y energía nuclear

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Transcript y energía nuclear

Modulo 5
Energía:
Recursos, energía renovable
SENSIBILIZACION
RECURSOS ENERGÉTICOS
Energías no renovables
Energías renovables
Uso sostenible de los recursos energéticos
¿ Cómo se puede ahorrar energía ?
¿ Cómo podemos ahorrar energía en casa ?
ENERGÍA
Introducción
La energía es la fuerza vital de nuestra sociedad.
De ella dependen la iluminación de interiores y exteriores, el
calentamiento y refrigeración de nuestras casas, el transporte de
personas y mercancías, la obtención de alimento y su preparación, el
funcionamiento de las fábricas, etc.
Hace poco más de un siglo las principales fuentes de energía eran la
fuerza de los animales y la de los hombres y el calor obtenido al
quemar la madera. El ingenio humano también había desarrollado
algunas máquinas con las que aprovechaba la fuerza hidráulica para
moler los cereales o preparar el hierro en las herrerías, o la fuerza del
viento en los barcos de vela o los molinos de viento
Pero la gran revolución vino con la máquina de vapor, y desde
entonces, el gran desarrollo de la industria y la tecnología han
cambiado, drásticamente, las fuentes de energía que mueven la
moderna sociedad. Ahora, el desarrollo de un país está ligado a un
creciente consumo de energía de combustibles fósiles como el
petróleo, carbón y gas natural.
Unidades de energía
La energía se manifiesta realizando un trabajo. Por eso sus unidades son
las mismas que las del trabajo. En el SI (Sistema Internacional de
Unidades) la unidad de energía es el julio. Se define como el trabajo
realizado cuando una fuerza de 1 newton desplaza su punto de
aplicación 1 metro.
En la vida corriente es frecuente usar la caloría. 1 Kcal = 4,186 · 103 julios.
Las Calorías con las que se mide el poder energético de los alimentos
son en realidad Kilocalorías (mil calorías).
Para la energía eléctrica se usa el kilovatio-hora. Es el trabajo que realiza
una máquina cuya potencia es de 1 KW durante 1 hora.
1 KW-h = 36·105 J
Cuando se estudian los combustibles fósiles como fuente de energía se
usan dos unidades:
 tec (tonelada equivalente de carbón): es la energía liberada por la
combustión de 1 tonelada de carbón (hulla) 1 tec = 29,3 · 109 J
 tep (tonelada equivalente de petróleo): es la energía liberada por la
combustión de 1 tonelada de crudo de petróleo. 1 tep= 41,84 · 109 J
Tipos de energía que usamos
el 99% de la energía utilizada para calentar la tierra y todos
nuestros edificios proviene directamente del sol.
Sin esta entrada inagotable de energía solar, la temperatura
media de la tierra sería de -240 °C y no existiría la vida
tal y como la conocemos.
La energía solar también contribuye a reciclar el carbono,
oxígeno, agua y otros elementos que necesitamos
nosotros y los demás organismos para mantenernos
vivos y sanos.
La entrada directa de energía solar también produce varias
formas de energía renovable: viento, agua que fluye y
caídas de agua (energía hidráulica) y biomasa (energía
solar convertida en energía química almacenada en los
enlaces químicos de los compuestos orgánicos en los
árboles y otras plantas).
El 1% restante, la porción que nosotros generamos para
complementar la energía solar es energía comercial que
se vende en el mercado. La mayor parte de la energía
comercial se obtiene al extraer y quemar recursos
minerales obtenidos de la corteza terrestre,
principalmente combustibles fósiles no renovables
Recursos importantes de energía comercial
que se obtienen de la corteza terrestre
energía geotérmica, carbón, petróleo y gas natural. La mena de uranio
también se extrae de la corteza terrestre y después se procesa para
aumentar su concentración de uranio-235, que puede usarse como
combustible en los reactores nucleares para producir electricidad.¿
Utilización de las fuentes de energía comercial en
los países desarrollados y en vías de desarrollo.
La energía comercial supone sólo un 1% de la energía que se consume en el
mundo; el otro 99% proviene del sol y no se vende en el mercado.
Los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo difieren mucho en
cuanto a sus fuentes de energía y en su consumo medio de energía per cápita.
La fuente suplementaria de energía más importante para los países en vías de
desarrollo es la biomasa potencialmente renovable, especialmente la leña y el
carbón hecho de leña
(Datos del Departamento de Energía de EEUU y de British Petroleum y del Instituto Worldwatch.)
Estados Unidos es el mayor consumidor
(y derrochador) de energía del mundo
Con sólo el 4,6% de la
población consume el
24% de la energía
comercial de todo el
mundo; el 93% procede
de combustibles fósiles
no renovables (85%) y
energía nuclear (8%).
La India, en cambio, con el
17% de la población, sólo
consume un 3%
aproximadamente de la
energía comercial
mundial.
Cambios en el consumo de fuentes de energía
comercial en EEUU desde 1850, con los cambios
previstos hasta 2100
El cambio de la madera al carbón y después del carbón al petróleo y al gas
natural han llevado unos 50 años cada uno de ellos.
Se espera que el petróleo a un precio razonable se agote en un plazo entre 40 a
80 años además de que la quema de combustibles fósiles es la causa
principal de polución del aire y del calentamiento previsto de la atmósfera.
Por ello, se cree que deberíamos hacer un nuevo cambio en nuestros recursos
energéticos a lo largo de los próximos 50 años.
Algunos creen que este cambio debería traer consigo una mejora en la eficiencia
de la energía y una utilización mucho mayor de la energía solar y el hidrógeno.
(Datos del Departamento de Energía de EEUU.)
Flujo de energía comercial en la
economía estadounidense
Obsérvese que sólo el 16% de la energía comercial utilizada en EEUU termina
realizando trabajo útil o convertida en derivados del petróleo; el resto, o bien se
desaprovecha de forma automática e inevitable debido a la segunda ley de la
energía (41%) o se despilfarra innecesariamente (43%).
Eficiencia de la energía en algunos
mecanismos comunes de conversión de
energía.
La eficiencia de la energía es
el porcentaje de energía
total de entrada que
realiza un trabajo útil (que
no se convierte en energía
de baja calidad,
fundamentalmente calor
inútil) en un sistema de
conversión de energía.
Rendimiento neto de dos tipos de calefacción
Debido a la segunda ley de la termodinámica, a mayor
número de etapas de un proceso de conversión de
energía, menor será su rendimiento neto.
El 86% de la energía que se utiliza para proporcionar
calefacción por medio de electricidad producida en
una central nuclear se desperdicia.
Si se suma la energía adicional para manejar los
residuos radiactivos y el desmantelamiento de las
centrales el rendimiento neto de energía de una
planta nuclear es sólo del 8% (o el 92% de
despilfarro).
En cambio, con la calefacción pasiva solar, sólo se
desperdicia un 10% de la energía solar entrante.
Combustibles fósiles
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Los combustibles fósiles son el carbón, el petróleo y el gas.
Han sido los protagonistas del impulso industrial hasta nuestros días.
De ellos depende gran parte de la industria y el transporte actualmente
Ellos cubren casi el 90% de la energía comercial usada en el mundo.
Estan compuesto por restos de organismos que vivieron hace
millones de años.
El carbón se formó a partir de plantas terrestres
El petróleo y el gas natural a partir de microorganismos y animales
principalmente acuáticos.
Estos combustibles han permitido un avance sin precedentes en la
historia humana, pero son fuentes de energía que llamamos no
renovables.
Esto significa que cantidades que han tardado en formarse miles de
años se consumen en minutos y las reservas de estos combustibles
van disminuyendo a un ritmo creciente.
Además, estamos agotando un recurso del que se pueden obtener
productos muy valiosos, como plásticos, medicinas, etc., simplemente
para quemarlo y obtener energía.
El carbón
• Es un tipo de roca formada por el elemento químico carbono mezclado
con otras sustancias.
• 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
helechos y equisetos gigantes que poblaban la Tierra hace 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.
Tipos de carbón
• Según las presiones y temperaturas que los hayan formado
distinguimos distintos tipos de carbón: turba, lignito, hulla (carbón
bituminoso) y antracita.
• Cuanto más altas son las presiones y temperaturas, se origina un
carbón más compacto y rico en carbono y con mayor poder
calorífico..
• La turba es poco rica en carbono y muy mal combustible.
• El lignito viene a continuación en la escala de riqueza, pero sigue
siendo mal combustible, aunque se usa en algunas centrales
térmicas.
• La hulla 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. Está 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.
• La antracita es el mejor de los carbones, muy poco contaminante
y de alto poder calorífico.
Etapas en la formación del carbón a lo
largo de millones de años
Depósitos de carbón
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Los mayores depósitos de carbón están en América del Norte, Rusia y China,
Con el actual ritmo de consumo se calculan reservas de carbón para algo más de 200
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.
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
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
El petróleo y Gas natural
• El petróleo es un líquido formado por una mezcla de
hidrocarburos
• En las refinerías se separan distintos componentes como:
gasolina, gasoil, fueloil y asfaltos, que son usados como
combustibles.
• También se preparan otros productos como: plásticos,
fertilizantes, pinturas, pesticidas, medicinas y fibras
sintéticas.
• El gas natural está formado por un pequeño grupo de
hidrocarburos como: metano con una pequeña cantidad de
propano y butano.
• El propano y el butano se separan del metano y se usan
como combustible para cocinar y calentar, distribuidos en
bombonas.
• El metano se usa como combustible tanto en viviendas
como en industrias y como materia prima para obtener
diferentes compuestos en la industria química orgánica y
se distribuye por gaseoductos.
Refinado del petróleo
Los componentes se
separan en distintos
niveles, en función de su
punto de ebullición, en
una columna de
destilación gigantesca.
Los componentes más
volátiles, que tienen el
punto de ebullición más
bajo, se retiran en la
parte más alta de la
columna.
