ENERGÍA ELÉCTRICA

Paula Mantilla Serna

¿QUE ES LA ENERGÍA ELECTRICA? Encender un ordenador, iluminar nuestra casa o mantener frescos los alimentos

de nuestro frigorífico, son acciones cotidianas que las podemos hacer gracias a la energía eléctrica. Dicha forma de energía es la más empleada por el ser humano en su rutina diaria, pero, ¿sabemos qué es, de dónde proviene, y cómo se genera la energía eléctrica? La energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas( electrones positivos y negativos) en el interior de materiales conductores. Es decir, cada vez que se acciona el interruptor de nuestra lámpara, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento

de electrones a través de cables metálicos, como el cobre. Además del metal, para que exista este transporte y se pueda encender una bombilla, es necesario un generador o una pila que

impulse el movimiento de los electrones en un sentido dado. Siguiendo el principio de conservación de la energía en el que se indica que ésta no se crea ni se destruye, sólo

se transforma de unas formas en otras, se explica que la energía eléctrica pueda convertirse en energía luminosa, mecánica y térmica. A esto hay que añadir que su facilidad con la que se genera y se transporta. No obstante, y a pesar de ser una de las energías más utilizadas por el ser humano debido a su aplicación en una diversa gama de productos y aparatos cotidianos, esta energía tiene la dificultad de almacenar la electricidad. Este inconveniente provoca que la oferta tenga que ser igual que la demanda. Como consecuencia, en necesario ya no sólo una coordinación en la producción de energía eléctrica, sino también entre las decisiones que se tomen para llevar a cabo una inversión en la generación y en transporte de dicho bien.

TIPOS DE GENERACIÓN DE LA ENERGÍA Actualmente la energía eléctrica se puede obtener de distintos medios: 1 Centrales geotérmicas 2 Centrales hidráulicas

3 Centrales nucleares 4 Centrales solar fotovoltaica 5 Centrales termoeléctricas 6 Centrales cólicas 7 Centrales maremotrices

La energía eléctrica apenas existe libre en la naturaleza de manera aprovechable. El ejemplo más relevante y habitual de esta manifestación son las tormentas eléctricas. La generación de energía eléctrica se lleva a cabo mediante técnicas muy diferentes. Las que suministran las mayores cantidades y

potencias de electricidad aprovechan un movimiento rotatorio para generar corriente continua en una dinamo o corriente alterna en un alternador. El movimiento rotatorio resulta a su vez una fuente de energía mecánica directa, como puede ser la corriente de un salto de agua o la

producida por el viento, o de un ciclo termodinámico. En este último caso se calienta un fluido, al que se hace recorrer un circuito en el que mueve un motor o una turbina. El calor de este proceso se obtiene mediante la quema de combustibles fósiles, reacciones nucleares y otros procesos.La generación de la energía eléctrica es una actividad humana básica, ya que está directamente relacionadas con los requerimientos actuales del hombre. Todas las formas de utilización de las fuentes de energía, tanto las habituales como las denominadas alternativas o no convencionales, agreden en mayor o menor medida el ambiente, siendo de todos modos la energía eléctrica una de las que causan menor impacto.

ENERGÍA GEOTERMÍCA

La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se daba a varios factores, entere los que cabe destacar el gradiente geotérmico , el calor radio génico, etc.

Se obtiene energía geotérmica por extracción del calor interno de la Tierra. En áreas de aguas termales muy calientes da poca profundidad, se perfora por fracturas naturales de las rocas basales o dentro de rocas sedimentarias. El agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor (flashing). El método a elegir depende del que en cada caso sea económicamente rentable.

ENERGÍA HIDRÁULICA Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía

eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presas situada a más alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas

hidráulicas se produce la electricidad en alternadores. Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:

La Potencia: Función del desnivel existente entre el nivel media del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador .

La Energía: esta debe de estar garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que está en función de volumen útil del embalse, de la pluviometría anula y da la potencia instalada.

Esta forma de energía posee problemas medioambientales al necesitar la construcción de grandes embales en los que acumular el agua, que es sustraída de otros unos, incluso urbanos en algunas ocasiones

Actualmente se encuentra en desarrollo de la explotación comercial de la conversión en electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en

las llamadas centrales maremotrices. Estas utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general pueden ser útiles en zonas costeras donde la amplitud de la

marea sea amplia, y las condiciones morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que corte la entrada y salida de la marea a una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía.

ENERGÍA NUCLEAR

Una central nuclear es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear, que se caracteriza por el empleo de materiales fisionables que mediante reacciones nucleares proporciona calor. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional mara mover un alternador y producir energía eléctrica.

