1. Introducción.
2. Sistemas energéticos.
3. Fuentes de energía no
renovables.
3.1. Carbón.
3.2. Petróleo.
3.3. Gas natural.
3.4. Energía nuclear.
4. Impactos relacionados por las
fuentes de energía no renovables.
5. Fuentes de energía renovables
y potencialmente renovables.
5.1. Energía hidroeléctrica.
5.2. Energía solar.
5.3. Energía eólica.
5.4. Energía mareomotriz.
5.5. Energía de la biomasa.
6. Impactos relacionados con las
fuentes de energía renovables y potencialmente renovables.
7. Hacia un nuevo sistema
energético. Uso eficiente de la energía.
1. INTRODUCCIÓN:
La energía es necesaria para las
actividades de los seres vivos que necesitan dos tipos de energía:
-
Energía interna o endosomática: Es la que
consume el organismo para realizar las actividades vitales. Se obtiene a partir
de los alimentos.
-
Energía externa o exosomática: Es la energía que
utilizamos para el funcionamiento de numerosos aparatos y máquinas. Para cubrir
estas necesidades de energía, utilizamos distintos tipos de recursos. Con el
desarrollo científico y tecnológico, se ha disparado el consumo de energía.
2.
SISTEMAS ENERGÉTICOS. FUENTES DE ENERGÍA
Se denomina sistema energético al conjunto de procesos relacionados con la
energía desde sus fuentes originales hasta sus usos finales.
Se llaman fuentes de energía a los recursos que hay en la naturaleza en forma
de energía primaria de los que podemos extraer, tras una serie de
transformaciones, la energía final que será utilizada por el hombre.
Las fuentes de energía primaria
son:
-
Fuentes no renovables: carbón, petróleo, gas
natural, minerales radiactivos.
-
Fuentes renovables: energías hidráulica, solar,
eólica, mareomotriz.
-
Fuentes potencialmente renovables: energías
geotérmica y de la biomasa.
En un sistema energético,
distinguimos las siguientes fases:
-
Captura o extracción de la energía primaria de
la fuente original que es la energía que entra en el sistema para satisfacer al
demanda.
-
Transformación de la energía primaria en energía
secundaria que se puede utilizar directamente.
-
Transporte de la energía secundaria hasta el
lugar de su utilización.
-
Consumo de la energía secundaria.
Ej: Captación o extracción del
petróleo, destilación del petróleo, transporte de la gasolina, utilización para
el combustible del automóvil.
3. FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES
Son aquellas que se encuentran en
cantidades limitadas y se agotan progresivamente, ya que la velocidad de consumo es mayor que la velocidad de regeneración.
Son:
-
Combustibles fósiles: Se originan por la
descomposición de microorganismo o plantas que quedaron enterrados hace
millones de años. Son el petróleo, carbón y el gas natural.
-
Elementos radiactivos: Se encuentran en la
corteza terrestre formando parte de algunos minerales. Ej: pecblenda que
contiene uranio.
3.1. CARBÓN
Se formó por la transformación,
por parte de bacterias anaerobias, de restos vegetales acumulados en lagunas,
zonas pantanosas y deltas. Las bacterias anaerobias descomponen la materia
orgánica, fundamentalmente celulosa y lignina, en carbono (carbonización) y otros productos como el CO2 y el CH4, gas que se almacena en las fisuras o
intersticios de las rocas y que forman bolsas muy peligrosas en las
explotaciones de carbón. Para que este proceso se produzca es necesario un
rápido enterramiento de los sedimentos que eviten la putrefacción de los restos
vegetales.
Se distinguen 4 tipos de
carbón en función a su antigüedad y
poder calorífico:
-
Turba: Es un carbón esponjoso, pobre en carbono
(50%). Se forma en las zonas pantanosas o muy húmedas. Aunque es bajo en
calorías, debido a su fácil extracción se ha explorado desde la antigüedad
(4000 Kcal/kg).
-
Lignito: Contiene alrededor de un 70% de
carbono. Su poder calorífico es mayor (5000 Kcal/kg).
-
Hulla: Posee un 80% de carbono. Su poder
calorífico es de 7000 Kcal/kg.
-
Antracita: Es el más antiguo y, por tanto, el
que mayor cantidad de carbono contiene (95%) y un gran poder calorífico (8000
Kcal/kg).
Tipos de explotaciones
- Explotaciones subterráneas. Con altos costes sociales debido a los riesgos laborales
(colapsos de galerías, explosiones de grisú, silicosis, etc.)