Formación del petróleo y el gas natural
Se forman cuando grandes cantidades de microorganismos
acuáticos mueren y son enterrados entre los sedimentos
del fondo de estuarios y pantanos, en un ambiente muy
pobre en oxígeno.
Cuando estos sedimentos son cubiertos por otros que van
formando estratos rocosos que los recubren, aumenta la
presión y la temperatura y, en un proceso poco conocido,
se forman el petróleo y el gas natural.
El gas natural se forma en mayor cantidad cuando las
temperaturas de formación son más altas.
El petróleo y el gas, al ser menos densos que la roca, tienden
a ascender hasta quedar atrapados debajo de rocas
impermeables, formando grandes depósitos.
La mayor parte de estos combustibles se encuentran en
rocas de unos 200 millones de años de antigüedad como
máximo.
Tipos de crudo
• La palabra crudo es típica para
designar al petróleo antes de su
refinado.
• La composición de los crudos es muy
variable dependiendo del lugar en el
que se han formado.
• No solo se distinguen unos crudos de
otros por sus diferentes proporciones
en las distintas fracciones de
hidrocarburos, sino también porque
tienen distintas proporciones de
azufre, nitrógeno y de las pequeñas
cantidades de diversos metales, que
tienen mucha importancia desde el
punto de vista de la contaminación
Depósitos de petroleo y Gas natural
•
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•
Se puede encontrar petróleo y gas natural en todos los continentes
distribuidos de forma muy irregular.
Enormes campos petrolíferos que contienen alrededor de la mitad del petróleo
mundial se encuentran en el Oriente Próximo, en el Golfo de México, Mar del
Norte y el Artico (tanto en Alaska como en Rusia).
Se piensa que debe haber notables reservas en las plataformas continentales,
aunque por diversos problemas la mayoría de ellos no están todavía
localizados y explotados
Reservas de Petróleo
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Es muy difícil estimar para cuantos años
tenemos petróleo y gas natural.
Es difícil hacer este cálculo porque depende de
muchas variables desconocidas.
No sabemos cuantos depósitos nuevos se van
a descubrir.
Tampoco cual va a ser el ritmo de consumo,
porque es probable que cuando vayan
escaseando y sus precios suban se busque con
más empeño otras fuentes alternativas de
energía y su ritmo de consumo disminuya.
Por esto las cifras que se suelen dar son muy
poco fiables.
En 1970 había reservas conocidas de petróleo
para unos 30 años (hasta el año 2000) y de gas
natural para unos 40 años.
En cambio en 1990 había suficientes depósitos
localizados de petróleo para otros 40 años
(hasta el 2030) y de gas natural para unos 60
años; es decir, en estos años se ha descubierto
más de lo que se ha consumido.
Por todo esto se puede decir que hay reservas
para un tiempo comprendido entre varias
decenas y unos 100 años.
Problemas ambientales en el uso del
petróleo y el gas natural
 Estos combustibles causan contaminación tanto al usarlos como al
producirlos y transportarlos.
 Uno de los problemas más estudiados en la actualidad es el que surge
de la inmensa cantidad de CO2 que estamos emitiendo a la atmósfera
al quemar los combustibles fósiles.
 El CO2 tiene un importante efecto invernadero y se podría estar
provocando un calentamiento global de todo el planeta con cambios
en el clima que podrían ser catastróficos.
 Otro impacto negativo asociado a la quema de petróleo y gas natural
es la lluvia ácida, en este caso no tanto por la producción de óxidos de
azufre, como en el caso del carbón, sino sobre todo por la producción
de óxidos de nitrógeno.
 Los daños derivados de la producción y el transporte se producen
sobre todo por los vertidos de petróleo, accidentales o no, y por el
trabajo en las refinerías.
Emisiones de dióxido de carbono
Emisiones de dióxido de carbono por unidad de energía
producida por varios combustibles, expresadas en
porcentajes de las emisiones producidas por el carbón.
Energía nuclear
 Procede de reacciones de fisión o fusión de átomos en las que se liberan
gigantescas cantidades de energía que se usan para producir electricidad.
 En 1956 se puso en marcha, en Inglaterra, la primera planta nuclear
generadora de electricidad para uso comercial.
 En 1990 había 420 reactores nucleares comerciales en 25 países que
producían el 17% de la electricidad del mundo.
 En los años cincuenta y sesenta esta forma de generar energía fue acogida
con entusiasmo, dado el poco combustible que consumía (con un solo kilo de
uranio se podía producir tanta energía como con 1000 toneladas de carbón).
 Pero ya en la década de los 70 y especialmente en la de los 80 cada vez hubo
más voces que alertaron sobre los peligros de la radiación, sobre todo en caso
de accidentes.
 El riesgo de accidente grave en una central nuclear bien construida y
manejada es muy bajo, pero algunos de estos accidentes, especialmente el de
Chernobyl (1986) que sucedió en una central de la URSS construida con muy
deficientes medidas de seguridad y sometida a grandes riesgos de
funcionamiento, han hecho que en muchos países la opinión pública
mayoritariamente se haya opuesto a la continuación o ampliación de los
programas nucleares.
 Además ha surgido otro problema de difícil solución: el del almacenamiento
de los residuos nucleares de alta actividad.
Obtención de energía por fisión nuclear
convencional
 El sistema por fisión nuclear es el más usado para generar energía nuclear y
utiliza el uranio como combustible.
 Se usa el isótopo 235 del uranio que es sometido a fisión nuclear en los
reactores.
 En este proceso el núcleo del átomo de uranio (U-235) es bombardeado por
neutrones y se rompe originando dos átomos de un tamaño aproximadamente
igual a la mitad del átomo de uranio, liberándose dos o tres neutrones que
inciden sobre átomos de U-235 vecinos, que vuelven a romperse, originándose
una reacción en cadena.
 La fisión controlada del U-235 libera una gran cantidad de energía que se usa
en la planta nuclear para convertir agua en vapor.
 Con este vapor se mueve una turbina que genera electricidad.
 El mineral de uranio se encuentra en la naturaleza en cantidades limitadas. Es
por tanto un recurso no renovable. Suele hallarse casi siempre junto a rocas
sedimentarias.
 Hay depósitos importantes de este mineral en Norteamérica (27,4% de las
reservas mundiales), Africa (33%) y Australia (22,5%).
 El mineral del uranio contiene tres isótopos: U-238 (99,28%), U-235 (0,71%) y U234 (menos que el 0,01%).
 Dado que el U-235 se encuentra en una pequeña proporción, el mineral debe
ser enriquecido (purificado y refinado), hasta aumentar la concentración de U235 a un 3%, haciéndolo así útil para la reacción.
reacción nuclear en cadena
 Una reacción nuclear en
cadena iniciada por un
neutrón que desencadena la
fisión en un único núcleo de
uranio-235.
 Esta figura muestra
solamente algunos de los
billones de fisiones que se
producen cuando un único
núcleo de uranio-235 es
partido dentro de una masa
crítica de núcleos de uranio235.
 Los elementos krypton (Kr)
y bario (Ba), que se
muestran aquí como
fragmentos de la fisión, son
sólo dos de una gran
Producción de electricidad en la central
nuclear
Una central nuclear tiene cuatro partes:
1. El reactor en el que se produce la fisión
2. El generador de vapor en el que el calor producido por la fisión se usa para
hacer hervir agua
3. La turbina que produce electricidad con la energía contenida en el vapor
4. El condensador en el cual se enfría el vapor, convirtiéndolo en agua líquida.
Medidas de seguridad
En las centrales nucleares habituales el núcleo del reactor está colocado dentro
de una vasija gigantesca de acero diseñada para que si ocurre un accidente no
salga 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 metros de espesor diseñadas para soportar terremotos,
huracanes y hasta colisiones de aviones que chocaran contra él.
Repercusiones ambientales de la energía nuclear
Una de las ventajas que los defensores de la
energía nuclear le encuentran es que es
mucho menos contaminante que los
combustibles fósiles.
Comparativamente las centrales nucleares
emiten muy pocos contaminantes a la
atmósfera.
Los que se oponen a la energía nuclear
argumentan que el hecho de que el carbón
y, en menor medida el petróleo y el gas,
sean sucios no es un dato a favor de las
centrales nucleares.
Que lo que hay que lograr es que se
disminuyan las emisiones procedentes de
las centrales que usan carbón y otros
combustibles fósiles, lo que
tecnológicamente es posible, aunque
encarece la producción de electricidad.
Problemas de contaminación radiactiva
En una central nuclear que funciona correctamente la
liberación de radiactividad es mínima y
perfectamente tolerable ya que entra en los márgenes
de radiación natural que habitualmente hay en la
biosfera.
El problema ha surgido cuando han ocurrido accidentes
en algunas de las más de 400 centrales nucleares que
hay en funcionamiento.
Una planta nuclear típica no puede explotar como si
fuera una bomba atómica, pero cuando por un
accidente se producen grandes temperaturas en el
reactor, el metal que envuelve al uranio se funde y se
escapan radiaciones.
También puede escapar, por accidente, el agua del
circuito primario, que está contenida en el reactor y
es radiactiva, a la atmósfera.
La probabilidad de que ocurran estos accidentes es muy
baja, pero cuando suceden sus consecuencias son
muy graves, porque la radiactividad produce graves
daños.
Y, de hecho ha habido accidentes graves. Dos han sido
más recientes y conocidos. El de Three Mile Island,
en Estados Unidos, y el de Chernobyl, en la antigua
URSS.
Accidente en la central nuclear de Chernobyl
En la antigua Unión Soviética, tuvo lugar, el 26 de abril de 1986,
Ha sido el peor accidente ocurrido en una planta nuclear.
Explosiones en uno de los reactores nucleares arrojaron grandes cantidades de
material radiactivo a la atmósfera.
Esta radiación afectó grandes extensiones del Hemisferio Norte.
