivalente a la obtenida por la combustión de 810 kg de carbón, 565 litros de petróleo o 480 metros cúbicos de gas

Con este oxido de uranio enriquecido se puede fabricar una bomba nuclear. Las pastillas se encapsulan en unas varillas de metal constituyendo una varilla de combustible de Zircaloy.

Las varillas se sellan y se colocan en un armazón junto con otros elementos auxiliares

Generación de energía. Los elementos de combustible se introduce en el núcleo del reactor nuclear y se queman de modo que el uranio U- 235 sobre la reacción de fisión.

A partir de 20 toneladas de combustible, una central puede producir, entre 7 y 8000 millones de Km de electricidad. Una central térmica necesitaría 2 millones de toneladas de hulla para alcanzar ese rendimiento.

Combustible gastado: Con el tiempo la concentración, de restos de la fisión, elementos pesados y plutonio, hacen inoperativo el combustible nuclear, que debe ser sustituido cada 12 o 24 meses.

El combustible gastado es muy radiactivo y emite gran cantidad de calor.

Se almacena inmediatamente en piscinas refrigeradas, donde permanecen durante años.

Están “ enfriandose” durante 3 a 5 años

Reelaboración o reproceso: Consiste en separa el uranio y el plutonio del combustible gastado, reciclarlo y reutilizarlo.

En estas complejas plantas de reciclado el combustible se disuelve en ácido nítrico y mediante procesos químicos se separa el plutonio y el uranio, quedando productos de fisión y actinidos no recuperados.

El uranio en forma de óxido se lleva a la fase de enriquecimiento. El plutonio directamente a la fase de elaboración de combustible.

Los residuos generados son solidificados por vitrificación para evitar su filtración y encapsulados en cilindros de acero inoxidable.

Estos residuos altamente radioactivos son almacenados definitivamente en depósitos geológicas estables.

El uranio recuperando es de nuevo enriquecido para fabricar combustible cerrando el ciclo nuclear.

• Compuestos químicos habituales del combustible nuclear.

Oxide fuel. El dióxido de uranio es un cerámico sólido negro. Se puede obtener por reacción de nitrato de uranio con una base de amoniaco para formar un sólido, el cual se calienta, para formar oxido de uranio que , entonces puede convertirse calentándolo en una mezcla de argón/hidrógeno a para formar dióxido de uranio. El dióxido de uranio se mezcla con un vinculador orgánico y comprimido en bolitas, los cuales son quemados a una temperatura mucho más alta para sinterizar el sólido. El propósito es conseguir un sólido que tenga un bajo grado de porosidad.

Es importante destacar que la corrosión del dióxido de uranio en un entorno acuoso se controla mediante procesos electroquímicos similares a la corrosión galvánica de la superficie de los metales.

Mox.

El Óxido mixto, o combustible MOX, es la mezcla de plutonio y de uranio natural o agotado que se comporta de forma similar al uranio enriquecido que alimenta la mayoría de los reactores nucleares. El combustible MOX es una alternativa al combustible de uranio de bajo enriquecimiento utilizado en el reactor de agua ligera los cuales son los predominantes en la generación de energía nuclear.

Combustible de óxido usado.

El combustible de óxido usado es una mezcla compleja de los productos de fisión, uranio, plutonio y metales transplutónicos. El combustible que se ha utilizado a altas temperaturas en los reactores de energía es normal que no sea homogéneo, a menudo contiene nanopartículas de metales del grupo del plantino tales como el paladio. También es frecuente que el combustible se haya agrietado, formando protuberancias o haya sido usado a temperaturas cercanas a su punto de fusión. A pesar del hecho de que el combustible usado pueda agrietarse, es muy insoluble en agua, y puede retener la inmensa mayoría de actínidos y productos de fisión dentro del dióxido de uranio.

• ¿Pero que pasa en caso de escape?

Existen dos modos principales de escape, los productos de fisión pueden evaporarse o pequeñas partículas de combustibles se pueden dispersar.

El escape de radioactividad del combustible usado esta muy controlado por la volatilidad de los elementos. Por ejemplo en Chernóbil se liberó mucho Xenón y yoduros y mucho menos circonio. El hecho de que sólo los productos de fisión más volátiles sean liberados con facilidad, retrasa en gran medida la liberación de radioactividad en el caso de que un accidente produzca serios daños al núcleo.

