ÍNDICE
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12. Sistemas energéticos. 13. Fuentes de energía no renovables. 1. Carbón. 2. Petróleo. 3. Gas natural. 4. Energía nuclear. 14. Impactos relacionados por las fuentes de energía no renovables. 15. Fuentes de energía renovables y potencialmente renovables. 1. Energía hidroeléctrica. 2. Energía solar. 3. Energía eólica. 4. Energía mareomotriz. 5. Energía de la biomasa. 16. Impactos relacionados con las fuentes de energía renovables y potencialmente renovables. 17. Hacia un nuevo sistema energético. Uso eficiente de la energía. |
1. ESQUEMAS
RECURSOS EN LA GEOSFERA.
RECURSOS Y RIESGOS DE LA GEOSFERA
3. RECURSOS MINEROS. INTRODUCCIÓN
Los minerales son sustancias naturales con una composición química determinada en estado sólido que forman la corteza terrestre. Los minerales se suelen clasificar según su composición química en sulfuros, óxidos, fosfatos, carbonatos, silicatos, etc.
Las rocas son agregados de uno o varios minerales. Las rocas se clasifican por su origen en magmáticas, metamórficas y sedimentarias.
Según la utilidad podemos distinguir dos grupos:
- Minerales y rocas no energéticos: Se emplean como materia prima para la fabricación de objetos y útiles diversos o para la construcción.
- Minerales y rocas energéticos: Se utilizan para la obtención de energía.
4. PRINCIPALES GRUPOS DE MINERALES Y ROCAS NO ENERGÉTICOS
Dentro de este grupo distinguimos tres grupos:
- Minerales metálicos: Son aquellos que utilizamos para extraer metales. El más importante en cantidad es el hierro que se utiliza para fabricar acero y otras aleaciones. Menos importantes Alumnio, Cobre, Plomo, Cinc, Estaño, Magnesio
- Metales preciosos: Oro, plata, platino
- Minerales no metálicos: Se obtienen diversas sustancias no metálicas, que se transforman para ser utilizadas posteriormente. Ej: la fluorita se utiliza para la fabricación del ácido fluorhídrico.
- Rocas industriales: Son aquellas que se utilizan directamente o después de sencillos procesos de preparación. Ej: el granito se utiliza generalmente en la construcción.
5. ORIGEN Y DISTRIBUCIÓN DE LOS MINERALES Y ROCAS NO ENERGÉTICOS. LOS YACIMIENTOS
La distribución de los minerales está determinada por el ciclo de las rocas y los procesos asociados a la tectónica de placas, que origina zonas donde se encuentran en cantidades mayores.
Cuando un mineral o roca se encuentra en cantidad suficiente para ser explotado obteniendo un buen rendimiento económico, hablamos de yacimientos. Las explotaciones de un yacimiento se denominan minas, las cuales pueden ser a cielo abierto si se encuentran en la superficie, o profundas, cuando están a varios metros de profundidad. Los yacimientos pueden originarse en el interior de la Tierra o en la superficie terrestre.
5.1. Yacimientos originados en el interior de la Tierra
Se forman como consecuencia de los procesos de la geodinámica interna (magmatismos y metamorfismos), donde las elevadas presiones y temperaturas que reinan en el interior de la Tierra, determinan su formación. Los principales yacimientos originados en el interior de la Tierra:
a) Yacimientos de concentración magmática: Se originan a partir de los magmas o materiales fundidos del interior de la Tierra. Cuando el magma asciende y se enfría en el interior de la Tierra se solidifica. Primero se solidifican los minerales con el punto de fusión más bajo. Dentro de este grupo destacamos los yacimientos de magnetita de Suecia, mineral que contiene hierro, y los yacimientos de cromita se Sudáfrica de donde se obtiene el cromo.
b) Yacimientos de sublimación: Se originan a partir de los gases de los volcanes. Al enfriarse cristalizan los gases en forma de minerales. Las fumarolas o puntos por donde se escapan los procedentes de las erupciones, son los lugares donde se suelen producir depósitos de minerales. Los yacimientos de pirita y calcopirita de las minas de Riotinto en
c) Yacimientos hidrotermales: Se forman a partir del agua procedente de las zonas magmáticas. Esta agua al disolver las rocas se va enriqueciendo de sales minerales. Cuando disminuye la temperatura y la presión del agua, precipitan las sustancias disueltas, y se forman depósitos de minerales. A este grupo pertenecen los yacimientos de cinabrio de Almadén en Ciudad Real que se utilizan para la extracción de mercurio.
d) Yacimientos de origen metamórfico: Las elevadas presiones y temperaturas a las que quedan sometidas las rocas en el interior de la Tierra provocan cambios en su composición química. Así los yacimientos de mármol se forman por el metamorfismo de la caliza. Los depósitos de mármol de Macael provincia de Almería.
e) Yacimientos neumatolíticos: Se producen cuando el magma o los gases y el agua que contienen sales disueltas, se introducen por las grietas de las rocas y al enfriarse se solidifica en ellas, de esta forma se obtiene un filón, que se define como una concentración de determinados minerales en una fractura o grieta. De este tipo son los yacimientos de Berilio, los de diamantes en Sudáfrica y la antigua Unión Soviética.
5.2. Yacimientos originados en la superficie terrestre
Se producen debido a los procesos de la geodinámica externa. Los materiales se disgregan por meteorización y los productos resultantes son transportados por los agentes externos agua o viento principalmente, que cuando pierden fuerza se depositan dando lugar a yacimientos. Se pueden diferenciar dos tipos:
a) Yacimientos residuales: Se originan como consecuencia de los procesos de meteorización de la roca madre (in situ). De este tipo son los yacimientos originados por la hidrólisis de las rocas, principalmente los silicatos, originando yacimientos de bauxita, que se utiliza para la extracción del aluminio y de limonita de donde se obtiene el hierro. Este proceso se denomina laterificación y da lugar a la acumulación de estos minerales sobre todo en zonas de clima cálidos y húmedo.
b) Yacimientos sedimentarios: Se originan como consecuencia del depósito de los materiales a distanciar más o menos grandes de al roca madre. Estos yacimientos se clasifican en función del proceso sedimentario en:
c) Yacimientos detríticos: Los fragmentos son transportados por el viento o agua y al perder fuerza los deposita en el fondo de la cuenca. Se depositan así los materiales sedimentarios (arenas, gravas) y minerales sedimentarios. Un ejemplo de yacimientos de este tipo son los placeres de metales como el oro y platino.
d)Yacimientos químicos o evaporíticos: Se forman en lagunas o mares interiores en los que al evaporarse el agua, se va saturando en sales minerales y se depositan. Primero precipitan las menos solubles y más tarde los de mayor solubilidad. Ejemplos de este tipo de yacimientos son las evaporitas (sal, yeso), como los yacimientos de sal en Suria (Barcelona).