Muchas personas sufrieron gravísimas exposiciones a la radiactividad y muchos
murieron y morirán.
Mas de 300 000 personas fueron evacuadas de los alrededores de la central.
Almacenamiento de los residuos radiactivos
Con los adelantos tecnológicos y la
experiencia en el uso de las
centrales nucleares, la seguridad
es cada vez mayor, pero un
problema de muy difícil solución
permanece: el almacenamiento a
largo plazo de los residuos
radiactivos que se generan en las
centrales, bien sea en el
funcionamiento habitual o en el
desmantelamiento, cuando la
central ya ha cumplido su ciclo
de vida y debe ser cerrada.
Los países del Norte, que desarrollaron inicialmente la energía nuclear con
fines bélicos, eligieron el mar para desprenderse de los residuos nucleares.
Según datos de la Agencia Ambiental de los Estados Unidos, este país arrojó
oficialmente unos 75.000 barriles con residuos radioactivos al Océano
Atlántico entre 1950 y 1970. Inglaterra por su parte volcó 58.000
contenedores en el Canal de la Mancha y el Golfo de Vizcaya entre 1949 y
1966. La aparición de altos contenidos de plutonio y cesio en muestras de
fondo marino, y las reiteradas denuncias de organizaciones ecologistas
internacionales, forzaron a la búsqueda de otras alternativas como la
construcción de basureros nucleares
Fusión nuclear
 Se obtiene cuando dos núcleos atómicos (por ejemplo hidrógeno) se unen para formar
uno mayor (por ejemplo helio). Este tipo de reacciones son las que se están
produciendo en el sol y en el resto de las estrellas, emitiendo gigantescas cantidades de
energía.
 Muchas personas que apoyan la energía nuclear ven en este proceso la solución al
problema de la energía, pues el combustible que requiere es el hidrógeno, que es muy
abundante. Además es un proceso que, en principio, produce muy escasa
contaminación radiactiva.
 La principal dificultad es que estas reacciones son muy dificiles de controlar porque se
necesitan temperaturas de decenas de millones de grados centígrados para inducir la
fusión y todavía, a pesar de que se está investigando con mucho interés, no hay
reactores de fusión trabajando en ningún sitio.
Energía alternativa
 Es aquélla que se busca para suplir a las energías actuales, en razón
de su menor efecto contaminante y de su capacidad de renovarse.
 El término se gesta, de la mano de científicos y movimientos
ecologistas y sociales, con el propósito de proponer un modelo
energético alternativo al imperante en la actualidad.
 Dicho modelo energético, se basa en las siguientes premisas:
– El uso de fuentes de energía renovables, ya que las fuentes fósiles
actualmente explotadas, terminarán agotándose, según los pronósticos
actuales en el transcurso de este siglo XXI.
– El uso de fuentes limpias, abandonando los procesos de combustión
convencionales y la fisión nuclear.
– La explotación extensiva de las fuentes de energía, proponiéndose como
alternativa el fomento del autoconsumo, que evite en la medida de lo
posible la construcción de grandes infraestructuras de generación y
distribución de energía eléctrica.
– La disminución de la demanda energética, mediante la mejora del
rendimiento de los dispositivos eléctricos (electrodomésticos, lámparas,
etc.)
 Este modelo, se enmarca dentro de una estrategia de mayor calado,
denominada Desarrollo sostenible.
Energías renovables:
Energía solar
Energía eólica
Energía hidráulica
Energía mareomotriz
Energía geotérmica
Energía de biomasa
Energía de residuos sólidos urbanos
Energía solar
La energía que procede del sol
es fuente directa o indirecta
de casi toda la energía que
usamos.
Los combustibles fósiles
existen gracias a la
fotosíntesis que convirtió la
radiación solar en las plantas
y animales de las que se
formaron el carbón, gas y
petróleo.
El ciclo del agua que nos permite obtener energía hidroeléctrica es
movido por la energía solar que evapora el agua, forma nubes y las
lleva tierra adentro donde caerá en forma de lluvia o nieve.
El viento también se forma cuando unas zonas de la atmósfera son
calentadas por el sol en mayor medida que otras.
El aprovechamiento directo de la energía del sol se hace de diferentes
formas
Sol
El Sol es una estrella. Está cerca de la
Tierra, a la que proporciona la luz, el
calor y las radiaciones necesarias para la
vida.
En comparación con las que existen en el
universo es una estrella de tamaño
mediano.
El Sol se formó hace unos 4.500 millones de
años y al final de su vida, en unos 5.000
millones de años, se apagará.
En nuestro Sistema Solar sólo hay una
estrella que es el Sol, y alrededor del cual
orbitan todos sus planetas.
El término Sol también se usa de manera
genérica, sobre todo en la literatura, para
referirse a la estrella o estrellas alrededor
de las cuales orbitan planetas.
Aprovechamiento de la Radiación solar
 El efecto térmico producido por la
energía solar hace posible que el
hombre lo utilice directamente
mediante determinados
dispositivos artificiales para
concentrarlo y hacerlo más
intenso, transfiriéndolo a otros
fluidos que le interesen.
 Adicionalmente el sol produce un
efecto luminoso, y también el
hombre ha aprendido a
aprovecharla para producir
energía eléctrica.
Energía solar
 Se obtiene directamente del Sol.
 La radiación solar incidente en la tierra puede
aprovecharse por su capacidad para calentar
directamente o a través dispositivos ópticos o de
otro tipo.
 La radiación tiene un valor de potencia que varía
según el momento del día, las condiciones
atmosféricas que la amortiguan y la latitud.
 Se puede asumir que en buenas condiciones de
irradiación el valor es superior a los 1000 W / m2 a
nivel de la superficie terrestre.
 La radiación es aprovechable en sus componentes
directa y difusa, o en la suma de ambas.
 La radiación directa es la que llega directamente
del foco solar, sin reflexiones o refracciones
intermedias.
 La difusa es aquella que está presente en la
atmósfera gracias a los múltiples fenómenos de
reflexión y refracción solar de las nubes, y el resto
de elementos atmosféricos y terrestres.
 La radiación directa es direccional y puede
reflejarse y concentrarse, mientras que la difusa
no, pues es omnidireccional.
LA ENERGÍA SOLAR
Estación de radioenlace Madrid-Sevilla
 Como rasgos generales podemos decir
que la energía solar es
- De elevada calidad
energética.
- De pequeño o nulo impacto
ecológico.
- Inagotable a escala humana.
 Sin embargo existen algunos problemas a
la hora de su aprovechamiento:
- La energía llega a la Tierra de
manera dispersa y
semialeatoria,
- Esta sometida a ciclos díanoche y estacionales
invierno-verano.
 Dicho aprovechamiento puede hacerse de
dos maneras:
- Por captación térmica y
- Por captación fotónica.
Aprovechamiento por captación térmica
La energía solar al ser interceptada por una superficie absorbente se degrada
apareciendo un efecto térmico.
Esto se puede conseguir:
de forma pasiva: sin utilizar elementos mecánicos o
de forma activa: utilizando elementos mecánicos
Un Sistema Pasivo: capta directamente la luz solar dentro de una estructura
Un Sistema Activo: unos colectores absorven energía solar y un ventilador o una bomba
suministran parte de la calefacción o agua caliente de un edificio
Calentamiento directo de locales por el sol
En invernaderos, viviendas y otros locales, se aprovecha el sol para
calentar el ambiente.
Algunos diseños arquitectónicos buscan aprovechar al máximo este
efecto y controlarlo para poder restringir el uso de calefacción o de
aire acondicionado.
Aprovechamiento por captación fotónica
La radiación solar puede ser empleada de
forma energética directa, utilizando la
energía de los fotones mediante el
efecto fotoeléctrico y que origina la
energía fotovoltaica.
Mediante el efecto fotoeléctrico la energía
de los fotones se aprovecha para
producir electricidad.
Una de las variantes del fenómeno
fotoeléctrico es el efecto fotovoltaico.
Energía solar térmica
Es la utilización de la radiación solar para calentar el agua a
temperaturas medias (u otros fluidos), destinada a uso como agua
caliente sanitaria o calefacción.
También puede emplearse para alimentar una máquina de refrigeración
por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para
acondicionar el aire.
Una instalación de energía solar térmica consta de un conjunto de placas,
por las que discurren unos tubos que se exponen de esta forma a la
radiación solar.
Las características constructivas responden a la minimización de las
pérdidas de energía una vez calentado el fluido que transcurre por los
tubos, por lo que se encuentran aislamientos a la conducción (vacío u
otros) y a la reirradiación de baja temperatura.
El circuito se completa con un sistema de bombeo natural o forzado, y
almacenaje para desacoplar el consumo a la producción y generar
inercia térmica en el sistema, y los mecanismos de control y
conducción necesarios.
En ocasiones se utiliza además una caldera de combustible fósil o de
calentamiento eléctrico para suplementar la acción del sol.
Además de su uso como agua caliente sanitaria, calefacción y
refrigeración , tambien se usa para para el calentamiento de piscinas
Acumulación del calor solar
Se hace con paneles o estructuras especiales colocadas en
lugares expuestos al sol, como los tejados de las
viviendas, en los que se calienta algún fluido
almacenando el calor en depósitos.
Se usa, sobre todo, para calentar agua y puede suponer un
importante ahorro energético si tenemos en cuenta que
en un país desarrollado más del 5% de la energía
consumida se usa para calentar agua.
Campo de aplicación del calentador solar
RESIDENCIAL.- Baño, Jacuzzi, Cocina, Lavadoras
Automáticas, Albercas, etc.
COMERCIAL.- Hoteles, Restaurantes, Tintorerías, Estéticas,
Deportivos, Baños Públicos, etc.
INDUSTRIAL.- Desengrase, Teñido, Generación de vapor.