Combustible triga. Está compuesto de una matriz de hidruro de uranio-zirconio. Este combustible posee un elevado grado de seguridad intrínseca, ya que cuando su temperatura aumenta, la sección eficaz de hidrógeno en el combustible se convierte a más altas energías, permitiendo que más neutrones se pierdan, y menos se termalicen. Muchos núcleos que usan este combustible son de “alta pérdidas”en los que los neutrones que fugan del núcleo del reactor son usados para investigar

Sales anhídridos derretidas. Esto incluye combustibles en los cuales éstos están disueltos en el refrigerante. Fueron utilizados en el experimento de los reactores de sales fundidas y en numerosos experimentos con reactores de núcleos líquidos.

Soluciones acuosas de sales de uranio.

El reactor homogéneo acuoso usa una solución de sulfato de uranio u otras sales de uranio en agua. Este tipo de reactor homogéneo no se ha usado por ningún reactor de gran energía. Una de las desventajas es que el combustible, en caso de accidente, tiene una presentación que favorece que se disperse fácilmente.

Nitruro de uranio. Este es a menudo el combustible de elección para los diseños de reactor que fabrica la NASA. Es el de mejor conductividad térmica, tiene la temperatura de fusión muy elevada.

Carburo de uranio. Otro combustible que se ha sugerido, nuevamente tiene una mejor conductividad térmica que el dióxido de uranio.

• Las centrales nucleares

Las centrales nucleares son unas instalaciones industriales empleadas para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear, que se caracterizan por el empleo de materiales fisionables que mediante reacciones nucleares proporcionan calor. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica.

Las centrales nucleares constan de uno o varios reactores, que son contenedores en cuyo interior están las varillas u otras configuraciones geométricas de minerales con algún elemento fisil, usualmente uranio, y en algunos combustibles también plutonio, generado a partir de la activación del uranio. En el proceso de fisión radiactiva, se establece una reacción que es sostenida y moderada mediante el empleo de elementos auxiliares dependientes del tipo de tecnología empleada.

Las instalaciones nucleares son construcciones muy complejas por la variedad e tecnologías industriales empleadas y por la elevada seguridad con la que se les dota. Las características de la reacción nuclear hacen que pueda resultar peligrosa si se pierde su control y prolifera por encima de una determinada temperatura a la que funden los materiales empleados en el reactor, así como si se producen escapes de radiación nociva por esa u otra causa.

La energía nuclear se caracteriza por producir, además de una gran cantidad de energía eléctrica, residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados y controlados durante largo tiempo. A cambio, no produce contaminación atmosférica de gases derivados de la combustión que producen el efecto invernadero, ni precisan el empleo de combustibles fósiles para su operación. Sin embargo, las emisiones contaminantes indirectas derivadas de su propia construcción de la fabricación del combustible y de la gestión posterior de los residuos radiactivos no son despreciables. Hace cuarenta años la energía nuclear iba a salvar al mundo. Ahora hay que salvar al mundo de la energía nuclear. Enormes sumas de dinero se han invertido en construir más de 400 centrales nucleares hasta la fecha. La energía nuclear iba a ser barata, segura y fiable. En cambio, ha demostrado ser cada vez más costosa, peligrosa e impredecible - tanto que casi todas las compañías de electricidad en todo el mundo han dejado de encargar centrales nucleares, muchas de las cuales han sido abandonadas en plena construcción. La energía nuclear no suministra más que un 5 por ciento de la energía mundial, y ha causado enormes problemas. Nadie sabe todavía qué hacer con la concentración de desechos radiactivos que producen las centrales nudeares, ni con las centrales mismas cuando son cerradas. Estamos dejando el dilema a nuestros descendientes. En 1986, un  solo  accidente  nuclear,  en Chernóbil, causó más de 250 mil millones de dólares de pérdidas tan sólo en la Unión Soviética, contaminando una inmensa extensión de tierra. Dicho accidente puede llegar a causar hasta 250.000 muertes. Ahora se reconoce que muchas viejas centrales nucleares pueden causar accidentes parecidos. Y lo peor de todo es que las centrales nucleares están produciendo cientos de toneladas de mortífero plutonio: una cantidad suficiente para fabricar decenas de miles de bombas nucleares. Un pedazo del tamaño de una naranja puede destruir una ciudad entera. Algunos políticos abogan por un renacimiento de la energía nuclear, porque no emite dióxido de carbono y por lo tanto no contribuye al calentamiento global del planeta. Esto no cambia mucho las cosas, ya que la energía nuclear por sí sola amenaza la existencia misma de la vida en la Tierra.