Yacimientos bioquímicos y orgánicos: La sedimentación es una acumulación de restos de organismos (conchas, caparazones, esqueletos,...)
6. UTILIDAD DE LOS MINERALES Y ROCAS NO ENERGÉTICOS
Las utilizamos como materia prima en numerosas actividades humanas, por ello se consideran recursos:
Recurso: Es la cantidad total de minerales y rocas presentes en la corteza terrestre.
Reserva: Son aquellos minerales y rocas cuya explotación es posible mediante la tecnología disponible y que resulta rentable económicamente.
Si las condiciones son favorables, el recurso se considera producto de mercado, que se pueden utilizar para:
- La industria metalúrgica: Utiliza los materiales metálicos como materia prima para la fabricación de numerosos objetos.
- La industria química: Utiliza minerales metálicos y no metálicos para la fabricación de fertilizantes, insecticidas, funjicidas,...
- Industria de la construcción: Utiliza minerales no energéticos y rocas. Con ellas se construyen edificios y pavimentos de las vías de comunicación (carreteras). Para estas construcciones se necesitan cantidades muy elevadas de estos materiales. También se emplean como ornamentación, revestimiento, en la fabricación de vidrio y en la elaboración de cemento, ladrillos. Los más significativos son:
- Bloques de piedras: actualmente se utilizan para el recubrimiento de fachadas, pavimentos, en las cocinas y cuartos de baño.
- Rocalla: Es cualquier tipo de roca triturada. Se utiliza para construir el firme de las carreteras, vías de ferrocarril y para fabricar hormigón.
- Cemento: Mezcla de caliza y arcilla que se somete a temperatura de cocción de más de 1400 ºC para que pierda el agua y el CO2 y posteriormente se tritura. Al añadirle de nuevo agua, se convierte en una masa que se endurece y une a los materiales de construcción. Las fábricas de cemento o cementeros se suelen instalar en las inmediaciones de las canteras.
- Hormigón: Mezcla de cemento con arena o grava. A veces para aumentar su consistencia se añaden barras de hierro, con lo que se obtiene el hormigón armado.
- Yeso: Se obtiene al calcinar el yeso (roca) para que pierda agua y se convierte en un polvillo blanco que se mezcla con agua y se emplea como argamasa.
- Arcillas: Se emplean desde muy antiguo. Al principio moldeados y secados al sol (adobes, especie de ladrillos, sin cocer, hechos de paja y arcillas) y posteriormente cocidos. Actualmente se cuecen y se emplean para la fabricación de ladrillo, tejas, baldosas rústicas y se pueden vidriar para hacer baldosas o azulejos.
- Vidrio: Se fabrica derritiendo a 1700 ºC arena de cuarzo, sosa y cal, luego se enfría rápidamente.
- Áridos: Son las arenas y las gravas que se utilizan para la fabricación del hormigón y mortero o para pavimentación. Estos áridos junto con las arcillas son abundantes y se obtienen fácilmente de los depósitos de los cauces bajos de los ríos, por ello, son materiales de uso muy habitual.
- Gemas: Diamantes, rubíes, zafiros, esmeraldas, ...
- Materiales energéticos: Carbón, petróleo, gas natural, uranio.
- Materiales de transformación de hidrocarburos: Plásticos, disolventes, ...
España no posee grandes yacimientos en cuanto a su extensión, exceptuando las explotaciones de pirita de Ríotinto y los del cinabrio en Almadén (Ciudad Real) siendo el primer productor de mercurio.
El sector del carbón está en regresión, pero otros como la minería no energética y las rocas industriales realizan actividades importantes.
En cuanto a las rocas utilizadas en al construcción produce el 11% del total mundial sobre todo pizarra, granito, mármol, etc.
7. LAS EXPLOTACIONES MINERAS
En la explotación de los minerales en un yacimiento se diferencia:
En el caso de las rocas industriales, el concepto de mena y ganga carece de sentido, ya que no se explotan por sus componentes sino por otras propiedades como dureza, color, tenacidad, etc.
7.1. Viabilidad económica
Sobre la viabilidad económica de la extracción de un mineral intervienen factores variados como son:
Se distinguen tres tipos de explotaciones:
a) Explotaciones superficiales: Se realiza en zonas donde el mineral se encuentra a poca profundidad. Los costes de este tipo de explotación son relativamente bajos por lo que permite explotar yacimientos de mineral de poca concentración. Existen diferentes tipos de explotaciones superficiales:
b) Explotaciones subterráneas: Están formadas por un conjunto de perforaciones verticales, llamadas pozos y horizontales, llamadas galerías que siguen las capas del mineral en el subsuelo. Corresponden al tipo tradicional de mina. En las constricciones subterráneas son necesarios soportes para sujetar el techo de las galerías y pozos de ventilación para la renovación del aire en el interior de la mina.
- Mena: Es el mineral que se explota en un yacimiento, aquel que contiene el elemento que interesa, en la proporción que resulta rentable.
- Ganga: Es el mineral o roca que acompaña a la mena y que carece de valor o interés en esa explotación, aunque en algunos casos se aprovecha como producto secundario.
En el caso de las rocas industriales, el concepto de mena y ganga carece de sentido, ya que no se explotan por sus componentes sino por otras propiedades como dureza, color, tenacidad, etc.
7.1. Viabilidad económica
Sobre la viabilidad económica de la extracción de un mineral intervienen factores variados como son:
- El precio de mercado del material extraible.
- La estabilidad del precio de mercado.
- La concentración del mineral.
- La accesibilidad al yacimiento.
- La profundidad o modo de extracción.
- La cantidad de reservas que permitan un desarrollo minero.