Ventajas del calentador solar de agua
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Proporcionan agua caliente segura y confiable durante las 24 horas del día
Alcanza temperaturas en piscinas 30°C, en duchas 60°C, Industrial hasta 90°C.
Sin riesgo de explosión.
Elimina problemas de abastecimiento continuo de gas.
No requiere de mantenimiento.
No contiene partes mecánicas ni eléctricas que se desgasten y por lo tanto no
requiere de ningún tipo de refacciones.
Fácil instalación, se colocan en la azotea para aprovechar áreas muertas.
Es una tecnología a favor del medio ambiente.
Económico. Un sistema al alcance de las personas.
Confortable. Solo abrir la llave y el agua caliente estará disponible en el acto.
Se recupera la inversión en 1 o 2 años por ahorro en el consumo de gas.
La vida útil de estos colectores es de hasta 20 años.
Generación de electricidad
Se puede generar electricidad a partir de la energía solar
por varios procedimientos.
En el sistema termal la energía solar se usa para
convertir agua en vapor en dispositivos especiales.
En algunos casos se usan espejos cóncavos que
concentran el calor sobre tubos que contienen aceite.
El aceite alcanza temperaturas de varios cientos de grados
y con él se calienta agua hasta ebullición.
Con el vapor se genera electricidad en turbinas clásicas.
Con algunos dispositivos de estos se consiguen
rendimientos de conversión en energía eléctrica del
orden del 20% de la energía calorífica que llega a los
colectores
La luz del sol se puede convertir
directamente en electricidad
Fotones con
energía suficiente
Fotones con
energía insuficiente
Usan el efecto fotoeléctrico.
Las células fotovoltaicas no tienen rendimientos muy altos.
La eficiencia media en la actualidad es de un 10 a un 15%,
aunque algunos prototipos experimentales logran
eficiencias de hasta el 30%. Por esto se necesitan grandes
extensiones si se quiere producir energía en grandes
cantidades.
Problemas y soluciones de la conversión de
energía solar en eléctrica
Uno de los problemas de la electricidad generada con el sol es que sólo
se puede producir durante el día y es difícil y cara para almacenar.
Para intentar solucionar este problema se están investigando diferentes
tecnologías.
Una de ellas usa la electricidad para disociar el agua, por electrólisis, en
oxígeno e hidrógeno.
Después el hidrógeno se usa como combustible para regenerar agua,
produciendo energía por la noche.
La producción de electricidad por estos sistemas es más cara, en
condiciones normales, que por los sistemas convencionales.
Sólo en algunas situaciones especiales compensa su uso, aunque las
tecnologías van avanzando rápidamente y en el futuro pueden jugar
un importante papel en la producción de electricidad.
En muchos países en desarrollo se están usando con gran
aprovechamiento en las casas o granjas a los que no llega el
suministro ordinario de electricidad porque están muy lejos de las
centrales eléctricas.
Energía solar fotovoltaica
Forma de obtención de energía
solar a través de dispositivos
semiconductores que al recibir
radiación solar se excitan,
provocan saltos electrónicos y
una pequeña diferencia de
potencial tipo diodo en sus
extremos.
El acoplamiento en arreglo serie de varios de estos diodos ópticos
permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy
sencillas, y aptas para pequeños dispositivos electrónicos.
A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan las
placas fotovoltáicas se puede transformar en corriente alterna e
inyectarla a la red, operación que es poco rentable económicamente y
que precisa todavía de subvenciones para su viabilidad.
En entornos aislados, donde se requiere poco consumo de energía
eléctrica y el acceso a la red es dificultoso o caro, como en
estaciones remotas meteorológicas o de comunicaciones, que
emplean placas fotovoltaicas como alternativa económicamente viable.
Aplicaciones de celdas Fotovoltaicas
 Electrificación de
viviendas
 Electrificación
establecimientos rurales
 Iluminación,
 Televisores,
 Telefonía,
 Bombeo de agua
 Comunicaciones.
 Electrificación de
alambradas
 Balizas
 Casas rodantes
 Náutica
Ventajas de las celdas fotovoltaicas
 No consumen combustibles.
 No tienen partes de
movimiento.
 Son modulares, lo que
permite aumentar la potencia
instalada, sin interrumpir el
funcionamiento
 La vida útil es superior a 2
años.
 Resisten condiciones
externas como vientos,
granizos, temperatura y
humedad.
 Son totalmente silenciosos.
 No contaminan el medio
ambiente.
Características de los módulos fotovoltaicos
Siemens SM-55 y SM-50
SM-55
SM-50
Tensión nominal
12V
12V
Potencia máxima (1)
55W
50W
Potencia mínima (2)
50W
45W
Corriente a máxima potencia 3,15A
3,05A
Tensión a máxima potencia 17,4V
16,6V
Corriente máx. ( en corto)
3,45A
3,4A
Tensión máx. (salida abierta) 21,7
21,4
Temperatura nominal de trabajo
45ºC
Rango de variación de temperatura -40 a 85ºC
Humedad relativa
85%
Presión máxima sobre la superficie 2400N/m2
Distorsión máxima (3)
1.2 grados
Células en serie
36
Dimensiones
93 x 329 x 34 mm
Peso
5,5 kg
(1) Determinada bajo las condiciones : irradiación = 1000W/m2, temperatura de célula = 25ºC,
(2) Determinada bajo las condiciones: irradiación = 800W/m2, temp. ambiente = 20ºC, vel. del viento = 1m/s
(3) Levantamiento diagonal de una esquina del módulo con las otras tres fijas
El ciclo del hidrógeno solar
Mediante la utilización de paneles solares es posible obtener energía eléctrica
durante el día, esta energía es utilizada en operar un equipo de electrólisis que
divide el agua en sus componentes elementales hidrógeno y el oxígeno .
El oxígeno producido se libera al aire y el hidrógeno es bombeado a los tanques,
donde es almacenado en su lugar de producción o es enviado a las regiones
donde el sol escasea.
Por la noche, cuando no es posible obtener energía solar, el hidrógeno es
combinado nuevamente con el oxígeno del aire en una celda de combustible,
la cual convierte el hidrógeno en energía eléctrica, agua pura y calor.
De esta forma el hidrógeno solar nos permite utilizar la energía solar durante las
24 horas del día y nos provee de un recurso energético abundante, sano,
eficiente y producido localmente.
Sistemas de producción de Hidrogeno
Ventajas
-Renovable si se produce por medio de energía solar
-Menos inflamable que la gasolina
-Prácticamente no hay emisiones
-Emisiones cero de C02
-No tóxico
Desventajas
-No renovable si se obtiene a partir de combustibles fósiles o energía nuclear
-Se necesita un depósito grande
-No existe sistema de distribución
-Exige remodelar el motor
-Actualmente es caro
Central solar térmica
Existen diversos tipos de
centrales solares de tipo
térmico, pero las más
comunes son las de tipo
torre, con un número grande
de helióstatos.
Para una central tipo de solo 10
MW, la superficie ocupada
por los helióstatos es de
unas 20 Ha.
Central térmica
solar
Es una instalación industrial en la
que el calentamiento de un fluido
se produce la potencia necesaria
para mover un alternador para
generar electricidad como en una
central térmica clásica.
Se concentra la radiación solar para alcanzar temperaturas elevadas, de 300 º C
hasta 1000 º C, y obtener así un rendimiento aceptable que no se podría
obtener con temperaturas más bajas.
La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de
espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se
calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica.
El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se
denomina "heliostato".
Los fluidos y ciclos termodinámicos ensayados experimentalmente, así como los
motores que implican, son variados.
En la actualidad la tecnología sigue en fase experimental, y existen dudas sobre
su futura viabilidad técnica y económica.
Partes de un central solar térmica
1.Caldera
2.Campo de heliostatos
3.Torre
4.Almacenamiento térmico
5.Generador de vapor
6.Turbo-alternador
7.Aero-condensador
8.Líneas de transporte de
energía eléctrica
Nobel de Física proyecta innovadora
central térmica solar en Italia
• El Premio Nobel de Física italiano Carlo Rubbia proyectó central
térmica solar con tecnologías efectivas y menos contaminantes
• La nueva central térmica incorpora tecnologías “diferentes" a las
utilizadas en las actuales instalaciones de energía solar.
• La principal novedad es que el fluido térmico que se utiliza en las
placas solares, está formado por "una mezcla de sales en vez de
los aceites minerales que son altamente inflamables“
• Dicha mezcla de sales, entre ellas nitrato de sodio y de potasio,
permite que se alcancen temperaturas de 550 grados, frente a los
350 que se logran con el fluido basado en aceites minerales.
• También se introducen novedades en la estructura de las placas,
así como en los tubos conductores de la energía y en los
reflectores, que permitirán acumular la energía solar y tenerla
disponible en todo momento también cuando no hay sol, mientras
que el hecho de que se use una mezcla de sales permite que una
rotura en la instalación no tenga un efecto negativo en el medio
ambiente.
• La nueva instalación de energía solar, con 360 placas térmicas que
se extienden en una superficie de 200.000 metros cuadrados,
permitirá suministrar energía a una ciudad de 20.000 habitantes y
ahorrar al año unas 12.500 toneladas de petróleo.
La Eólica
El calentamiento desigual de la superficie
de la tierra produce zonas de altas y
bajas presiones.
Este desequilibrio da lugar a
desplazamientos del aire que rodea la
tierra y que da lugar al viento.
El viento es por tanto, energía en
movimiento y este movimiento es
posible trasladarlo a otros elementos
que interesan al hombre para sus
utilizaciones.
Energía eólica
La energia eólica ha sido aprovechada
desde antiguo para mover los barcos
impulsados por velas o mover la
maquinaria de molinos o bombear
agua de pozos al mover sus aspas.
En la actualidad se utiliza además para
mover aerogeneradores que son
molinos que mueven un generador
que produce energía eléctrica.