• Seguridad.

En las centrales nucleares el núcleo del reactor está colocado dentro de una vasija gigantesca de acero diseñada para que si ocurre un accidente no salgan radiación al ambiente. Esta vasija junto con el generador de vapor están colocados en un edificio construido con grandes medidas de seguridad con paredes de hormigón armado de uno a dos meros de espesor diseñadas para soportar terremotos, huracanes y hasta colisiones de aviones que chocaran contra él.

Pero aun así las centrales nucleares no sólo son peligrosas, sino que además son una de las formas de generar electricidad menos rentables que existen. El tiempo se ha encargado también de revelar el gran fracaso económico de la energía nuclear, una de las más caras y subvencionadas que existen, incluso sin incluir en el cálculo del precio del kilovatio, y toda la serie de costes externos que esta energía conlleva.

Por otra parte las centrales nucleares son muy contaminantes, y durante su funcionamiento normal solucionan el medio ambiente con sus emisiones radiactivas líquidas y gaseosas, y producen una gran cantidad de residuos radiactivas líquidas y gaseosas y producen una gran cantidad de residuos radiactivos, generando un problema que no tiene solución.

10. Mejoras en la eficiencia energética.

Se pueden describir tres tipos de medidas de conservación de energía. El primer tipo es el recorte, es decir, prescindir del uso de energía. El segundo tipo es la reforma, que consiste en cambiar los hábitos de vida y la forma de producción de bienes y servicios. El tercer tipo de medidas implica un uso más eficiente de la energía para adaptarse a su mayor coste. Esta última alternativa es más fácil de aceptar para los gobiernos y la sociedad en general.

Hacia 1980 mucha gente se había dado cuenta de que el aumento de la eficiencia energética podía contribuir positivamente al balance mundial de energía a corto y medio plazo, y de que la llamada conservación productiva debería considerarse una solución adicional tan importante como las fuentes de energía antes descritas. En la década de 1970 comenzaron a producirse ahorros sustanciales y parece posible aumentarlos hasta un 30 o un 40% sin afectar de modo drástico la vida humana.

Hay sin embargo numerosos obstáculos. Un importante freno para la conservación productiva es su carácter altamente fragmentado y poco espectacular, ya que exige que cientos de millones de personas tomen medidas tan prosaicas como apagar las luces cuando no las necesitan o mantener una presión correcta en los neumáticos de los automóviles. Otra barrera ha sido la económica. En 1990, el precio de la gasolina en Estados Unidos sólo era algo mayor que en 1970, si se tiene en cuenta la inflación. Ese precio es tres veces menor que en Europa. Los precios excesivamente bajos de la energía hacen que sea difícil de convencer a la población para invertir en eficiencia energética. Un tercer obstáculo es la falta de información y subvenciones para que los consumidores energéticos realicen inversiones en conservación energética. Con el tiempo, las mejoras en la eficiencia se amortizan con creces, pero a corto plazo exigen inversiones que resultan más difíciles en algunos sectores de la economía que en otros.

11. Las energías actuales , la crisis energética.

Los expertos mundiales de más renombre en la actualidad están de acuerdo en decir que el quemar combustible fósil transtorna lenta pero irremediablemente nuestro clima, emitiendo grandes cantidades de dióxido de carbono que retienen el calor del sol que llega a la Tierra, el llamado “efecto invernadero”. La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado en una cuarta parte desde el año 1850. Un grupo de expertos ha afirmado ante las Naciones Unidas que la temperatura media terrestre probablemente ya está subiendo. En los últimos diez años han tenido lugar siete de los ocho años más calurosos jamás registrados.

Incluso un aumento de uno o dos grados en la temperatura media mundial puede ser catastrófico. A medida que los océanos se calientan, se expanden. Esto provocará, junto con el agua proveniente de los hielos derretidos, la elevación del nivel del mar, llegando a inundar costas e islas, y puede que hasta pueblos y ciudades. La sequía puede reducir las cosechas. Los desiertos pueden extenderse. Algunos animales y plantas tal vez no logren sobrevivir a los cambios de clima locales. El tiempo se puede volver incluso más impredecible, y aumentar los vientos fuertes, las tormentas y los huracanes. Lo pero es que un aumento incluso pequeño en la temperatura puede derretir el permagel del Artico, que son los suelos permanentemente helados, liberando más gases invernadero y acelerando el proceso del calentamiento global del planeta.