Estas centrales constan de uno o varios reactores, que son contenedores (llamados habitualmente vasijas) en cuyo interior se albergan varillas u otras configuraciones geométricas de minerales con algún elemento fisil( es decir, que puede fisionarse) o fértil( que puede convertirse en fisil por reacciones nucleares), usualmente urania, y en algunos combustibles también plutonio generado a partir de la activación del uranio. En el proceso de fisión radiactiva, se establece una reacción que es sostenida y moderada mediante el empleo de elementos auxiliares dependientes del tipo de tecnología empleada.

La energía nuclear se caracteriza por producir, además de una gran cantidad de energía eléctrica, residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados y controlados durante un lago periodo de tiempo. A cambio, no produce contaminación atmosférica de gases derivado de la combustión que producen el efecto invernadero, ni precisan el empleo de combustibles fósiles para su operación. Sen embargo, Las emisiones contaminantes indirectas derivadas de su propia construcción, de la fabricación del combustible y de la gestión posterior de los residuos radiactivos (se denomina gestión a todos los procesos de tratamiento de los residuos, incluido su almacenamiento) no son despreciables.

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA La energía solar fotovoltaica es la obtención de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos. Los paneles,

módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos eléctricos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos, El acoplamiento en seria de varios de estos fotodiodos permiten la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos. A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica.

Los principales problemas de este tipo de energía son su elevado coste en comparación con los otros métodos, la necesidad de extensiones grande de territorio que se sustraen de otros usos, la competencia del principal material con el que se construyen con otros unos (el sílice es el principal componente de los circuitos integrados), o su dependencia con las condiciones climatológicas. Este último problema hace que sean necesarios sistemas de almacenamiento de energía para que la potencia generada en un momento determinado, pueda usarse cundo se solicite su consumo. Se están estudiando sistemas como el almacenamiento cinético, bombeo de agua a presas elevadas, almacenamiento químico, entre otros.

ENERGÍA TERMOELÉCTRICA

Una central termoeléctrica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) como de la fisión nuclear del uranio u otro combustible nuclear. Las centrales que en el futuro utilicen la fusión también serán centrales termoeléctricas.

En su forma más clásica, las centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos donde circula agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presión y impulsa un

alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un condensador donde circula por tubos agua fía de un caudal abierto de un río o por torre de refrigeración.

En las centrales termoeléctricas denominadas de ciclo combinado se usan los gases de la combustión del gas natural para mover una turbina de gas. En una cámara de combustión se quema el gas natural y se inyecta aire para acelerar la velocidad de los gases y mover la turbina de gas. Como, tras pasar la turbina, esos gases todavía se encuentran a alta temperatura (500ºC), se reutilizan para generar vapor que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como una central termoeléctrica común. El vapor luego es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre de refrigeración como

en una central térmica común. Además, se puede obtener la cogeneración en este tipo de plantas, al alternar entre la generación por medio de gas natural

o carbón. Este tipo de plantas está en capacidad de producir energía más allá de la limitación de uno de los dos insumos y pueden dar un pasa a la utilización de fuentes de energía por insumo y pueden dar un paso a la utilización de fuentes de energía por insumos diferentes.

ENERGÍA EÓLICA

La enérgica eólica es la que se obtiene del viento, es decir, de la energía cinética generada por efecto de la corrientes de aire o de las vibraciones que el dicho viento producen. Los molinos de viento se ha unado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear agua u otras tareas que requieren energía. En la actualidad se usan aerogeneradores para generar la electricidad, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montañosas o islas. La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.

El impacto medioambiental de este sistema de obtención de energía es relativamente bajo, pudiéndose nombrar el impacto estético, porque deforman el paisaje, la muerte de aves por choque con las aspas de los molinos o la necesidad de extensiones grandes de territorios que sustraen de otros usos. Además, este tipo de energía, al igual que la solar o la hidroeléctrica, están fuertemente condicionadas por las condiciones climatológicas, siendo aleatoria la disponibilidad de las mismas

ENERGÍA MAREOMOTRIZ La energía mareomotriz es aquella energía que aprovecha el ascenso y descenso del agua del mar producido

por la acción gravitatoria del sol ya la luna para generar electricidad de forma limpia. Se trata, por tanto. De una fuente de energía renovable e inagotable que utiliza la energía de las mareas producida en nuestros océanos.