Este tipo de generadores se ha
popularizado rápidamente al
considerarse una fuente limpia de
energía
Sin embargo la cantidad de energía
producida por este medio es una
mínima parte de la que consumen
los países desarrollados.
Aerogenerador
Es un generador de electricidad activado por la acción
del viento, similar a los generadores eléctricos de
las centrales hidroeléctricas,
Son máquinas dotadas de un sistema que transforma
la energía cinética del viento en energía mecánica
de rotación sincrónica (50 hz.) que impulsa un
generador eléctrico
Estos generadores son fuentes limpias y renovables
de energía, pues no produce residuo contaminante.
Sin embargo, su localización en cumbres montañosas
puede provocar importantes impactos ecológicos,
como el impacto visual, el ruido, la muerte de aves
al chocar contra las aspas, etc.
Esta contaminación siempre será menor que la nuclear
o la combustión sólida y con menos coste inicial
para los ciudadanos.
En cuanto a medidas de seguridad e higiene los
gastos no son tan ingentes como las energías
convencionales
No es tan segura, pués no siempre existe viento para
mover las aspas (algunas de hasta 3 metros).
Partes de una Central Eólica
1.Turbina
2.Cables conductores
3.Carga de frenado
4.Toma de tierra
5.Caja de control
bateria
6.Fuente auxiliar
7.Acumladores
8.Líneas de
transporte de energía
eléctrica
Partes de una Central Eólico-Solar
1.Chimenea de
conducción del aire
caliente
2.Regulador entrada de
aire
3.Turbina
4.Generador
5.Zona de invernadero
6.Tensores de equilibrio
chimenea
7.Edificio de
transformadores
8.Líneas de transporte
de energía eléctrica
Algunos problemas con los aerogeneradores
La energía eólica plantea
algunos problemas.
Los parques eólicos son
concentraciones de
aerogeneradores necesarios
para que la producción de
energía resulte rentable
Hay también quienes
consideran que su silueta afea
el paisaje.
 Se está experimentado la viabilidad de construir parques eólicos sobre
plataformas fondeadas en el mar, no lejos de la costa, pero situadas de
tal forma que no incidan en exceso sobre el paisaje.
 En sus proximidades se produce contaminación acústica debido al
ruido que producen
 Por otra parte, los aerogeneradores no pueden instalarse de forma
rentable en cualquier zona ya que requieren un tipo de viento
constante pero no excesivamente fuerte.
Energía Hidráulica
Energía hidráulica
Se obtiene del aprovechamiento de la energía
cinética y potencial de la corriente de los
ríos y los saltos de agua.
La energía hidráulica se puede transformar a
muy diferentes escalas, por ej.: la
corriente de un río mueve un pequeño
molino rural de trigo
Sin embargo, la aplicación más significativa
la constituyen las centrales hidroeléctricas
El origen de la energía hidráulica está en el
propio ciclo hidrológico de las lluvias
Este proceso está originado por tanto, de
manera más primaria, por la radiación
solar terrestre.
Es posible sólo en regiones donde se
combinan abundantes lluvias con
desniveles geológicos importantes, con
valles profundos y cerrados para la
construcción de presas.
Alrededor del 20% de la electricidad usada en
el mundo procede de esta fuente.
TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Central de Agua Fluente
Central de agua embalsada
Se pueden clasificar según varios argumentos, como características
técnicas, peculiaridades del asentamiento y condiciones de
funcionamiento.
En primer lugar hay que distinguir
1. Centrales de Agua Fluente: las que utilizan el agua según discurre
normalmente por el cauce de un río
2. Centrales de agua embalsada: aquellas otras a las que ésta llega,
convenientemente regulada, desde un lago o pantano
Turbinas de Centrales embalsadas
Rodete Francis para gran potencia (izquierda) y rueda Pelton de una central de EEUU (derecha).
Las turbinas pueden ser de varios tipos, según los tipos de centrales:
 Francis (salto más reducido y mayor caudal), Kaplan (salto muy
pequeño y caudal muy grande)
 Pelton (saltos grandes y caudales pequeños), y
 De hélice
Partes de una Central Hidroeléctrica
1.Agua embalsada
2.Presa
3.Rejas filtradoras
4.Tuberia forzada
5.Conjunto de grupos
turbina-alternador
6.Turbina
7.Eje
8.Generador
9.Líneas de transporte de
energía eléctrica
10.Transformadores
Central Hidroeléctrica de Bombeo
1.Presa
2.Bomba
3.Embalse superior
4.Galeria de conducción
5.Tuberia forzada
6.Central
7.Turbinas y generadores
8.Desagües
9.Líneas de transporte de
energía eléctrica
10.Embalse inferior o río
Ventajas de la Energía Hidroeléctrica
La energía hidroeléctrica en general, presenta ciertas Ventajas sobre
otras fuentes de energía, como son :
• Disponibilidad: Es un recurso inagotable, en tanto en cuanto el ciclo
del agua perdure.
• "No contamina" (en la proporción que lo hacen el petróleo, carbón,
etc.): Nos referimos a que no emite gases "invernadero" ni provoca
lluvia ácida, es decir, no contamina la atmósfera, por lo que no hay que
emplear costosos métodos que limpien las emisiones de gases
• Produce trabajo a la temperatura ambiente: No hay que emplear
sistemas de refrigeración o calderas, que consumen energía y, en
muchos casos, contaminan, por lo que es más rentable en este
aspecto.
• Almacenamiento de agua para regadíos
• Permite realizar actividades de recreo: (remo, bañarse, etc)
• Evita inundaciones: por regular el caudal
Actualmente se construyen centrales minihidráulicas, mucho
más respetuosas con el medio ambiente, y que se
benefician de los progresos tecnológicos, logrando un
rendimiento y viabilidad económica razonables
Inconvenientes de Centrales Hidroeléctricas
• Las presas son obstáculos insalvables: Salmones y otras especies
que tienen que remontar los ríos para desovar se encuentran con
murallas que no pueden traspasar.
• Producen “Contaminación" del agua: El agua embalsada no tiene las
condiciones de salinidad, gases disueltos, temperatura, nutrientes, y
demás propiedades del agua que fluye por el río.
• Privación de sedimentos al curso bajo: Los sedimentos se acumulan
en el embalse empobreciéndose de nutrientes el resto de río hasta la
desembocadura.
• Alteración del paisaje: Se produce una severa alteración del paisaje e
incluso la inducción de un microclima en su emplazamiento, lo que
ha desmerecido la bondad ecológica de este concepto de energía en
los últimos años.
Al mismo tiempo, la gran explotación de la energía hidráulica hace que en
los países desarrollados no queden ubicaciones atractivas para
desarrollar nuevas centrales hidráulicas, por lo que en muchos países
no se permite un desarrollo adicional excesivo
Estadisticas
Estadisticas
Estadísticas
Energía de los océanos
De los océanos se puede obtener energía de varias maneras, Por Ej.:
Energía Mareomotriz
Las mareas pueden tener variaciones de varios metros entre la bajamar y
la pleamar.
La mayor diferencia se da en la Bahía de Fundy (Nueva Escocia) en la que
la diferencia llega a ser de 16 metros.
Para aprovechar las mareas se construyen presas que cierran una bahía y
retienen el agua a un lado u otro, dejándola salir en las horas
intermareales.
En China, Canadá, Francia y Rusia hay sistemas de este tipo en
funcionamiento.
Nunca podrá ser una importante fuente de energía a nivel general porque
pocas localidades reúnen los requisitos para construir un sistema de
este tipo.
Por otra parte la construcción de la presa es cara y alterar el ritmo de las
mareas puede suponer impactos ambientales negativos en algunos de
los más ricos e importantes ecosistemas como son los estuarios y las
marismas.
Energía mareomotriz
La energía mareomotriz resulta de
aprovechar las mareas, es decir, la
diferencia de altura media de los mares
Esta diferencia de alturas se aprovecha al
interponer partes móviles al movimiento
natural de ascenso o descenso 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
La energía mareomotriz tiene la cualidad de
renovable, y limpia, ya que no se
producen subproductos contaminantes.
Sin embargo, la relación entre la cantidad
de energía que se puede obtener con los
medios actuales y el coste económico y
ambiental de instalar los dispositivos
para su proceso han evitado una
proliferación notable de este tipo de
energía.
Energía Mareomotriz
La técnica utilizada consiste en encauzar el agua
de la marea en una cuenca, y en su camino
accionar las turbinas de una central eléctrica.
Cuando las aguas se retiran, también generan
electricidad. Se considera que los lugares más
viables para aprovechar esta energía son unos
40, que rendirían unos: 350.000 GW-h anuales.
Para obtener esta cantidad de energía sería
necesario quemar unos 220 millones de barriles
de petróleo/año.
Las áreas más prometedoras son:
La Bahía de Funday, Canadá.
Las Bahías de Cobscook y Passamaquoddy, Estados Unidos.
Chansy, Francia.
El Golfo de Mezen, en la ex Unión Soviética.
El estuario del río Servern, Inglaterra.
La ensenada de Walcott, Austria.
San José, en la costa patagónica Argentina.
Onchón, en Corea del Sur.
Proyecto Kislogubskaya, de Rusia.
Central mareomotriz de Rance
La primera central mareomotriz fue la de Rance,
en Francia, que estuvo funcionando casi dos
décadas desde 1967.
Consistía en una presa de 720 metros de largo,
que creaba una cuenca de 22 Km2.
Tenia una exclusa para la navegación y una
central con 24 turbinas de bulbo y seis
aliviaderos, y generaba 240MW .
Desde el punto de vista técnico-económico
funcionaba muy satisfactoriamente, y
proporcionó muchos datos y experiencias
para proyectos del futuro.
Rance producía 500 GW/año: 300.000 barriles de
petróleo.
Sus gastos anuales de explotación en 1975
fueron comparables a los de plantas
hidroeléctricas convencionales de la época,
no perjudicaban al medio ambiente y
proporcionaba grandes beneficios
socioeconómicos en la región.