- Explotación a cielo abierto más económica, con menos riesgos, pero
producen un gran impacto ambiental y paisajístico.
Aprovechamiento del carbón
Combustión directa. Su finalidad es la obtención de calor. Se emplea en las centrales térmicas para producir electricidad. El calor que se
desprende de su combustión se utiliza para calentar agua y producir vapor. El vapor
hace girar una turbina que mueve unos alternadores que transforman la energía
mecánica en eléctrica. La antracita y la hulla son los dos tipos de carbón
utilizados.
Destilación. Se aplica a las hullas, obteniéndose hidrocarburos,
amoniaco, brea, y un residuo sólido, el coque
que es carbón puro de alto poder calorífico que arde sin humos. Se emplea en
siderurgia.
Yacimientos y reservas
Aunque las reservas de carbón son
el doble que las de petróleo y gas natural juntos, su uso ha disminuido debido
al fuerte impacto que produce. Gran
parte de estas reservas se encuentran a gran profundidad y, además, su pequeño
espesor, hace que las explotaciones de algunos yacimientos no sea rentable.
En España, los yacimientos más
importantes están en Asturias, León, Palencia y Sierra Morena, pero en la
actualidad presentan baja rentabilidad por la dificultad de su extracción. La
demanda se satisface importando carbón.
Inconvenientes
La combustión del carbón libera a la atmósfera agentes
contaminantes como SO2,
NO, NO2, CO y CO2, por lo que es una
energía muy contaminante y la
principal causante de la lluvia ácida.
De ahí la disminución del uso de carbón.
Actualmente se intenta minimizar
los impactos. Para ello se procede a la trituración y lavado para eliminar la mayor
cantidad posible de azufre. Las llamadas centrales térmicas de gasificación integrada en ciclo combinado
de carbón (GICC) son más eficientes y eliminan los componentes sulfurados
antes de emitir los gases de la combustión.
3.2. PETRÓLEO
Se forma a partir de restos de plancton que al morir se depositan en
el fondo de cuencas marinas poco profundas, junto con arenas y arcillas,
formando un fango, denominado sapropel. En los sapropeles se desarrollan
bacterias anaerobias que descomponen la materia orgánica en hidrocarburos que
constituyen el petróleo. Estos sapropeles se compactan y forman la llamada roca madre donde se forma el petróleo.
La presión hace emigrar al petróleo a través de las rocas permeables hasta que
encuentran una roca impermeable que le impide seguir ascendiendo, y allí queda
atrapado en las llamadas trampas de
petróleo, donde se almacena formando un yacimiento. A esta roca se la llama
roca almacén (areniscas,
calizas,...).
Aprovechamiento del petróleo
Mediante perforación se obtiene
el crudo formado por mezcla de
hidrocarburos, sólidos, líquidos, gaseosos, que se distribuye en grandes barcos
petroleros, o bien a través de oleoductos. El transporte presenta un elevado
riesgo de accidentes cuyas consecuencias son de enormes dimensiones, ya que se
queda en la superficie marina impidiendo la entrada de O2 y eliminando la vida existente.
El crudo se somete en las
refinerías a destilación fraccionada
para obtener los distintos componentes. En la destilación se va aumentando
progresivamente la temperatura para separar las distintas fracciones de menor a
mayor punto de ebullición, primero los productos gaseosos, después los líquidos
y, finalmente, los sólidos.
Los principales componentes de
petróleo son:
-
Hidrocarburos sólidos: como el asfalto, betunes,
ceras; los cuales se usan para el recubrimiento y la pavimentación.
-
Hidrocarburos líquidos:
. Aceites
pesados: se utilizan para lubricación de máquinas y motores, de ellos se
extraen las parafinas y las vaselinas.
. Fuelóleo:
combustión en centrales térmicas y en los generadores de calor en la industria.
. Gasóleo:
combustión para calefacciones y motores diesel.
. Querosenos:
combustible para aviones.
. Gasolinas:
combustibles para automóviles.
-
Hidrocarburos gaseosos: metano, propano, butano;
utilizados como combustibles domésticos.
De otros derivados del petróleo
se obtiene materia prima para la fabricación de plástico, pesticidas, medicina
y pinturas.
En España, las refinerías más
importantes están en Bilbao, Tarragona, Algeciras (Cádiz) y Santa Cruz de
Tenerife, A Coruña, Puertollano.