- Medidas ambientales y de recuperación de la zona durante la actividad o al finalizar la misma.
Se distinguen tres tipos de explotaciones:
a) Explotaciones superficiales: Se realiza en zonas donde el mineral se encuentra a poca profundidad. Los costes de este tipo de explotación son relativamente bajos por lo que permite explotar yacimientos de mineral de poca concentración. Existen diferentes tipos de explotaciones superficiales:
- Canteras: Suele realizarse para la extracción de roca de utilización industrial. En este tipo de instalaciones se extraen las rocas de la vertiente de una montaña, cortándoles en bloques o desprendiéndolas mediante explosivos. El frente de avance de la explotación es vertical.
- Excavación: Se realiza cuando el mineral forma capas finas cerca de la superficie. Es similar a las canteras aunque sólo se utilizan explosivos para eliminar la capa de rocas que recubre el mineral. Son explotaciones poco profundas pero de gran extensión.
- Explotaciones a cielo abierto: Es útil para minerales distribuidos de manera desigual sobre el terreno. Los minerales se extraen por una gran abertura en forma de embudo que se excava en el terreno. Las laderas de esta abertura suelen estar escalonadas y a lo largo del borde de estos escalones se producen voladuras con explosivos que provocan el desprendimiento del mineral. Éste se deposita en el escalón inferior de donde es retirado.
- Excavación de áridos: Son explotaciones que se sitúan en los lugares donde se acumulan estos materiales de forma natural como lecho de los ríos, arenas de las playas material volcánico como lapilli, etc.
c) Perforaciones y sondeos: Son excavaciones verticales realizadas mediante grandes máquinas que perforan el terreno. Las más conocidas son las perforaciones que se utilizan para la extracción de minerales solubles como sales. En este caso se inyecta agua caliente en la perforación, que disuelve las sales y posteriormente mediante bombeo se recupera el agua con las sales disueltas.
7.3. Requerimientos básicos de una explotación minera
Toda explotación minera necesita una infraestructura construida básicamente por:
a) La maquinaria que se utiliza para la extracción del mineral.
b) Las vías de acceso y los vehículos de transporte del mineral.
c) Instalaciones para el tratamiento del mineral: separar la mena de la ganga. Para ello se recurre al lavado del mineral con agua o con líquido de diferente densidad.
d) Zona para la acumulación de los estériles, es decir, el material que se desecha.
e) Elementos para la ventilación, apuntalamiento, e iluminación de las galerías en caso de la minería subterránea.
Todos estos elementos hacen que las explotaciones mineras causen un gran impacto ambiental.
CUESTIONES
Minas e impactos ambientales Recursos geológicos Test Crucigrama Tipos de extracción minera Recursos geológicos
8. IMPACTOS Y RIESGOS DERIVADOS DE LAS EXPLOTACIONES MINERASLos principales impactos que se producen en las explotaciones mineras son:
- Impactos atmosféricos: Las explotaciones mineras contaminan el aire porque la extracción del mineral se realiza mediante máquinas o por voladura. Además la carga y el transporte de los materiales produce una gran cantidad de polvo en las zonas próximas a la explotación. El uso de máquinas utilizadas tanto en la extracción como en el transporte genera una gran cantidad de gases contaminantes, sobre todo óxidos de carbono, nitrógeno y azufre.
- Impactos edáficos: El suelo queda afectado por la instalación de las explotaciones mineras e incluso desaparece. Al desparecer del suelo la vegetación, se favorece la erosión. Además el suelo también se contamina por el agua que se utiliza en el proceso de lavado del mineral, ya que el agua utilizada arrastra elementos que contaminan el suelo cuando se vierten. Así son graves los efectos de los residuos que se generan en las explotaciones de aluminio, cobre, hierro.
- Impactos hidrológicos: Las explotaciones mineras repercuten en la calidad del agua en las zonas próximas a la explotación porque las aguas utilizadas en el lavado del mineral llevan contaminantes que pasan al agua superficial (provocando turbidez) como a las aguas subterráneas. Además los estériles contienen una cantidad considerable de contaminantes que al llover se infiltran con el agua y pueden contaminar los acuíferos. Cuando se extraen los áridos (en las explotaciones de áridos) se puede llegar con facilidad al nivel freático y provoca con frecuencia la contaminación de los acuíferos.
- Impactos morfológicos: El paisaje y el relieve queda afectado por las excavaciones, acumulación de estériles, creación de taludes, los cambios de pendiente, formación de oquedades. Las excavaciones subterráneas pueden provocar cuando se abandona la explotación, el hundimiento de grandes áreas (subsidencias), y la aparición de lagunas en estas zonas hundidas.
- Impactos visuales: Al comenzar la explotación desaparecen poblaciones vegetales y zonas de bosque, quedando la materia de la corteza al descubierto provocando un importante efecto visual en el paisaje. Del mismo modo las costumbres de la exploración, la acumulación de estériles, el trazado de vías de comunicación para el tránsito constituyen también otro impacto visual.
- Impacto acústico: Las explosiones generan una gran cantidad de ruido producido por la maquinaria que extrae el mineral, y por las explosiones provocadas por los volcanes y el tráfico de camiones de transporte así como la maquinaria que produce el tratamiento o transformación del mineral. minera también limita las actividades agrícolas y ganaderas de las zonas debido a la utilización del terreno y la contaminación de las aguas de riegos.
- Impactos socioeconómicos: Las minas originan cambios de tipo social y económico porque es una fuente de creación de empleos y estimula la actividad económica de la zona. Pero, por otro lado, se producen con frecuencia accidentes que causan víctimas mortales y, por tanto, un gran impacto social. También hay que destacar que las explotaciones mineras se encuentran, en muchos casos, en el Tercer Mundo, pero los minerales que se obtienen se transforman y utilizan en los países desarrollados o industrializados, por ello, muchos países pobres se ven obligados a sobreexplotar sus recursos naturales para subsistir sin que repercuta en ellos la riqueza que se obtiene en sus propios recursos.
9. RIESGOS LABORALES ASOCIADOS A LA MINERÍA
El riesgo laboral es la posibilidad de que una persona sufra un determinado daño en el ejercicio de su trabajo.