Se benefició la navegación del río, y en el
coronamiento de esta estructura se construyó
una carretera.
Central electrica de olas
Se han desarrollado diversas tecnologías experimentales para convertir
la energía de las olas en electricidad, aunque todavía no se ha logrado
un sistema que sea económicamente rentable.
Generación de electricidad desde olas
• Se utilizan unas boyas ancladas al fondo marino.
• La oscilación de las olas, hace que las boyas se
eleven y desciendan 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.
• Se dispone de motores trifásicos convencionales.
• Al estar sumergido es un sistema más seguro, que
no corre peligro; y tiene una mayor durabilidad.
• En Santoña, España La planta cuenta de diez
boyas que ocupan un área de 100 por 20 metros y
estarán ancladas a un fondo situado a treinta
metros.
• La potencia inicial de cada unidad es de 125 kW,
similar a la de los primeros generadores eólicos
instalados en España y que podrá aumentar a 250
kW.
Gradientes de temperatura
La temperatura del agua es más fría en el fondo que en la superficie, con
diferencias que llegan a ser de más de 20ºC.
En algunos proyectos y estaciones experimentales se usa agua caliente de la
superficie para poner amoniaco en ebullición y se bombea agua fría para
refrigerar este amoniaco y devolverlo al estado líquido. En este ciclo el
amoniaco pasa por una turbina generando electricidad.
Este sistema se encuentra muy poco desarrollado, aunque se ha demostrado
que se produce más electricidad que la que se consume en el bombeo del
agua fría desde el fondo.
También es importante estudiar el impacto ambiental que tendría bombear tanta
agua fría a la superficie.
Laguna solar salina
Laguna solar de agua dulce
La Geotérmica
La energía geotérmica, como
excepción, no tiene su origen
inmediato en la radiación solar, sino
en una serie de reacciones
químicas naturales que tienen lugar
en el interior de la tierra y que
producen grandes cantidades de
calor.
Esta realidad a veces se pone de
manifiesto de forma natural y
violenta por fenómenos como el
vulcanismo o los terremotos,
Pero también el hombre puede
aprovechar esta fuente de calor
extrayéndolo mediante
perforaciones y transfiriendo este
calor.
Energía geotérmica
Es la energía interna y cinética asociada al
vapor de agua que sale directamente a la
superficie en zonas volcánicas y al
aumento de temperatura que se produce
conforme profundizamos en la superficie
terrestre.
Se transforma en energía eléctrica o en
energía térmica para calefacción.
Algunos países como Islandia o Nueva
Zelanda utilizan muy eficazmente esta
fuente de energía.
En estos países a poca profundidad hay
temperaturas muy altas y una parte de sus
necesidades energéticas las obtienen de
esta fuente
La producción mundial es muy pequeña.
problemas de la energía geotermal
Desde el punto de vista ambiental
la energía geotermal tiene
varios problemas.
Por una parte el agua caliente
extraída del subsuelo es
liberada en la superficie
contaminando térmicamente los
ecosistemas, al aumentar su
temperatura natural.
Por otra parte el agua extraída
asciende con sales y otros
elementos disueltos que
contaminan la atmósfera y las
aguas si no es purificada.
Tipos de campos geotérmicos
• Podemos encontrar basicamente cuatro
tipos de campos geotermicos
dependiendo de la temperatura a la que
sale el agua
–
–
–
–
Campo geotérmico de alta temperatura
Campo geotérmico de temperatura media
Campo geotérmico de baja temperatura
Campo geotérmico de muy baja temperatura
La energía geotérmica de alta temperatura
Existe en las zonas activas de la corteza terrestre (zonas volcánicas).
Con acuíferos con temperaturas entre 150 y 400 ºC, que producen vapor en la
superficie y que enviado a las turbinas, genera electricidad.
Se requieren varias condiciones para que exista un campo geotérmico : un techo
de rocas impermeables ; un deposito, o acuífero, de permeabilidad elevada,
entre 300 y 2000 m de profundidad ; rocas fracturadas que permitan una
circulación convectiva de fluidos, y por lo tanto la transferencia de calor de la
fuente a la superficie, y una fuente de calor magmático (entre 3 y 10 km de
prof. a 500-600 ºC).
La explotación de un campo de estas características se hace por medio de
perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo.
Tales modelos se dan en Italia (desde 1903 poseen una potencia eléctrica actual
de 400 MW), en Nueva Zelanda, en Japón, en Filipinas, en E.U.A.(en California,
el campo The Geysers supera los 900 MW) y en México.
Campo geotérmico de temperatura media
La energía geotérmica de
temperaturas medias es
aquella en que los fluidos de
los acuíferos están a
temperaturas menos
elevadas (70-150 ºC).
Por consiguiente, la conversión
vapor-electricidad se realiza
a un menor rendimiento, y
debe utilizarse como
intermediario un fluido
volátil.
Pequeñas centrales eléctricas
pueden explotar estos
recursos.
Campo geotérmico de baja temperatura
La central de Melun, Francia (utilización de la energía
geotérmica de baja temperatura para la calefacción
de viviendas)
La energía geotérmica de
baja temperatura es
aprovechable en zonas
más amplias que las
anteriores ; por ejemplo,
en todas las cuencas
sedimentarias.
Es debida al gradiente
geotérmico. Los fluidos
están a temperaturas de
60 a 80 C.
Se utiliza para la calefacción
de las viviendas,
principalmente en
Islandia y en Francia.
Energía geotérmica de muy baja temperatura
La energía geotérmica de muy baja temperatura se
considera cuando los fluidos se calientan a
temperaturas comprendidas entre 20 y 60 ºC.
Esta energía se utiliza para necesidades domésticas,
urbanas o agrícolas (calentamiento de invernaderos,
como se utiliza en Hungría).
La frontera entre energía geotérmica de alta temperatura
y la energía geotérmica de baja temperatura es un
poco arbitraria ;es la temperatura por debajo de la
cual no es posible ya producir electricidad con un
rendimiento aceptable (120 a 180 ºC).
La Biomasa
La energía del sol es utilizada por las
plantas para sintetizar la materia
orgánica mediante el proceso de
fotosíntesis.
Esta materia orgánica es incorporada y
transformada por el reino animal,
incluido el hombre.
El hombre, además, la transforma por
procedimientos artificiales para
obtener bienes de consumo.
Todo este proceso da lugar a elementos
utilizables directamente, pero también
a subproductos que tienen la
posibilidad de encontrar aplicación en
el campo energético.
Biomasa
 Compuesto por el material orgánico de origen biológico no-fósil.
 La biomasa incluye la madera, plantas de crecimiento rápido, algas
cultivadas, restos de animales, etc.
 Es una fuente de energía procedente del sol, y es renovable siempre
que se use adecuadamente.
 La biomasa puede ser usada directamente como combustible.
 Alrededor de la mitad de la población mundial sigue dependiendo de la
biomasa como fuente principal de energía.
 El problema es que se está quemando la madera y destruyendo los
bosques a un ritmo mayor que el que se reponen, por lo que se están
causando graves daños ambientales: deforestación, pérdida de
biodiversidad, desertificación, degradación de las fuentes de agua, etc.
Biomasa: Introducción
Planta de biomasa
 La Biomasa, abreviatura de "masa biológica",
 Es un combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de
recursos biológicos.
 La biomasa comprende un amplísima gama de materiales orgánicos que son
incorporados y transformados por el reino animal, incluido el hombre.
 El hombre, además, la transforma para obtener bienes de consumo.
 Todo este proceso da lugar a elementos utilizables directamente, pero también
a subproductos con aplicación en el campo energético.
 Cada tipo de biomasa requiere una tecnología diferente; así,
- La biomasa sólida, como es la madera, se quema o gasifica,
- La biomasa líquida, como aceites vegetales, se utiliza directamente en
motores o turbinas,
- La biomasa húmeda se convierte biológicamente en gas de combustión.
Tipos de biomasa
La energía derivada de la biomasa es renovable indefinidamente.
Al contrario de las energías eólica y solar, la de la biomasa es fácil de almacenar.
En cambio, opera con enormes volúmenes, que hacen su transporte oneroso y
constituyen un argumento en favor de una utilización local y sobre todo rural.
Combustibles a partir de biomasa
Combustibles liquidos y gaseosos obtenidos
de la biomasa
combustibles líquidos
También se puede usar la biomasa para preparar combustibles líquidos, como el
metanol o el etanol, que luego se usan en los motores.
Su rendimiento es bajo: de un 30 a 40% de la energía contenida en el material de
origen se pierde en la preparación del alcohol.
combustibles gaseosos
Otra posibilidad es usar la biomasa para obtener biogás.
Para producir biogás se acumulan restos orgánicos, residuos de cosechas y
otros materiales que pueden descomponerse, en un depósito que se llama
digestor.
En el digestor los restos fermentan con los microorganismos y los gases
producidos se almacenan o transportan para usarlos como combustible.
El uso de biomasa como combustible presenta la ventaja de que los gases
producidos en la combustión tienen mucho menor proporción de compuestos
de azufre, que los de la combustión de combustibles fosiles
Al ser quemados añaden CO2 al ambiente, pero este efecto se puede contrarrestar
con la siembre de nuevos bosques o plantas que retiran este gas de la
atmósfera.
En la actualidad se están haciendo numerosos experimentos con distintos tipos
de plantas para aprovechar de la mejor forma posible esta prometedora fuente
de energía.
Biodiésel
Es un combustible obtenido a partir de grasas de animales o aceites
vegetales.
Los ésteres que forman parte de las grasas y aceites, llamados
triglicéridos (ésteres de glicerina), reaccionan con metanol (CH3OH),
obteniéndose ésteres metílicos (biodiésel) y glicerina. Se emplea
hidróxido de sodio (NaOH), u otra base similar, como catalizador.