La combustión de los derivados
del petróleo genera un gran poder
calorífico, pero produce una gran cantidad de contaminantes como CO,
CO2, NO, NO2 e hidrocarburos
volátiles.
Yacimientos y reservas
Los yacimientos más importantes
se encuentran en Oriente Medio, Estados Unidos y Rusia, además, de América
Central, América del Sur,.. Los países exportadores como los de Oriente Medio,
forman parte de la OPEP.
Las reservas de petróleo son de
difícil estimación, se cree que las que están por descubrir son inferiores a
las conocidas, especialmente en Oriente Medio. Algunos estudios estiman que al
ritmo actual de consumo las reservas de petróleo durarán unos 40 años.
3.3. GAS NATURAL
Al igual que el petróleo procede de
la fermentación de la materia orgánica acumulada entre los sedimentos. Los
yacimientos son grandes acumulaciones de gas atrapado entre rocas impermeables
que se encuentran, frecuentemente, asociados al petróleo.
Está formado por una mezcla de
hidrocarburos gaseosos: metano (75%-95%), etano, propano, butano y otros, en
proporción variable.
Su extracción es sencilla porque
debido a la presión, al perforar, el gas fluye por sí solo por lo que su
explotación resulta muy económica. Sin embargo, su empleo como combustible es
posterior al del petróleo. El gas natural que aparecía en todos los yacimientos
petrolíferos se quemaba a la salida del pozo como un residuo, y sólo en las
zonas próximas a los pozos petrolíferos se utilizaba como combustible
doméstico. El problema de su utilización era su almacenamiento y transporte.
Ambos problemas se resolvieron mediante la licuefacción
en que el gas es sometido a unas temperaturas muy bajas (-160º C).
Su transporte se realiza por
medio de gaseoductos que aunque
requieren una fuerte inversión, son de construcción sencilla y de bajo riesgo
(aunque existe el riesgo de escape de metano, gas de efecto invernadero mucho
más potente que el CO2),
o bien se licua a baja temperatura y
se transporta en barcos similares a los petroleros. El gas se almacena en
tanques de forma esférica denominados gasómetros.
Aprovechamiento del gas natural
- Como combustible doméstico
para calefacciones y cocinas y como combustible
en las centrales térmicas en sustitución del carbón y del petróleo, ya que
produce gran cantidad de calor y libera menos CO2, gases de azufre, de nitrógeno y ni
partículas sólidas, por lo que su impacto en el medio ambiente es menor.
- Como materia prima en la industria petroquímica: para la fabricación de
amoniaco (abonos nitrogenados), metanol (plásticos, pinturas, barnices,…).
Yacimientos y reservas
Los yacimientos, además de
encontrarse en los países productores de petróleo, se localizan en otras
naciones que si yacimientos petrolíferos, como Argelia u Holanda.
Las nuevas técnicas de extracción
están permitiendo descubrir nuevos yacimientos de gas, lo que junto al hecho de
ser menos contaminante que el petróleo y
el carbón le convierte en una de las energías más demandadas en la
actualidad. Las reservas calculadas parece que son similares a las de petróleo.
3.4. ENERGÍA NUCLEAR
Se obtiene de los elementos
radiactivos que liberan energía a partir de las reacciones de fisión o de
fusión.
3.4.1. ENERGÍA DE FISIÓN
En las reacciones de fisión, al bombardear con neutrones un
núcleo pesado (U235), este se descomponen dos y se libera gran
cantidad de energía (200 MeV) y dos o tres neutrones.
Los neutrones pueden ocasionar
más fisiones al interaccionar con nuevos núcleos que, a su vez, liberan nuevos
neutrones, y así sucesivamente, produciendo una reacción en cadena, que es el fundamento de la bomba atómica. Sin
embargo, en los reactores nucleares esta reacción se realiza de forma
controlada permitiendo obtener energía de fisión en cantidades elevadas.
Centrales nucleares
Para controlar la velocidad de
las reacciones se utilizan sustancias llamadas moderadores que absorben los
neutrones que se liberan en le proceso. Los moderadores están formados por
grafitos o agua pesada, es decir, agua que contiene en su molécula átomos de un
isótopo de hidrógeno (deuterio). Con la presencia de los moderadores se puede
controlar la velocidad de la reacción; aprovechando la energía liberada y
reduciendo riesgos de accidente.