Los trabajos en las explotaciones mineras están considerados como duros y de un elevado nivel de riesgo, por ello, se consideran peligrosos. Los riesgos laborales en la minería se derivan de al manipulación de la maquinaria y de las condiciones del entorno. Entre los riesgos más frecuentes están:
Los relacionados con el ambiente atmosférico del lugar donde se trabaja:
a) Ventilación insuficiente y, por tanto, niveles bajos de oxígeno y concentración de gases tóxicos como gases de nitrógeno, azufre, carbono, así como polvo y humos de la extracción. Los que contienen sílice que produce la silicosis, frecuente entre los mineros que trabajan en las minas de carbón, plomo y mercurio. La enfermedad produce dificultades respiratorias que pueden llegar a desencadenar insuficiencia respiratoria. Para evitar la silicosis se toman medidas preventivas como la utilización de mascarillas que impiden la inhalación de polvo, también hacerse radiografía de tórax con frecuencia para detectar la enfermedad en fase temprana.
b) Relaciones con explosiones y voladuras: La formación de bolsas de gas grisúes, un gas constituido principalmente por metano que puede quedar formando bolsas principalmente en los yacimientos de carbón y que al mezclarse con el aire explota provocando el hundimiento de las galerías y pozos.
c) Relaciones con la maquinaria y la estructura de las explotaciones: Desprendimientos y derrumbamientos de muros, galerías, pozos y por fallos en la construcción o en los apuntalamientos. Errores en el funcionamiento o manipulación de los útiles y maquinaria como excavadoras, camiones, cintas transportadoras, etc.
10. RECUPERACIÓN DE LAS ZONAS AFECTADAS POR EXTRACCIONES
Las explotaciones mineras dejan una huella en el paisaje, y al ser abandonadas quedan grandes áreas desoladas e inutilizables para usos posteriores.
La legislación actual obliga a las compañías mineras a restaurar las zonas afectadas y, por tanto, tienen que diseñar planes para asegurar la recuperación del entorno. Esta recuperación del entorno es muy costosa y, por tanto, ha de tenerse en cuenta a la hora de valorar la rentabilidad de las explotaciones mineras. Entre las medidas que se toman:
- El diseño de la explotación debe realizarse para reducir al máximo los impactos acústicos y visuales. Para ello la explotación debe ser en forma de tronco de cono. Además, es conveniente colocar pantallas de protección acústica y visual, como pueden ser hileras de árboles, y silenciadores en la maquinaria.
- Evitar los vertidos a las corrientes de agua próximas y los acuíferos.
- Rellenar las fosas con estériles o con escombros siempre que no sean contaminantes. Los materiales utilizados deben tener parámetros hidráulicos (permeabilidad y porosidad) semejantes al original para que se restablezca la hidrología del terreno.
- Eliminar las instalaciones no útiles y realizar reforestaciones con especies autóctonas.
- Utilizar la explotación para otros usos como la instalación en estas zonas, áreas deportivas o industriales o vertederos. Las canteras abandonadas son muy apropiadas para la construcción de auditorios o teatros al aire libre. Cuando en la excavación de áridos se llega al nivel freático se pueden crear lagos como zonas recreativas.
ANIMACIONES
11. LOS RECURSOS ENERGÉTICOS. 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.
12. 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.
- 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.
13. 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:
13.1. Combustibles fósiles:
e 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.
ANIMACIONES
Elementos radiactivos: Se encuentran en la corteza terrestre formando parte de algunos minerales. Ej: pecblenda que contiene uranio.
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13.1.1. 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:
Centrales térmicas de gas de ciclo combinado
Convierten en energía eléctrica hasta el 60% de la energía química del gas (frente al 35% de las convencionales)
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).
Tipo
|
% de C
|
Poder calorífico
MJ/kg | |
| Turba |
60
|
6 - 13
| Pardo o negro. |
| Lignito |
65 - 75
|
8 - 18
| Pardo a negro. |
| Hulla |
74 - 84
|
22 - 35
| Grisáceo |
| Antracita |
15 - 18
|
23 - 38
| Negro, duro y brillante |
- 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.
- 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.
Centrales térmicas de gas de ciclo combinado
Convierten en energía eléctrica hasta el 60% de la energía química del gas (frente al 35% de las convencionales)
Combinan una turbina de gas y una turbina de vapor con los gases calientes generados en la turbina de gas.
El combustible suele ser gas natural aunque se puede emprear combustibles líquidos o incluos carbón tratado que puede emplearse en una turbina de gas
Ventajas e inconvenientes
Las centrales de ciclo combinado tiene las ventajas de las térmicas convencionales más ...
Mayor rendimiento
Menores emisiones de CO2
0,5 kg/kWh producido frente a más de 1 kg/kWh de las de carbón
Los inconvenientes son los mismos que las centrales convencionales aunque emiten menos CO2 y el gas suele contener menos componentes contaminantes que el carbón y el fueloil.
Usos
Se está llevando a cabo en muchos paises una sustitución de centrales de carbón o fueloil por ciclo combinado.
Los derechos de emisión de CO2 propician estos cambios
En España hay una sobreinstalación de centrales de este tipo porque no se ha cubierto la demanda prevista
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
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.
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13.1.2. 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.
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.
13.1.3. 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.
ANIMACIONES
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,…).
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.
13.1.4. Futuro de los combustibles fósiles
Producto Principales reservas Petróleo
Europa
China
Japón
India
15%
8%
6%
3%
Rusia
Estados Unidos
China
Norte de África
12%
11%
5%
5%
Venezuela
Canadá
Rusia
Nigeria
20%
11%
5%
2%Reservas de petróleo
Gas
Europa
Rusia
Oriente medio
Japón
China
15%
11%
8%3%
3%
Rusia
Europa
Norte de África
Canada
China
20%
5%
5%
4%
3%
Rusia
Turkmekistan
Estados Unidos
Venezuela
18%
9%
5%
3%
Carbón
Estados Unidos
Europa
India
12%
12%
10%
Estados Unidos
India
Europa
Australia
12%
8%
7%
6%
Rusia
China
India
Australia
14%
11%
8%
7%
Es un problema geoestratégico de primer orden.
Causa conflictos internacionales importantes, manifiestos o encubiertos
Una estrategia fundamental para los países importadores es intentar diversificar sus vías y origen de los suministros.