Se pueden emplear también otros alcoholes, aunque generalmente es
metanol.
El biodiésel presenta algunas ventajas comparado con los
combustibles fósiles,
La materia prima de la que se obtiene (biomasa) es un recurso
renovable
En la combustión sólo se emite CO2 y agua, mientras que los
combustibles fósiles emiten además SO2 y residuos sólidos.
Por otra parte, la glicerina que se obtiene como subproducto se puede
emplear en otros procesos industriales.
UTILIZACIÓN DE LA BIOMASA
Bosques
La principal biomasa explotada actualmente
para fines energéticos es la de los
bosques.
Sólo puede constituir una opción razonable
en países donde la densidad territorial de
dicha demanda es muy baja, así como
también la de la población (Tercer
mundo).
En países deficitario de madera sólo es
razonable el aprovechamiento
energético de la corta y saca y de la
limpia de las explotaciones forestales
(leña, ramaje, follaje, etc.), así como de
los residuos de la industria de la madera.
UTILIZACIÓN DE LA BIOMASA
Residuos agrícolas, deyecciones y camas de ganado:
Estos constituyen otra fuente importante de bioenergía, aunque no
siempre sea razonable darles este tipo de utilidad.
Por ejemplo parece recomendable el uso a tal fin de la paja de los
cereales en los casos en que el retirarla del campo no afecte
apreciablemente a la fertilidad del suelo, y de las deyecciones y camas
del ganado cuando el no utilizarlas sistemáticamente como estiércol
no perjudique las productividades agrícolas.
Cultivos energético
Se discute la conveniencia de los cultivos con fines
energéticos, no sólo por su rentabilidad en sí mismos, sino
también por la competencia que ejercerían con la producción
de alimentos y otros productos necesarios
Las dudas aumentan en el caso de las regiones templadas,
donde la asimilación fotosintética es inferior a la que se
produce en zonas tropicales.
Cultivos energético en suelos agrícolas
En algunos países se ha estudiado de modo especial la posibilidad de
ciertos cultivos energéticos, como:
- sorgo dulce
- caña de azúcar,
Que son plantas de elevada asimilación fotosintética
Cultivos energético acuáticos
El problema de la competencia entre los cultivos clásicos y los cultivos
energéticos no se plantearía en el caso de los cultivos acuáticos
Una planta acuática interesante desde
el punto de vista energético es el
jacinto de agua, que posee una de las
productividades de biomasa más
elevadas del reino vegetal ( cien ton
de materia seca /hectárea y por año)
Podría recurrirse también a ciertas
algas microscópicas (microfitos),
que tendrían la ventaja de permitir
un cultivo continuo. Así, el alga
unicelular Botryococcus braunii,
en relación a su peso, produce
directamente importantes
cantidades de hidrocarburos.
METODOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA
Aparte del caso excepcional de Brotryococcus braunii, que produciría
directamente petróleo, la utilización práctica de las diferentes formas de
biomasa requiere unas técnicas de conversión.
Métodos termoquímicos
Estos métodos se basan en la utilización del calor como fuente de
transformación de la biomasa.
Están bien adaptados al caso de la biomasa seca, y, en particular, a los
de la paja y de la madera.
La combustión
Es la oxidación completa de la biomasa por el
oxígeno del aire, libera simplemente agua y gas
carbónico, y puede servir para la calefacción
doméstica y para la producción de calor
industrial
La combustión de la biomasa no altera el balance
de CO2 en la atmósfera, ya que esta absorbe la
misma cantidad de CO2 para su crecimiento
que luego libera durante su combustión.
Una de las de biomasa más importantes
son los residuos sólidos urbanos (RSU),
que son aquellos materiales generados
en los procesos cotidianos de los
núcleos urbanos y que son destinados
al abandono, ya que su recogida y
eliminación son necesarios, y además
se aprovechan para producir
electricidad.
La pirólisis
Es la combustión incompleta de la
biomasa en ausencia de oxígeno,
a unos 500 ºC, se utiliza desde
hace mucho tiempo para producir
carbón vegetal.
Además, la pirólisis lleva a la
liberación de un gas pobre, mezcla
de monoxido y dioxido de
carbono, de hidrógeno y de
hidrocarburos ligeros.
Este gas de débil poder calorífico, puede servir para accionar motores
diesel, o para producir electricidad, o para mover vehículos.
Una variante de la pirólisis, llamada pirólisis flash, lleva la biomasa a
1000ºC en menos de un segundo, que asegura una gasificación casi
total de la biomasa.
Las instalaciones en las que se realiza la pirólisis y la gasificación de la
biomasa reciben el nombre de gasógenos.
El gas pobre producido también puede servir de base para la sintesis del
metanol, que podría sustituir las gasolinas para la alimentación de los
motores de explosión (carburol).
Métodos biológicos
La fermentación alcohólica :
La fermentación alcohólica es una técnica empleada
desde muy antiguo con los azúcares, que puede
utilizarse también con la celulosa y el almidón, a
condición de realizar una hidrólisis previa (en
medio ácido) de estas dos sustancias.
Pero la destilación, que permite obtener alcohol
etílico prácticamente anhídrido, es una operación
muy costosa en energía.
En estas condiciones, la transformación de la
biomasa en etanol y después la utilización de este
alcohol en motores de explosión, tienen un
balance energético global dudoso.
A pesar de esta reserva, ciertos países (Brasil,
E.U.A.) tienen importantes proyectos de
producción de etanol a partir le biomasa con un
objetivo energético (propulsión de vehículos;
cuando el alcohol es puro o mezclado con
gasolina, el carburante recibe el nombre de
Métodos biológicos
La fermentación metánica
La fermentación metánica es la digestión anaerobia de la biomasa por bacterias.
Es idónea para la transformación de la biomasa húmeda (más del 75 % de
humedad relativa).
En los fermentadores, o digestores, la celulosa es esencialmente la sustancia que
se degrada en un gas, que contiene alrededor de 60 % de metano y 40 % de
gas carbónico.
El problema principal consiste en la necesidad de calentar el equipo, para
mantenerlo a la temperatura óptima de 30-35ºC.
No obstante, el empleo de digestores es un camino prometedor hacia la
autonomía energética de las explotaciones agrícolas, por recuperación de las
deyecciones y camas del ganado.
Además, es una técnica de gran interés para los países en vías de desarrollo.
Así, millones de digestores ya son utilizados por familias campesinas chinas.
LUGAR DE LA BIOMASA ENTRE
LAS FUENTES DE ENERGÍA
Al contrario de las energías extraídas del carbón o petróleo,
la energía derivada de la biomasa es renovable
indefinidamente.
Al contrario de las energías eólica y solar, la de la biomasa se
puede almacenar.
En cambio, opera con enormes volúmenes combustibles que
hacen su transporte oneroso y constituyen un argumento
en favor de una utilización local y sobre todo rural.
Su rendimiento, expresado en relación a la energía solar
incidente sobre las mismas superficies, es muy débil (0,5
% a 4 %, contra 10 % a 30 % para las pilas solares
fotovoltaicas), pero las superficies terrestres y acuáticas,
de que pueden disponer no tienen comparación con las
que pueden cubrir, por ejemplo, los captadores solares.
Recurso energético de los residuos sólidos urbanos
Los residuos sólidos urbanos
(RSU), constituyen una realidad que
día tras día se presenta en todas las
entidades de población.
 Actualmente en España los RSU
tienen cuatro tipos de tratamientos:
vertido, compostaje, incineración y
reciclado.
Planta metropolitana de incineración
MONTCADA I REIXAC (Barcelona)
(incineración de RSU con recuperación de calor,
con una potencia de 760 kW)
Desde el punto de vista
energético la única posibilidad es la
incineración, como se está dando
en algunas centrales españolas
Los principales factores que han dado lugar a este problema son:
- El rápido crecimiento demográfico.
- La concentración de la población en centros urbanos.
- La utilización de bienes materiales de rápido envejecimiento.
- El uso de envases sin retorno, fabricados con materiales poco
o nada degradables.
Eficiencia energética
Uso eficiente de la energía.
Es imprescindible reducir la dependencia de nuestra economía del
petróleo y los combustibles fósiles.
Es una tarea urgente, pues es una de las causas del cambio climático
global y otros problemas ambientales y además , no podemos
seguir basando nuestra forma de vida en una fuente de energía no
renovable que se va agotando.
Para lograr estos objetivos son muy importantes dos cosas:
 Aprender a obtener energía, de forma económica y respetuosa
con el ambiente, de las fuentes alternativas
 Aprender a usar eficientemente la energía.
Usar eficientemente la energía significa no emplearla en actividades
innecesarias y conseguir hacer las tareas con el mínimo consumo
de energía posible.
Desarrollar tecnologías y sistemas de vida y trabajo que ahorren
energía es lo más importante para lograr un auténtico desarrollo,
que se pueda llamar sostenible.
Por ej.: se puede ahorrar energía en los automóviles, construyendo
motores más eficientes, que empleen menor cantidad de
combustible por km, con hábitos de conducción más racionales,
conducir a menor velocidad o sin aceleraciones bruscas.
Técnicas de ahorro de energía
1.- Cogeneración : Técnica que aprovecha el calor residual. Por ej.: utilizar el
vapor caliente que sale de una turbina de producción de energía eléctrica, para
suministrar energía para otros usos. Esta técnica se emplea cada vez más en
industrias, hospitales, hoteles y, en general, en instalaciones en las que se
produce vapor o calor, porque supone ahorros energéticos y económicos,
2.- Aislamiento de edificios: Permite ahorrar mucha energía aislando
adecuadamente las viviendas, oficinas y edificios que necesitan calefacción o
aire acondicionado para mantenerse confortables. Construir un edificio con un
buen aislamiento cuesta más dinero, pero a la larga es más económico porque
ahorra mucho gasto de calefacción o de refrigeración del aire.