La forma en que utilizamos los combustibles destroza el paisaje, ocasiona vertidos de petróleo, produce polución en nuestras aguas; causa lluvia ácida y contaminación urbana, lo que acaba con los bosques, asfixia las ciudades y acorta la vida humana.

En la actualidad se gasta casi cuatro veces más energía en el mundo que hace 40 años. Los pronósticos oficiales asumen que duplicaremos, y hasta triplicaremos , la cantidad de carbón, petróleo y gas a usar en los próximos 40 años.

El coste de duplicar y triplicar el abastecimiento de energía fósil y nuclear será aterrador. Pensemos en una nueva central eléctrica de carbón que empieza a funcionar cada dos días; un nuevo y gigantesco campo de petróleo que se empieza explotar cada uno o dos meses, una o dos nuevas centrales nucleares que entran en operación cada dos meses, y todo ello por espacio de 40 años. Pensemos también en las consecuencias ambientales, tanto a nivel local como global. El precio que pagamos por los combustibles fósiles, tanto a nivel local como global. El precio que pagamos por los combustibles fósiles y la energía nuclear no incluye el coste de sus perjudiciales efectos secundarios. Somos nosotros los que pagamos dicho coste, y lo paga también el planeta en el que vivimos.

Algunos insisten en que debemos esperar a que haya pruebas más contundentes del calentamiento global del planeta. Desafortunadamente, para entonces ya sería demasiado tarde. Las consecuencias son demasiado enormes para seguir corriendo el riesgo. Postergar el problema no sólo significa perder un tiempo valioso, sino también oportunidades valiosas. Además, ya sabemos lo que hay que hacer.

Lo esencial es lograr un cambio de percepción, cambio que está siendo propugnado por algunos expertos en energía desde hace ya por lo menos 20 años. Nadie desea realmente utilizar carbón, petróleo, gas natural o electricidad. Lo que queremos es viviendas confortables, luz y calor, alimentos cocinados y la capacidad par ejercer fuerza, alzar pesos y desplazarnos con facilidad. No es energía en sí lo que necesitamos, lo que queremos son los servicios, que ésta nos suministra. Mejorando nuestras viviendas, el sistema de alumbrado los instrumentos que usamos, nuestros vehículos y los procesos industriales podemos obtener mejores servicios utilizando menos combustible y menos energía, a costos más bajos y ejerciendo menos daño sobre el medio ambiente.

Podemos además obtener los combustibles y la energía que necesitamos no mediante los combustibles fósiles y la energía nuclear, sino a través de las fuentes de energía natural que se encuentran a nuestro alrededor. La seguridad energética no significa un suministro permanente de carbón, petróleo, gas y electricidad; los que significa es un suministro fiable de servicios energéticos. Ya sabemos que podemos reducir el empleo de combustibles fósiles y energía nuclear, y hacer el cambio a energía limpia, renovable. Ya sabemos bastante sobre las tecnologías que permiten emplear este tipo de energía renovable y cómo utilizarla con alta eficiencia.

Sin embargo, muchas grandes empresas, e incluso países enteros, obtienen sus ganancias vendiendo combustibles tradicionales y electricidad, y éstos hábitos son difíciles de cambiar. El problema del cambio no es ni técnico ni económico fundamentalmente, sino político; esto complica bastante la transición a la energía renovable.

En los próximos 20 años, sabremos si vamos a lograr superar nuestra dependencia de los comestibles fósiles y de la energía nuclear. Pero el tiempo se nos está agotando.

La Tierra está en peligro. Nosotros también. Y la culpa la tenemos en gran parte nosotros mismos. Utilizamos la energía con demasiado descuido, demasiado derroche y demasiada poca imaginación.

12.Bibliografía.-

• Crisis energetica.org

• Explora.cl

• El mundo

• Wikipedia

• Consumer.es

• Monografías. Com

• nodo50.org

• energías - renovables.com

• wikipedia

• enenovable.com

• appa.es

• Colomer.com

• La Voz de Galicia

• Energías renovables de Castilla - Leon. ERCYL

• Enciclopedia Encarta

Energía solar, eólica, hidráulica, mareomotriz, geotérmica, undimotriz. Ventajas e inconvenientes. Producción de energía. Combustibles fósiles. Combustibles nucleares. Eficiencia energética. Crisis energética

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