En muchos casos se mantienen reservas de combustibles (petróleo o gas) o se mantienen abiertas minas de carbón no rentables para prevenir falta de suministros.
Los precios del petróleo y gas oscilan de manera importante con las condiciones políticas y económicas
Ver actuales fluctuaciones del precio del petróleo
Evolución del consumo de combustibles fósiles
El consumo de combustibles fósiles ha ido aumentando de manera constante con pocos altibajos desde el comienzo de la revolución industrial
Primero carbón con máquina de vapor que consumía carbón
Luego con derivados del petróleo para motores de combustión interna
Actualmente continuamos cos el cosumo de petróleo para locomoción y utilizamo carbón y gas natural para generar electricidad
13.1.5. ENERGÍA NUCLEAR
Se obtiene de los elementos radiactivos que liberan energía a partir de las reacciones de fisión o de fusión.
123.1.5.1. 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.
Una estrategia fundamental para los países importadores es intentar diversificar sus vías y origen de los suministros.
En muchos casos se mantienen reservas de combustibles (petróleo o gas) o se mantienen abiertas minas de carbón no rentables para prevenir falta de suministros.
Los precios del petróleo y gas oscilan de manera importante con las condiciones políticas y económicas
Ver actuales fluctuaciones del precio del petróleo
Evolución del consumo de combustibles fósiles
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El consumo de combustibles fósiles ha ido aumentando de manera constante con pocos altibajos desde el comienzo de la revolución industrial
Primero carbón con máquina de vapor que consumía carbón
Luego con derivados del petróleo para motores de combustión interna
Actualmente continuamos cos el cosumo de petróleo para locomoción y utilizamo carbón y gas natural para generar electricidad
Este ritmo de crecimiento no puede continuar por
- Producción de gases invernadero que provocan el calentamiento de la atmósfera
- Emisiones de gases contaminantes. Especialmente tráfico en ciudades
- Agotamineto de recursos, especialmente petróleo
(Las nuevas técnicas de fracking han aumentado considerablemente las reservas de gas natural)
Combustible Gas Incertidumbre muy grande sobre reservas Petróleo Incertidumbre grande Carbón
Las fuentes de energía deben cambiar radicalmente en los próximos años
No está totalmente claro el ritmo ni el tipo de sustitución
Abajo se muestra una posiuble evolución del consumo energético
13.1.5. ENERGÍA NUCLEAR
Se obtiene de los elementos radiactivos que liberan energía a partir de las reacciones de fisión o de fusión.
123.1.5.1. 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.
Un camión cargado de combustible nuclear equivale a un petrolero de 300.000 t de petróleo
Inconvenientes
(MJ/Kg)Madera Carbón Petróleo Gas natural Uranio
En reactores de agua ligera
- 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.
Tras fusionarse el material nuclear genera una serie de productos variados algunos radioactivos y otros no pero los radioactivos producidos contaminan el material con el que han entrado en contacto.
Estos residuao puede reciclarse en parte para generar nuevo material utilizable en las centrales pero su tratamiento es peligroso por ser altamente radioactivas. Especialmente el transporte
Existen centrales nucleares de diseño especial que pueden reprocesar parte de estos residuos .
Se utilice o no este material, finalmente se generan residuos radiactivos que hay que almacenar durante miles de años.
El desmantelamiento de las centrales, una vez cumplida su vida útil, genera también miles de toneladas de residuos contaminados que deben aislarse
El alamacenaje definitivo presenta problemas pues debe construirse un cementerio de desechos nucleares que:
- Sea una estructura geológicamente estable durante miles de años
- Ausencia de corrientes de agua subterránea que puedan arrastrar los materiales radioactivos
- Esté alejada de zonas pobladas por el riesgo de escape radioactivo (muy improbable pero de gran impacto)
El procesado de los residuos es el siguiente:
La ausencia de cementerios nucleares definitivos hace que muchas centrales acumulen grandes cantidades de residuos radiactivos.
- Se almacenan en las propias centrales en piscinas para evitar fugas
- Se sellan en barriles con hormigón
- Se trasladan a los cementerios
En algunos casos han de almacenarse en otras centrales al estar saturadas las productoras
13.1.5.2. 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.
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)
Estado actual y futuro previsible de la energía nuclear
En Francia se está construyendo el primer reactor termonuclear experimental (Proyecto ITER)
Estado actual y futuro previsible de la energía nuclear
El futuro de la energía nuclear es controvertido
Los mayores problemas son la seguridad y el almacenamiento de residuos de larga actividad durante largos periodos de tiempo.
Ha habido dos accidentes muy graves que han frenado la construcción de centrales nucleares: Chernobil y Fukushima precisamente cuando determinados países optaban por la opción nuclear, y muchos accidentes menores.
 |
La mayor parte de Europa tiene paralizado el desarrollo nuclear, lo mismo que Estados Unidos. En Japón se contempla su desmantelamineto.ANIMACIONES
los países en desarrollo, en cambio sigue activa la opción nuclear, espacialmente e países con escasos recursos energáticos (China, India...
LUZ ELÉCTRICA
CUESTIONES
Energías no renovables
14. 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.
14.1. 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.
Es un indicador del uso del agua que mide el uso de agua dulce utilizada en la producción de bienes y servicios
Huella hídrica Verde. 74%. Ríos, lagos y aguas subterráneas
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.
Huella hídrica Verde. 74%. Ríos, lagos y aguas subterráneas
Huella hídrica Azul. 11%. Agua de lluvia
Huella hídrica Gris. 15%. Aguas contaminada
Inconvenientes de las centrales hidroeléctricas:
Huella hídrica Gris. 15%. Aguas contaminada
- 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.
14.2. 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 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:
14.2.1. 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.
- 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.
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:
Inconvenientes:
Necesita mucho espacio para su instalación, genera impacto visual y su rendimiento no es muy alto.
Uso doméstico
El uso más generalizado consiste en utilizar colectores solares planos para calentar agua.
Este agua se utiliza para calefacción o agua corriente
Tubos oscuros cubiertos de material plástico o video que produzca efecto invernadero
Un fluído (agua, aceite, aire) trasporta el calor al interior de la vivienda
Rinden agua caliente hasta 90ºC lo que reduce el consumo energético de los hogares
Existen otros posibles usos variados como
Calefactores para piscinas
Se utilizan colectores planos que pueden ser incluso sin cubierta
Calientan el agua de piscinas para au,entar su uso
Interesante en piscinas cubiertas
Cocina solar
Consiste en un colector parabólico que enfoca los rayos solares al recipiente donde se va a cocinar
Son útiles es lugares con falta de otras fuentes de energía.