3.-Ahorro de combustible en el transporte: Las mejoras en el diseño
aerodinámico de los automóviles, su disminución de peso y las nuevas
tecnologías usadas en los motores permiten construir ya, automóviles que
hacen 25 km/litro de gasolina y se están probando distintos prototipos que
pueden hacer 40 km y más por litro. También se están construyendo coches
que funcionan con electricidad, con metanol o etanol o con otras fuentes de
energía alternativas que contaminan menos y ahorran consumo de petróleo. El
uso de hidrógeno como combustible en automóviles es interesante.
4.- Industrias y reciclaje: Reciclar las materias primas es una manera eficaz de
ahorrar energía. Si los metales se sacan de la chatarra se necesitará una
fracción de la energía empleada para extraerlos de los minerales. Así por ej.:
reciclar el acero emplea sólo el 14% de la energía que se usaría para obtenerlo
de su mena. Y en el caso del aluminio la energía empleada para reciclarlo es
sólo el 5% de la que se usaría para fabricarlo nuevo.
Características principales de una casa
con superaislamiento
Está tan bien aislada y tan hermética que el calor directo del sol, los
aparatos eléctricos y los cuerpos humanos la calientan, con poca o
ninguna necesidad de un sistema de calefacción de apoyo.
Un cambiador de calor aire/aire evita la acumulación de polución
interna sin malgastar mucho calor.
Soluciones
¿Cómo podemos ahorrar energía en los edificios?
• Construir más casas con superaislamiento
• Estas casas requieren poca necesidad de calefacción de apoyo.
• Un cambiador de calor aire/aire evita la acumulación de polución
interna sin malgastar mucho calor.
• Utilizar sistemas de calefaccion que aprovechen mejor la energía
• Un sistema que aprovecha mejor la energía para calentar la casa es:
una casa superaislada, con calefacción solar pasiva y calderas de gas
natural de alto aprovechamiento (eficacia del 85-98%).
• No utilizar calefacción por resistencia eléctrica con electricidad
producida en una central térmica a carbón o central nuclear.
• En casas ya existentes mejorar el aislamiento, cerrando las aberturas
por las que sale el aire e instalando ventanas que ahorren energía.
• Calentar el agua de uso doméstico con calentador instantáneos a gas
• Establecer niveles más altos de ahorro de energía en los nuevos
edificios.
• Usar luces y aparatos eléctricos de bajo consumo, fomentando con
reembolsos o créditos fiscales a la construcción de edificios que
tengan un buen rendimiento de energía, mejorando el rendimiento de
los ya existentes
LAS PERSPECTIVAS FUTURAS
El aprovechamiento energético de los RSU, mediante incineración con recuperación de
energía, es una forma de eliminación que tiene grandes posibilidades de incrementarse
en el futuro, debido a la tendencia a centralizar la recogida y tratamiento de estos
residuos. Asimismo, cada vez es menor la posibilidad de disponer de grandes
superficies de terreno para su vertido.
El aprovechamiento de pequeñas centrales hidroeléctricas, presenta unas perspectivas
muy favorables a corto plazo por el reducido impacto ambiental que presenta y que en
países en vías de desarrollo, por su caracter disperso, puede constituir el motor que
propicie el incremento de la actividad económica.
Respecto a la energía solar, en cuanto a su utilización, el que mayores posibilidades de
generalización tiene es la captación pasiva. Probablemente se generalice en los
próximos años la tendencia a que las viviendas aproveche al máximo la energía solar
que recibe.
Las diversas formas de captación activa de la energía solar, precisan un continuado apoyo
por resultar el precio de las instalaciones excesivamente alto.
La energía fotovoltaica ofrece unas perspectivas de desarrollo tecnológico, a muy corto
plazo, de enorme interés y que sin duda van a posibilitar una importante reducción de
los costes de fabricación de los paneles y por tanto del conjunto de las instalaciones.
En cuanto a la energía eólica, hasta ahora se ha trabajado en la instalación de párques
eólicos de baja y media potencia. Asimismo las máquinas utilizadas se han diseñado en
el rango de 50-200 kW. Las perspectivas van encaminadas hacia la construcción de
máquinas cada vez de mayor potencia ( entre 200-400 kW).
En cualquier caso, el desarrollo futuro de las energías renovables, al igual que ocurre con
los otros tipos de energía, está ligado con la política energética de cada país .
Importancia de reducir el
despilfarro de energía
Reducir el despilfarro de energía es uno de los
negocios económicos y medioambientales más
importantes para el planeta. Porque:
 Hace que los combustibles fósiles no renovables duren más tiempo.
 Nos da más tiempo para introducir recursos de energía renovables.
 Reduce la dependencia de las importaciones de petróleo (55% en 1997
en EEUU).
 Reduce el daño medioambiental local y global, porque una cantidad
menor de cada recurso de energía podría proporcionar la misma
cantidad de energía útil.
 Es la forma más barata y más rápida de frenar el calentamiento global.
 Ahorra más dinero, proporciona mejores empleos, mejora la
productividad y promueve un mayor crecimiento económico por
unidad de energía que otras alternativas.
 Mejora la competitividad en el mercado internacional.
Soluciones:
Ahorro de energía en la industria
• La cogeneración, la producción de dos formas útiles de energía (como
vapor y electricidad) a partir del mismo combustible. El calor
desperdiciado de la combustión del carbón y otros combustibles
puede producir vapor que haga girar turbinas y genere electricidad a la
mitad del coste que tendría comprándosela a una central eléctrica.
• Otra estrategia es la reemplazar los motores eléctricos que malgastan
energía. Aproximadamente el 60 o 70% de la electricidad que se
consume en EEUU mueve motores eléctricos, que funcionan a toda
velocidad con la salida regulada para que se ajuste al trabajo (algo así
como conducir con el acelerador pisado al máximo y el freno de mano
puesto). Resultaría rentable desechar todos esos motores y
sustituirlos por otros con velocidad ajustable.
• También se puede ahorrar energía cambiando a la iluminación de alto
rendimiento.
• Además, los sistemas de gestión de energía controlados por
ordenador pueden apagar las luces y los equipos en las zonas que no
están produciendo y hacer ajustes en los periodos de baja producción.
• El reciclado y reutilización y también fabricar productos que duren
más y sean fáciles de reparar y reciclar hace que se ahorre energía en
comparación con la necesaria para utilizar recursos vírgenes.
Soluciones
Ahorro de energía al producir electricidad
 Las empresas electricas no incentivan el ahorro de energía.
 Hacen más dinero incrementando la demanda de electricidad.
 Este proceso fomenta la construcción de centrales de energía a
menudo innecesarias que envían electricidad a aparatos, sistemas de
calefacción y refrigeración y plantas industriales poco eficaces.
 Un número pequeño, pero que va en aumento, de compañías de
electricidad en el mundo, están intentando darle la vuelta a este
proceso de derroche reduciendo la demanda de electricidad.
 Este nuevo método se conoce como revolución del vatio negativo.
 Para reducir la demanda, las compañías eléctricas ofrecen a los
clientes devoluciones de dinero cuando compran luces o aparatos de
bajo consumo, estudios gratuitos de la energía doméstica, créditos a
bajo interés para la climatización del hogar o reajustes industriales y
tarifas más bajas para los hogares o industrias que cumplan ciertos
estándares de rendimiento de energía.
Soluciones
¿Cómo podemos ahorrar energía en el transporte
Incrementar el rendimiento del combustible en los vehículos a motor.
En los ultimos años los fabricantes de automóviles han hecho coches ágiles
que cumplen o sobrepasan los estándares actuales de polución y seguridad,
con rendimientos de combustible de 29 a 59 kilómetros por litro.
Los coches eléctricos convencionales alimentados con baterías podrían
contribuir a reducir la dependencia del petróleo, especialmente para los
desplazamientos urbanos y viajes cortos..
Hay un interés creciente en desarrollar coches híbridos eléctricos y de
combustión interna, ecocoches que hacen entre 64 y 128 km por litro.
Otro tipo de ecocoche atractivo desde un punto de vista medioambiental es un
vehículo eléctrico que utiliza células energéticas alimentadas con gas
hidrógeno producido con energía solar.
Los coches que funcionan con células energéticas alimentadas con hidrógeno
están muy cerca de ser vehículos de emisiones cero, porque sólo emiten
vapor de agua y cantidades casi imperceptibles de óxidos de nitrógeno,
fácilmente controlables con la tecnología existente.
Otra forma de ahorrar energía es cambiar a formas de transporte público y de
mercancías que tengan mayor rentabilidad energética.
Se podría efectuar un cambio en la forma de transportar la carga, que ahora se
hace principalmente en camión y en avión a otros medios, como trenes y
barcos, de mayor rentabilidad energética.
Consumo de energía de distintos tipos
de transporte de pasajeros
Cuanto menor es el consumo mayor es el rendimiento de energía.
Rendimiento de energía de distintas
maneras de calefaccionar una casa.
Coste de la electricidad de tres tipos
comparables de bombilla durante 10.000 hrs.
 Debido a que las bombillas
convencionales tienen un
rendimiento de sólo el 5% y
duran entre : 750 y 1.500 horas,
desperdician enormes
cantidades de energía y de
dinero y se suman a la carga de
calor de la casa durante el
verano.
 Las luces fluorescentes de
casquillo de enchufe consumen
la cuarta parte de electricidad de
las bombillas tradicionales.
 Aunque estas nuevas bombillas
cuestan entre 10 y 21 euros cada
una, duran entre 10 y 20 veces
más que las incandescentes
convencionales y ahorran una
cantidad considerable de dinero
(en comparación con las
(Datos del Instituto de Investigación de la Electricidad.) :- ;...
incandescentes) a lo largo de su
vida.
Soluciones
Algunas vías que han sugerido varios analistas para
conseguir un futuro energético viable.
Fin
Energía:
Recursos, energía renovable
Modulo 5