Como combustible, se utiliza
normalmente el uranio que se obtiene
de ciertos minerales como la pechblenda
o bien plutonio, un elemento que se
obtiene artificialmente. El uranio se enriquece y se presenta en forma de
pastillas cilíndricas de 1 cm
de diámetro y 1 cm
de altura que se cargan en tubo metálicos (de zircaloy) para impedir la fuga de
material radiactivo y se colocan en el núcleo del reactor. El núcleo se
encuentra dentro de un recipiente y, a su vez, dentro del moderador. Todo está
dentro del reactor, un edificio provisto de grandes muros de hormigón.
El calor que se obtiene de la
fisión se utiliza para calentar agua produciendo vapor el cual mueve las
turbinas que están conectadas a alternadores que producen la energía eléctrica.
Posteriormente, el vapor se enfría utilizando agua del exterior.
Inconvenientes
-
Riesgo de accidentes nucleares y problemas de seguridad
-
Generación de residuos
radiactivos que son activos durante mucho tiempo. El periodo de
semidesintegración de un elemento radiactivo es el tiempo que tarda en
desintegrarse la mitad de una cantidad determinada de ese elemento. El periodo
de semidesintegración del uranio 238 es de 4,5x108 años.
-
Emisión deradiaciones altamente peligrosas o
perjudiciales para los seres vivos, como: radiaciones a: no pueden atravesar una hoja de papel.
Son peligrosos si se ingieren o respiran; radiaciones b: para detenerlos es suficiente una
delgada capa de metal; rayos x: para absorberlos se
utiliza aislante de plomo; radiaciones g: son similares a los rayos x pero con
mayor poder de penetración para detenerlas reutiliza una gruesa pared de plomo,
hormigón o acero; y los neutrones que
necesitan gruesos muros de hormigón.
3.4.2. ENERGÍA DE FUSIÓN
Dos núcleos ligeros se unen para
formar uno más pesado y estable, liberando gran cantidad de energía. Para
lograr la fusión es necesario que los núcleos venzan las fuerzas de repulsión
por lo que hay que aplicar energía térmica (reacciones termonucleares). Las
reacciones se producen en reactores de fusión.
Ventajas. Es una energía muy barata, ya que los isótopos de H
(deuterio y tritio) utilizados como combustible son muy abundante en el agua
marina; es renovable y además, no genera residuos radiactivos.
Inconvenientes. Aún no se han conseguido controlar las altísimas
temperaturas (100 millones ºC) necesarias para el proceso. Se ha utilizado
confines bélicos (bomba de hidrógeno).
En Francia se está construyendo
el primer reactor termonuclear experimental (Proyecto ITER)
5. FUENTES DE ENERGÍA
RENOVABLES Y POTENCIALMENTE RENOVABLES
Debido al
impacto que provoca la utilización de energías no renovables, se están buscando
otras fuentes alternativas menos contaminantes que son:
-
Fuentes energéticas renovables: Son inagotables,
se explotan a una velocidad menor que la de su formación y se pueden explotar
de forma ilimitada. Son: energía hidráulica, energía solar y energía eólica.
-
Fuentes de energía potencialmente renovables:
Pueden agotarse si la velocidad de explotación sobrepasa su periodo natural de
regeneración. Son: la energía geotérmica y la energía de la biomasa.
5.1. ENERGÍA
HIDROELÉCTRICA:
Es la que se
produce a partir de las corrientes de agua de los ríos. Se ha utilizado desde
la antigüedad en los molinos de agua y en las norias para moler el grano, pero
actualmente se aprovecha para generar energía eléctrica, siendo una energía
limpia y renovable.
Las centrales hidroeléctricas constan de un
embalse que, mediante diques o presas, cierran un valle y permiten acumular el
agua en zonas montañosas y de pluviosidad elevada.
La masa de agua
se conduce por una tubería a las aspas de una turbina situada a pie de la presa
para poner en movimiento un generador eléctrico, aprovechando el desnivel de la
presa.
Así, la energía
potencial del agua debida a la altura y a su masa, se transforma en cinética,
que se convierte en mecánica en la turbina y, por último, en eléctrica en el
generador.
En nuestro país
existen más de 1000 centrales hidroeléctricas, la más potente es la de
Aldeadávila sobre el río Duero. En los últimos años se ha promovido la
construcción de minicentrales ya que
tienen una serie de ventajas: permiten satisfacer la demanda a pequeños núcleos
de población, su mantenimiento es más barato y, desde el punto de vista de
conservación de la naturaleza, tienen la ventaja de que no necesitan grandes
embalses que destruyen valles por inundación. Cataluña y Castilla-León son las
comunidades con mayor número de minicentrales.