Disminuye el uso de madera y la contaminación
Uso agrícola
Invernaderos utilizados desde hace mucho tiempo.
Material transparente a la luz pero que no deja escapar la radiación infrarroja
Muy diversos en dimensiones y materales empleados
También se utilizan calor procedente del sol para:
Secado de muchos productos agrícolas como grano, frutas, flores...
Se realiza por flujo de aire caliente
Uso industrial
Tiene un uso muy variado. Destacan
Calor para procesos industriales
Son de tipo muy variado. En general requieren sistemas de baja o media temperatura
Evaporación de agua en minería
Calentamiento de aire para secado de productos industrilares
Seado de madera
Generación de electricidad
Se requieren temperaturas elevadas, generalemente por encinma de los 500ºC para que sea eficiente la producción eléctrica mediante turbinas de vapor o de gas
Por ello se necesita concentrar la luz solar mediante diverso procesos.
El calor generado puede ser almacenarse siendo un medio eficiente y sencillo de almacenamiento de energía. Mucho más barato que en forma de electricidad
El método más empleado es el de sal fundida en grandes depósitos aislados. También se puede almacenar en vapor presurizado (poco tiempo) o en grafito
14.2.2.1. Electricidad termosolar
Conducto parabólico en línea
Espejos parabólicos calientan un tubo cuyo fluido puede alcanzar 500ºC
El tubo puede estar aislado al vacío para evitar pérdidas por convección
Están orientados en dirección N-S y pienen mecanismos para seguir el sol
Los fluidos más empleados son sal fundida, aceite y vapor a presión
Torres
Espejos moviles reflejan la luz solar y la dirigen hacia un punto en una torre.
logran temperaturas muy altas
Calienta sal fundida a unos 540 ºC
La sal sa almacena caliente en la base y puede ser bombeada a una turbina eléctrica
Tiene la ventaja general más temperatura lo que significa mayor rendimineto en generación y más barato el almacenamiento y de no necesitar superficies planas
Tiene el inconveniente de que cada espejo debe tener un mecanismo que lo enfoque a la torre fija
Disco
Gran receptor parabólico movil que concentra la luz en un foco.
El foco lleva acoplado un motor Stirling que puede producir electricidad
Inconvenientes mantenimiento, peso del motor y que deben ser dirigidas
Ventajas de las centrales termosolares
Usan energía renovable
No contaminate una vez instalada
Mayor producción en periodos de mayor consumo; de día
Cierta independencia de hora del día si se utilizan acumuladores de calor
Inconvenientes
Espacio utilizado
Impacto paisajístico
uso de agua como refrigerante en problema en zonas desérticas
Estado actual y futuro previsible
Rentable en sitios con gran iradiación solar
Utilización actual sobre todo en uso doméstico
En crecimiento
Más importante en china. Luego Japón Tuquía Alemania y porcentualemente en países como Israel o chipre
En la unión europea no muy iportante. Sobre todo Alemania, Austria Grecia y España
14.2.2.2. Energía solar fotovoltaica
Consiste en aprovechar la luz solar para generar directamente energía eléctrica
Se basa en materiales compuestos que transforman directamente la luz en electricidad
Se construyen en cálulas planas llamadas células fotovoltáicas montadas en paneles
Fabricación cara y rendimiento no muy alto
Se avanza en diseños de mayor rentabilidad
La energía solar fotovoltaica es la que presenta mayor densidad energética de las renovables: unos 170 W/m2 como promedio terrestre
En un principio se utilizaron como fuente de energía en vehículos espaciales.
Según fueron bajando el precio de los paneles fueron teniendo más usos: boyas marinas, Luego en aparatos con poco cosumo energético.
Actualmente son rentables en grandes centrales de paneles solares en lugares soleados
Paneles
Los paneles solares han ido cambiando de tecnología bajando el precio y aumnetando prestaciones pero siguen siendo poco eficientes sobre todo los más económicos
Hay cuatro tipos básicos según su eficiencia y precio
Para aumentar la energía captada se recurre en ocasiones a seguidores solares y a la concentración de radiación solar por materiales reflectantes o refractantes y segidores solares precisos
Usos
Ventajas de la energía solar fotovoltáica
Renovable
No contaminante una vez instalado el panel solar
No requiere a penas mantenimiento
Sencillo. En muchas ocasiones ni siquiera tienen partes móviles, en otros diseños siguen el sol
Los paneles son muy duraderos: Vida media de 30 años o más
Produce más energía en momentos de mayor demanda
Reduce emisiones de CO2
Reduce consumo de agua de centrales termicas o nucleares
Inconvenientes
Precio
Bajo rendimiento
Estacionalidad
Uso del suelo
No todos los lugares son aptos para su localización
Estado actual y futuro previsible
Muy poco iomportante a nivel global actualmente 0,85% a nivel mundial en 2014
Muy rápido creciento doblándose la producción aproximadamente cada 2 años
Se supone que debería ser la fuente principal de energía a medio plazo
Es importante en algunos países européos sobre todo Alemania donde hay más de un millon de pequeños sistemas fotovoltáicos en edificios e Italia y en menor medida en España y Francia
También importante ne China, Japón y algunos estados del sur de Estados Unidos
En España supone un 2,9 % de la producción energética eléctrica de España en 2011
Rápido crecimiento hasta 2008 y más lento en la actualidad.
Es responsable de los cambios de ritmo son las políticas energéticas
ANIMACIONES
Uso doméstico
El uso más generalizado consiste en utilizar colectores solares planos para calentar agua.
Este agua se utiliza para calefacción o agua corriente
Tubos oscuros cubiertos de material plástico o video que produzca efecto invernadero
Un fluído (agua, aceite, aire) trasporta el calor al interior de la vivienda
Rinden agua caliente hasta 90ºC lo que reduce el consumo energético de los hogares
Existen otros posibles usos variados como
Calefactores para piscinas
Se utilizan colectores planos que pueden ser incluso sin cubierta
Calientan el agua de piscinas para au,entar su uso
Interesante en piscinas cubiertas
Cocina solar
Consiste en un colector parabólico que enfoca los rayos solares al recipiente donde se va a cocinar
Son útiles es lugares con falta de otras fuentes de energía.