Una central mareomotriz se basa en el almacenamiento de agua en un embalses formado al construir un dique con unas compuertas que permiten la entrada de agua o caudal para la generación eléctrica. El sistema es sencillo y sigue el mismo principio que los antiguos molinos de mareas: cuando la marea sube, se abren las compuertas y se deja pasar el agua hasta que llega a su máximo nivel. A continuación, se cierra un dique quera retenerla y se espera a que el mar vaya bajando al otro lado, lo que produce un gran desnivel. Esta altura es aprovechada para hacer pasar el agua por las turbinas y generar electricidad. Según el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), sólo en aquellos puntos de la costa en los que el mar alta y la baja difieren más de cinco metros de altura es rentable para instalar una central de estas características

CLASIFICACIÓN DE CENTRALES ELÉCTRICAS Las Centrales Eléctricas pueden clasificarse dependiendo del servicio: Centrales de Base o Centrales Principales:Su función es suministrar energía eléctrica en forma permanente; la instalación suele estar ene marcha durante largos

períodos de tiempo y no debe sufrir interrupciones de la instalación. Este tipo de centrales se caracterizan por su alta potencia, y generalmente, se trata de centrales nucleares, térmicas e hidráulicas.

Centrales de Punta: Estas centrales tiene como principal función cubrir la demanda de energía eléctrica cuando existen picos de consumo,

o sea horas punta. Trabajan en espacios cortos de tiempo durante determinados hors, su funcionamiento es periódico. Debido a la capacidad de respuesta necesaria, generalmente suelen ser centrales hidráulicas o térmicas.

Centrales de Reserva:El concepto de reserva económica implica la disponibilidad de instalaciones capaces de sustituir, total o parcialmente,

a las centrales de base en las siguientes situaciones: escasez o falta de materias primas (agua, carbón, fuel-oil…)

El concepto de reserva técnica comprende la programación de determinadas centrales para reemplazar a las centrales de producción elevada en caso de fallas ene sus maquinarias. Las centrales

a las que se suele recurrir en estos casos son la hidráulicas o con turbinas de gas debido a la rápida capacidad de respuesta Centrales de socorro:Si bien tienen el mismo propósito que las centrales anteriores, se diferencian en que estas son pequeñas centrales autónoma y transportables en camiones, trenes o barcos

TRANSPORTE DE LA ENERGÍA ELECTRICA

La red de transporte de energía eléctrica es la parte del sistema de suministro ecléctico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a través de grandes distancias la energía eléctrica generada en las centrales eléctricas.

Para ello, los niveles de energía eléctrica producidos deben ser transformados, elevándose su nivel de tensión. Esto se hace considerando que para un determinado nivel de potencia a trasmitir, al elevar la tensión se reduce la corriente que circulará, reduciéndose las pérdidas por Efecto Joule. Con este fin se emplazan subestaciones elevadoras en las cuales dicha transformación se efectúa empleando transformadores, o bien auto transformadores. De esta manera, una red de transmisión emplea usualmente voltajes del orden de 220 kV y superiores, denominados alta tensión, de 400 o de 500 kV.

Parte de la red de transporte de energía eléctrica son las líneas de transporte. Una línea de alta tensón es básicamente el medio físico mediante el cual se realiza la transmisión de la energía eléctrica a grandes distancias. Está constituidas tanto por el elemento conductor, usualmente cables de acero, cobre o aluminio, como por sus elementos de soporte, las torres de alta tensión.

CONSUMO DE ENERGÍA ELECTRICA

¿Cuánta energía consumimos? El total del consumo de energía en el sector doméstico asciende a 42 millones de

toneladas equivalentes de petróleo (tep). La unidad tep es la que se utiliza corrientemente para medir el consumo de energía final. Expresado en términos de consumo medio por hogar y año, tenemos aproximadamente tres toneladas equivalentes de petróleo para un domicilio medio ocupado por tres personas, es decir, el equivalente a más de 2,5 litros de petróleo por persona al día.

¿Qué tipos de energía consumimos? Aunque el consumo de energía se mide en tep, en la realidad el sector doméstico utiliza muchos tipos de

combustibles diferentes, alguno procedentes del petróleo, pero otros no. La electricidad supone la tercera parte del consumo de energía en los hogares. Y la electricidad, a su vez, se

produce en centrales térmicas( que quema carbón, petróleo o gas), nucleares y renovables ( principalmente hidráulicas y eólicas). Un minúsculo porcentaje procede de paneles fotovoltaicos. Es el uso más versátil de todos, empleado para todo timo de aplicaciones.

Butano y propano (gases licuados del petróleo) supone una quinta parte. Se emplean en calefacción, producción del agua caliente y cocinas.

Los combustibles sólidos incluyen carbones y leñas. Se utilizan casi exclusivamente para calefacción, y supone una quinta parte del consumo total.

El gas natural es el tipo de energía doméstica de más rápido crecimiento. Se usa para las mismas aplicaciones que los gases licuados del petróleo, y supone una sexta parte del consumo.

El gasóleo C supone algo más del 10% del consumo. Se usa exclusivamente para calefacción y agua caliente.

La energía solar supone un porcentaje muy pequeño del consumo total. No obstante parece estar en crecimiento, y desde luego es un tipo de energía ideal para ciertas aplicaciones en el sector doméstico.