Castilla-León
es la comunidad que tiene mayores perspectivas por sus condiciones
hidrográficas y orográficas, sobre todo en el tramo medio del río Duero, las
montañas de León y la vertiente norte de la Sierra de Gredos.
Inconvenientes
de las centrales hidroeléctricas:
-
Posible rotura de presas.
-
Fluctuaciones
en la producción, ya que depende de la disponibilidad de agua. En épocas de
sequía la producción disminuye, por lo que no se pueden hacer previsiones.
-
La construcción de embalses puede provocar:
.
Reducción de la biodiversidad.
.
Dificultad de emigración de los peces.
.
Cambios en la composición química del agua.
.
Eutrofización de los ríos.
.
Retención de arena provocando el retroceso de los deltas.
.
Inundación de tierras fértiles o espacios naturales provocando el
desplazamiento forzoso de sus habitantes y la desaparición del hábitat para un
gran número de seres vivos.
5.2. ENERGÍA
SOLAR
La energía solar
que recibe la Tierra
en 30 minutos equivale a la energía eléctrica que consume la humanidad en un
año.
La energía
solar se puede aprovechar mediante los siguientes sistemas:
ARQUITECTURA
SOLAR:
Mediante
técnica arquitectónica que permiten captar, almacenar y distribuir la energía
solar que incide en un edificio. Se consigue mediante dos técnicas:
-
Criterios pasivos (arquitectura solar pasiva):
Mediante métodos convencionales que favorecen al máximo la entrada y el
almacenamiento de la radiación solar como:
.
Aislamientos adecuados.
.
Orientación de la casa hacia el sur para aprovechar al máximo la radiación
solar debido a que los rayos inciden perpendicularmente.
.
Acristalamiento, lo que retiene el calor por efecto invernadero.
-
Criterios activos (arquitectura solar activa):
Generando energía a partir de la energía solar sin concentrarla para satisfacer
las necesidades de la vivienda:
.
Muros de inercia térmicos (Muros Trombe), que se basan en el efecto
invernadero. Este muro consta de una pared orientada al sur y protegida por una
superficie acristalada que capta la energía solar. En el muro se realizan unas
aberturas en la parte superior e inferior de la pared, se obtiene de esta
manera una termocirculación del aire: una vez caliente el aire de la cámara, su
menor densidad hace que se eleve acumulándose en la parte superior, pasa por el
orificio al interior de la vivienda cuyo aire frío, que se encuentra en la
parte más baja, pasa por el orificio inferior al interior de la cámara,
creándose de esta forma una circulación de aire tomando aire frío de la
habitación y devolviendo aire caliente.
APROVECHAMIENTO
TÉRMICO
Consiste en
captar la energía solar mediante unos aparatos llamados colectores, que
concentran la energía del sol y ésta es utilizada para calentar un fluido.
Dependiendo de la temperatura distinguimos:
-
Conversión a baja temperatura (menos de 90ºC ): Se obtiene
mediante colectores solares planos formados por una placa de color oscuro (que
capta la radiación solar y la convierte en calor) y por un circuito de tubos de
cobre por los que circula un fluido que se calienta (agua, aceite aire...) Todo
está recubierto por láminas de vidrio o plástico que inducen el efecto
invernadero en el colector. Se utiliza para
calefacción por suelo radiante, y obtención de agua caliente viviendas,
piscinas, hospitales,...
-
Conversión a media temperatura (80º-200º): Se realiza a través de
concentradores de radiación solar (cilindro-parabólicos, heliostatos o
parabólicos), que la reflejan sobre un depósito que contiene un fluido. Estos
colectores disponen de un sensor óptico y un servomotor que les permite girar
siguiendo el movimiento del Sol.
Se utiliza en procesos industriales como la
obtención de vapor, la desalación de agua marina o la esterilización.
-
Conversión a alta temperatura (superiores a 200ºC ): Se realiza en
las centrales térmicas solares que
captan y concentran la energía solar por medio de espejos colectores
(cilindro-parabólicos, heliostatos o parabólicos), que reflejan la radiación
hacia un receptor que absorbe y transmite el calor a un fluido (agua a presión,
aceite, metales líquidos). La energía térmica así conseguida se aprovecha para
producir vapor que alimenta un turboalternador, como en una central térmica
clásica. Las primeras plantas de este tipo se instalaron en California en los
años 80 y 90. En España, tras 25 años de investigación en la PSA de Almería, entrarán en
funcionamiento 7 centrales antes del 2010. Por cada 10 MW de potencia se
necesitan 20 Ha
de superficie.