Disminuye el uso de madera y la contaminación
Uso agrícola
Invernaderos utilizados desde hace mucho tiempo.
Material transparente a la luz pero que no deja escapar la radiación infrarroja
Muy diversos en dimensiones y materales empleados
También se utilizan calor procedente del sol para:
Secado de muchos productos agrícolas como grano, frutas, flores...
Se realiza por flujo de aire caliente
Uso industrial
Tiene un uso muy variado. Destacan
Calor para procesos industriales
Son de tipo muy variado. En general requieren sistemas de baja o media temperatura
Evaporación de agua en minería
Calentamiento de aire para secado de productos industrilares
Seado de madera
Generación de electricidad
Se requieren temperaturas elevadas, generalemente por encinma de los 500ºC para que sea eficiente la producción eléctrica mediante turbinas de vapor o de gas
Por ello se necesita concentrar la luz solar mediante diverso procesos.
El calor generado puede ser almacenarse siendo un medio eficiente y sencillo de almacenamiento de energía. Mucho más barato que en forma de electricidad
El método más empleado es el de sal fundida en grandes depósitos aislados. También se puede almacenar en vapor presurizado (poco tiempo) o en grafito
14.2.2.1. Electricidad termosolar
Conducto parabólico en línea
Espejos parabólicos calientan un tubo cuyo fluido puede alcanzar 500ºC
El tubo puede estar aislado al vacío para evitar pérdidas por convección
Están orientados en dirección N-S y pienen mecanismos para seguir el sol
Los fluidos más empleados son sal fundida, aceite y vapor a presión
Torres
Espejos moviles reflejan la luz solar y la dirigen hacia un punto en una torre.
logran temperaturas muy altas
Calienta sal fundida a unos 540 ºC
La sal sa almacena caliente en la base y puede ser bombeada a una turbina eléctrica
Tiene la ventaja general más temperatura lo que significa mayor rendimineto en generación y más barato el almacenamiento y de no necesitar superficies planas
Tiene el inconveniente de que cada espejo debe tener un mecanismo que lo enfoque a la torre fija
Disco
Gran receptor parabólico movil que concentra la luz en un foco.
El foco lleva acoplado un motor Stirling que puede producir electricidad
Inconvenientes mantenimiento, peso del motor y que deben ser dirigidas
Ventajas de las centrales termosolares
Usan energía renovable
No contaminate una vez instalada
Mayor producción en periodos de mayor consumo; de día
Cierta independencia de hora del día si se utilizan acumuladores de calor
Inconvenientes
Espacio utilizado
Impacto paisajístico
uso de agua como refrigerante en problema en zonas desérticas
Estado actual y futuro previsible
Rentable en sitios con gran iradiación solar
Utilización actual sobre todo en uso doméstico
En crecimiento
Más importante en china. Luego Japón Tuquía Alemania y porcentualemente en países como Israel o chipre
En la unión europea no muy iportante. Sobre todo Alemania, Austria Grecia y España
14.2.2.2. Energía solar fotovoltaica
Consiste en aprovechar la luz solar para generar directamente energía eléctrica
Se basa en materiales compuestos que transforman directamente la luz en electricidad
Se construyen en cálulas planas llamadas células fotovoltáicas montadas en paneles
Fabricación cara y rendimiento no muy alto
Se avanza en diseños de mayor rentabilidad
La energía solar fotovoltaica es la que presenta mayor densidad energética de las renovables: unos 170 W/m2 como promedio terrestre
En un principio se utilizaron como fuente de energía en vehículos espaciales.
Según fueron bajando el precio de los paneles fueron teniendo más usos: boyas marinas, Luego en aparatos con poco cosumo energético.
Actualmente son rentables en grandes centrales de paneles solares en lugares soleados
Paneles
Los paneles solares han ido cambiando de tecnología bajando el precio y aumnetando prestaciones pero siguen siendo poco eficientes sobre todo los más económicos
Hay cuatro tipos básicos según su eficiencia y precio
- Silicio amorfo con una eficiencia del 6% - Baratas
- Silicio monocristalino o policristalino con una eficiencia actual de 14-22% - Más caras
- Células multiunión con eficiencias sobre el 45% muy caras
- Células de capa fina. De reciente desarrollo. Semejantes en rendimineto a las cristalinas pero más baratas
Para aumentar la energía captada se recurre en ocasiones a seguidores solares y a la concentración de radiación solar por materiales reflectantes o refractantes y segidores solares precisos
Usos
- Estaciones de telecomunicaiones aisladas. Telefonía, repetidores
- Sistemas de comunicación de emergencia
- Señalización y balizado terrestre y marino
- Estaciones meteorológicas y sistemas de medidas medioambientales. Estaciones de aforo y calidad del agua sistemas de vigilancia ambiental
- Pequeños dispositivos aislados de poco consumo: Calculadoras, relojes
- Lámparas solares
- Uso doméstico en zonas aisladas. Zonas rurales, montañosas
- Bombeo en zonas aisladas
- Desaladoras
- Disminución de consumo de generadores eléctricos de gasoil en zonas aisladas
- Recarga de vehiculos eléctricos
- Complemento para la energía eléctrica de edificios. Situados en tejados
- Centrales eléctricas con conexión a la red
Ventajas de la energía solar fotovoltáica
Renovable
No contaminante una vez instalado el panel solar
No requiere a penas mantenimiento
Sencillo. En muchas ocasiones ni siquiera tienen partes móviles, en otros diseños siguen el sol
Los paneles son muy duraderos: Vida media de 30 años o más
Produce más energía en momentos de mayor demanda
Reduce emisiones de CO2
Reduce consumo de agua de centrales termicas o nucleares
Inconvenientes
Precio
Bajo rendimiento
Estacionalidad
Uso del suelo
No todos los lugares son aptos para su localización
Estado actual y futuro previsible
Muy poco iomportante a nivel global actualmente 0,85% a nivel mundial en 2014
Muy rápido creciento doblándose la producción aproximadamente cada 2 años
Se supone que debería ser la fuente principal de energía a medio plazo
Es importante en algunos países européos sobre todo Alemania donde hay más de un millon de pequeños sistemas fotovoltáicos en edificios e Italia y en menor medida en España y Francia
También importante ne China, Japón y algunos estados del sur de Estados Unidos
En España supone un 2,9 % de la producción energética eléctrica de España en 2011
Rápido crecimiento hasta 2008 y más lento en la actualidad.