-
Conversión fotovoltaica: Se transforma
directamente la energía solar en energía eléctrica, debido al efecto fotovoltaico, según el cual,
cuando la luz incide sobre un material semiconductor, provoca un movimiento de
electrones que da lugar a una diferencia
de potencial en sus extremos, y los convierte en generadores eléctricos. Se utilizan células fotovoltaicas de silicio con impurezas de boro y fósforo
montadas sobre paneles solares que captan la radiación solar y la transforman
en energía eléctrica.
Ventajas:
No genera contaminación ni
ruidos, sus efectos sobre el entrono son mínimos. Estas instalaciones requieren
un mantenimiento mínimo, son de instalación sencilla. La energía puede
utilizarse directamente o almacenarse en acumuladores para utilizarse fuera de
las horas de luz o días nublados. La energía así obtenida tiene numerosas
aplicaciones: desde el funcionamiento de relojes, calculadoras o satélites,
hasta el suministro de electricidad en viviendas. Esto es muy importante sobre
todo en viviendas aisladas y alejadas de la red de suministro que suelen ser
zonas de baja densidad de población y en terreno accidentado.
Inconvenientes:
Necesita mucho espacio para su instalación, genera impacto visual y su
rendimiento no es muy alto.
5.3. ENERGÍA
EÓLICA
Es la energía del viento. Desde
hace tiempo el ser humano ha aprovechado la energía eólica para la propulsión de las embarcaciones de
vela o en los molinos de viento para moler el grano.
En la actualidad se aprovecha
para producir energía eléctrica mediante unas máquinas llamadas aerogeneradores que se ponen en
movimiento por la acción del viento. Un aerogenerador está formado por una
torre en lo alto de la cual se instala un aeromotor con palas que giran en
torno a un eje horizontal conectado a un generador. El sistema es orientado por
un mecanismo automatizado hacia el viento para aumentar el rendimiento.
Existen aerogeneradores de baja,
media y alta potencia. Los de baja y media potencia se utilizan para
usos rurales, alejadas de la red de distribución eléctrica. Los aerogeneradores
de alta potencia se instalan formando parques eólicos. Para que las
instalaciones sean rentables, el viento debe tener una velocidad mínima de 5
m/s, ha de ser continuo, es decir, que sople de manera constante y no deben
existir turbulencias, lo que se consigue buscando emplazamientos elevados.
Ventajas: Es una energía inagotable, limpia y gratuita. Un
aerogenerador de 200 Kw. puede producir hasta 400.000 Kw. en un año que
equivale a la energía que generan 160 toneladas de carbón. Estas instalaciones
producen por tanto una importante reducción de la contaminación atmosférica.
Inconvenientes: Es dispersa, intermitente y aleatoria. Genera un
fuerte impacto visual y la muerte de aves por colisión.
Tras la hidroeléctrica es la
segunda fuente de energía renovable mundial. Europa produce el 75% del total
mundial con Alemania a la cabeza
En España, Galicia es la
comunidad con un mayor potencial de aprovechamiento de e. eólica, lo siguen el
valle del Ebro (Aragón), Andalucía (Estrecho de Gibraltar) y algunas zonas de
las islas Baleares y Canarias. Destacan el parque eólico de Tarifa (Cádiz) con
90 torres y con una potencia de 30 Mw.
5.4. ENERGÍA MAREOMOTRIZ
Utiliza la energía de la fuerza
de las mareas para producir e. eléctrica.
Las mareas son las variaciones
del nivel del mar debido a la atracción entre la Luna y el Sol sobre la Tierra.
La pleamar corresponde al
momento en el que el nivel del mar es máximo. La bajamar corresponde al
momento en el que el nivel del mar es mínimo.
Para que este tipo de energía sea
rentable debe existir:
-
Una gran diferencia de nivel del agua entre la pleamar
y la bajamar.
El relieve de la costa debe
permitir estas construcciones. Para la construcción de centrales mareomotrices
se cierra una bahía o estuario mediante un dique con compuertas. En ellas se
instalan turbinas conectadas a un alternador. Al subir la manera, el agua entra
en al zona cerrada o bahía y mueve las turbinas produciendo energía eléctrica.