Es responsable de los cambios de ritmo son las políticas energéticas
ANIMACIONES
14.3. 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:
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
Estado actual y futuro previsible
Es un tipo de producción eléctrico muy competitivo con otras fuentes si los parque eólico se sitúan en los lugares adecuados
Tiene muchos lugares adecuados por situar nuevos parque eólicos.
Precio actual de producción menor de 1 cen$/kWh unos 5-6 centimos si se considera la amortización de la construcción
Supone un 3% de la electricidad a nivel mundial en 2011
Muy rápido crecimiento aproximadamente un 20% anual
Importante sobre todos en Europa (35% de la energía eólica producida), China(30%) y Estados Unidos (20%).
Por países Estados Unidos, China, Alemania, España, India, Reino Unido
Muy rápido crecimiento en China
Tras la hidroeléctrica es la segunda fuente de energía renovable mundial. Europa produce el 75% del total mundial con Alemania a la cabeza
Estado actual y futuro previsible
Es un tipo de producción eléctrico muy competitivo con otras fuentes si los parque eólico se sitúan en los lugares adecuados
Tiene muchos lugares adecuados por situar nuevos parque eólicos.
Precio actual de producción menor de 1 cen$/kWh unos 5-6 centimos si se considera la amortización de la construcción
Supone un 3% de la electricidad a nivel mundial en 2011
Muy rápido crecimiento aproximadamente un 20% anual
Importante sobre todos en Europa (35% de la energía eólica producida), China(30%) y Estados Unidos (20%).
Por países Estados Unidos, China, Alemania, España, India, Reino Unido
Muy rápido crecimiento en China
En muchos países aún sin desarrollar
España (21% de energía eléctrica en 2013)
Supone un 8% de la producción energética eléctrica actual de España en rápido aumento
Los lugares muy productivos en continentes (zonas de cumbres montañosas) están ya explotados en España
Los mares, que son los lugares con más viento, aún por explotar
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.
España (21% de energía eléctrica en 2013)
Supone un 8% de la producción energética eléctrica actual de España en rápido aumento
Los lugares muy productivos en continentes (zonas de cumbres montañosas) están ya explotados en España
Los mares, que son los lugares con más viento, aún por explotar
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.
ANIMACIONES
14.4. 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)
Ventajas de la energía mareomotriz
Renovable sin contaminación
Previsible y estable
Sin residuos
Inconvenientes
Transporte de la energía eléctrica es complejo
Escasez de lugares adecuados
Navegabilidad
Cambios en dinámica costera, especialmente en presas
Estado actual y futuro previsible
No es una fuente energética actual importante
Hay pocas centrales
ANIMACIONES
14.5. ENERGÍA POR OLEAJE
Las olas son ondulaciones de la superficie marina
De ellas puede obtenerse energía
La energía obtenida de las olas depende de la frecuencia y de la amplitud de las olas
Las mayores amplitudes se producen en zonas expuestas de altas latitudes por la mayor fuerza del viento.
Las zonas más adecuadas con la tecnología actual son las situadas entre 40 y 100 m de profundidad
Existen varios modelos para obtener energía de las olas. En estrudio o producción;
Flotadores anclados al fondo
Se encuentran sujetos al fondo mediante un anclaje o un peso sumergido.
Dispositivos móviles articulados
Consisten en aparatos flotantes de partes articuladas que obtiene energía del movimiento relativo entre estas partes. Siguen el movimiento de las olas y actúan sobre un generador
Dispositivos de columna de agua oscilante
Suelen ubicarse en la costa.
Tienen una oarte ineferior sumergida y la superior contiene una cámara de aire. El aire se desplaza por la columna de agua generando movimiento en una turbina ubicada en la parte alta del dispositivo
Boyas unidas brazo el cual acciona un generador en un mástil
Existen muchos más modelos en estudio, diseños, ensayo o producción
Ventajas de esta energía
Renovable sin contaminación
Abundante en algunas costas
Bastante previsible
Inconvenientes
- Transporte de la energía eléctrica es complejo
- No muy constante
- Navegabilidad
- Impacto visual
- Modificación dinámica costera
- Generalmente inversiones importante y largo plazo de maortización
- Dificultad de trasmitir una energía muy variable en intensidad
Estado actual y futuro previsible
No es una fuente energética actual importante aunque tiene bastantes posibilidades
En estudio numerosos modelos
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14.6. 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.
ANIMACIONES
14.7. 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,....).
- 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:
ANIMACIONES
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.
15. 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:
16. OTROS CONTENIDOS
Necesidades energéticas y minerales
Recursos energéticos
Recursos minerales y energéticos
Recursos. Tipos
Recursos energéticos 2
Centrales eléctricas
Centrales térmicas
CTs de ciclo combinado
Centrales nucleares
Centrales hidroeléctricas
Centrales solares
Parques eólicos
Centrales de biomasa
17. PRÁCTICAS
Encuesta de la energía
Encuesta del agua
Encuesta de residuos y materiales
Encuesta del transporte
18. ACTIVIDADES
Cuestiones PAU
Cuestiones PAU y solucionesAutoevaluación
Rocas
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.
16. OTROS CONTENIDOS
Necesidades energéticas y minerales
Recursos energéticos
Recursos minerales y energéticos
Recursos. Tipos
Recursos energéticos 2
Centrales eléctricas
Centrales térmicas
CTs de ciclo combinado
Centrales nucleares
Centrales hidroeléctricas
Centrales solares
Parques eólicos
Centrales de biomasa
17. PRÁCTICAS
Encuesta de la energía
Encuesta del agua
Encuesta de residuos y materiales
Encuesta del transporte
18. ACTIVIDADES
Cuestiones PAU
Cuestiones PAU y solucionesAutoevaluación
Empareja las columnas (energías)
Verdadero o falso (energías)
Juego del ahorcado (minerales y rocas)
MineralesRocas