Cuando baja la marea, el agua regresa al mar y vuelve a accionar las turbinas.
Este tipo de energía no está
técnicamente muy desarrollado. La primera central instalada fue la del estuario
del río Rance en Francia. El dique tiene 700 m de longitud, 24 de ancho y 15 de alto con
24 turbinas reversibles de 10 Mw. de potencia cada una.
También se intenta aprovechar la
energía generada por el moviendo de las olas, como en Santoña (Santander)
5.5. ENERGÍA GEOTÉRMICA
Es la energía que procede del
interior de la Tierra. La
temperatura de la Tierra
aumenta a mediad que profundizamos. A este aumento de temperatura se le
denomina gradiente geotérmico y es aproximadamente de 3 ºC cada 100 m . Sin embargo, existen
zonas donde se producen anomalías geotérmicas donde el gradiente geotérmico es
mayor, en estos lugares al energía sale al exterior.
En estas zonas se puede instalar
una central geotérmica, para ello es necesario:
-
Una fuente de calor situada a determinada profundidad.
Por encima de ella debe haber rocas permeables que contengan el agua que
permita su circulación y por encima de ellos se ha de encontrar una capa de
rocas impermeables que impida las pérdidas de agua por la parte superior.
-
El agua fría se
introduce o inyecta mediante unos tubos hasta la zona de alta temperatura (roca
permeable) donde se calienta, o bien se transforma en vapor y se extrae por
medio de bombas.
5.6. ENERGÍA DE LA BIOMASA
La biomasa es el conjunto de
compuestos orgánicos de origen animal y vegetal que contienen energía en sus
enlaces y que mediante una serie de procesos puede ser transformada para
obtener energía útil.
Durante siglos, la biomasa ha
sido utilizada como fuente de energía, ya que la leña era el recurso más
empleado para obtener calor. En algunos países pobres sigue siendo
imprescindible debido a la imposibilidad de acceder a otras fuentes de energía
por falta de recursos económicos.
Actualmente, la utilización de la
biomasa como fuente de energía tiene grandes perspectivas y un gran interés.
Como fuente de energía se utiliza:
-
Residuos agrícolas (rastrojos, paja), ganaderos
(estiércol) y forestales (ramas, hojas, cortezas, ...)
-
Residuos industriales: como industria de al
madera y del corcho, papeleras, azucareras, aceiteras, cárnicas vinícolas. Se
utilizan los residuos como la melaza, hollejos, huesos de aceituna, cáscaras de
frutos secos, serrines, virutas, despojos de carne, corchos,...
-
Residuos urbanos: como la fracción orgánica de
los residuos sólidos urbanos y los lodos de las aguas residuales.
-
Cultivos energéticos o plantaciones de vegetales
de rápido crecimiento para utilizarlos como combustible o bien para extraer de
los vegetales, aceites y otras sustancias que puedan utilizarse como
combustible. Las especies más utilizadas son cultivos tradicionales (de
cereales, remolacha, caña de azúcar, patata, eucaliptos, chopo) o algunas plantas
que crecen e suelos que no se pueden aprovechar para el cultivo (chumberas,
pitas, cardos,...)
Se utilizan dos métodos para
convertir la biomasa en energía:
-
Métodos termoquímicos: Esos métodos se basan en
al utilización del calor para la transformación de la biomasa. Son:
. Combustión:
Es la oxidación completa de la biomasa por el oxígeno del aire, liberándose
agua y gas carbónico. La energía calorífica que se obtiene se utiliza para
calefacciones domésticas o para producir vapor que mueve una turbina conectada
a un generador que produce energía eléctrica (electricidad en la industria).
. 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 (carboneras). Además de éste, se obtiene un gas pobre, mezcla de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno y de
hidrocarburos ligeros. Este gas de débil poder calorífico, puede utilizarse
para accionar motores, o para producir electricidad, o para mover vehículos. Una
variante de la pirolisis es la pirolisis flash, en al cuál, la temperatura se
eleva a 1000 ºC
en un corto espacio de tiempo consiguiéndose una gasificación casi total de la
biomasa. Ambos procesos se realizan en instalaciones denominadas gasógenos. El gas producido puede
utilizarse directamente como se indicaba antes, o bien, servir para la síntesis
de metanol, que podría perfectamente sustituir a las gasolinas en los motores
de explosión, este combustible obtenido se denomina carburol.
-
Métodos biológicos: Consiste en someter a la
biomasa a procesos de fermentación microbiana. Se distinguen dos tipos de
fermentaciones:
. Fermentación
alcohólica: Se emplea celulosa o almidón de los cereales, sometiendo estas dos
sustancias a una hidrólisis ácida
(hidrólisis en medio ácido). En la fermentación posterior, se obtiene alcohol etílico que recogido por
destilación, se puede utilizar como combustible, bien puro o mezclado con
gasolina (gasohol). Hay países como
Brasil, que con su excedencia en al producción de caña de azúcar, ha optado por
esta solución ante su déficit de petróleo.
. Fermentación
metanogénica: Consiste en la fermentación de la biomasa por bacterias, siempre
que sea rica en humedad. Se realiza en fermentadores donde la celulosa se
degrada dando un gas que contiene un 64% de metano y el resto de dióxido de
carbono (biogás). Su uso es similar
al del gas natural. Se utiliza para la producción de energía en las
explotaciones agrícolas, recuperando las deyecciones y camas del ganado, siendo
una forma de eliminar parte de los residuos agropecuarios. Además es una
técnica de gran interés para los países en vías de desarrollo. Así millones de
fermentadores son utilizados en la actualidad por familias campesinas de China,
autoabasteciéndose energéticamente.
El biodiésel es un combustible
líquido obtenido de aceites vegetales, usados o no, e incluso de grasas
animales. Tiene un alto valor ecológico, ya que emite el 55% menos de contaminantes que el gasóleo convencional.
La utilización de la biomasa
tiene una serie de ventajas:
-
Los biocombustibles son menos contaminantes que los
combustibles fósiles. Las emisiones de CO2 se consideran nulas
-
La utilización de los residuos animales y vegetales
reduciendo el impacto ambiental y sanitario que provoca la acumulación de esta
materia orgánica muerta.
-
Además de la transformación de estos residuos se
obtiene el compost, que se emplea en la agricultura como fertilizante.
En España, existen cultivos
energéticos de plantas herbáceas y árboles de rápido desarrollo. En Andalucía
es la comunidad donde más se está desarrollando, ya que la utilización del
orujo de la aceituna que se obtiene de la producción del aceite.
7. HACIA UN NUEVO SISTEMA ENERGÉTICO
En la actualidad, el sistema
energético mundial se caracteriza por el predominio de las energías no
renovables, la energía nuclear y, sobre todo, los combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural).
Su actual ritmo de explotación
plantea dos problemas:
- Su agotamiento en un futuro más o menos próximo. El futuro del petróleo
como fuente de energía es muy incierto, pues aunque se descubran nuevos
yacimientos, éstos serán menos asequibles que los descubiertos hasta ahora y su
extracción será más costosa y, por tanto, su precio será mayor.
- Los impactos ambientales debido a las emisiones de gases como CO2 y otros, que
producen graves problemas de contaminación y el efecto invernadero.
El nuevo sistema energético debe
orientarse en el sentido siguiente:
-
Fomentar la utilización de las fuentes de energía
renovables y potencialmente renovables y para ello se ha de ayudar a la
investigación para desarrollar nuevas tecnologías más baratas para que puedan
acceder a ellos el mayor número de personas.
-
Incrementar la eficacia energética, es decir,
obtener el máximo rendimiento de los aparatos que utilizan energía y evitar las
pérdidas de energía en forma de energía no útil.
-
Fomentar el ahorro energético tanto en el ámbito
doméstico como industrial y en el transporte.
. En el ámbito doméstico:
mediante la arquitectura bioclimática que diseñan los edificios teniendo en
cuenta el clima, utilizando superficies acristaladas, paredes y techos,
aislantes así como plantando árboles para que den sombra en verano como sistema
de refrigeración y la instalación de paneles solares. Estas mediadas permiten
ahorrar el 50% de la energía que se consume en una vivienda. Utilización de
electrodomésticos de bajo consumo,
bombillas halógenas que consumen un 70% menos de energía, etc.
. En el ámbito
industrial: desarrollando nuevos sistemas que permitan recuperar el calor
disipado en algunos procesos. Se suele utilizar en las centrales térmicas en
que el calor producido por el combustible además de producir electricidad se
utiliza para otros fines y también fomentando el reciclado de productos y la
utilización de residuos como combustible.
. En el
transporte: fomentando la utilización de transporte público (autobús, trenes,
tranvías,...) para ello se deben mejorar las redes de transporte.