ENERGÍAS resumen

3º ESO - 3ª EVALUACIÓN - TEMA 8: ENERGIAS 21/03/2011

Departamento de Tecnología 1

TEMA 8PRODUCCIÓN Y TRANSPORTE

DE LA ENERGIA

1. INTRODUCCIÓNEn esta unidad vamos a estudiar cómo se genera la

electricidad en las centrales eléctricas, a partir delas fuentes de energía primarias de que disponemoshoy día, y como se transporta hasta nuestroshogares.

La energía se define con la capacidad de un cuerpopara producir un trabajo. Puede adquirir distintasformas: cinética, potencial , térmica, nuclear,radiante, eléctrica, química…

http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/formas.htm

2. FUENTES DE ENERGÍASegún si la naturaleza puede regenerar fácilmente o no una fuente de

energía, éstas se clasifican en renovables o no renovables:

Renovables. Son aquellas fuentes que no desaparecen al transformar suenergía en energía útil.

No renovables. Es el sistema material que se agota al transformar suenergía en energía útil.

Renovables

Hidráulica

Solar

Eólica

Marina

Biomasa

Geotérmica

No renovables

UranioCombustibles

fósiles

Carbón PetróleoGas

natural

3. CENTRALES ELÉCTRICASUna central eléctrica es una

instalación cuyo objetivoes producir energíaeléctrica.

Todas estas centrales,excepto las fotovoltaicas,tienen en común elelemento generador,constituido por unaturbina y un alternador:

Las turbinas están constituidas por un eje giratorio y unas aspas oálabes que son impulsadas por la fuerza de corrientes de agua, por elviento (El sistema de aspas de un aerogenerador eólico también esuna turbina) o por vapor.

El generador o alternador es una máquina capaz de transformar el girorecibido de la turbina (energía cinética) en energía eléctrica.



4. TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS EN LOS

DISTINTOS TIPOS DE CENTRALES

5. CENTRALES TÉRMICAS NO NUCLEARESUna central térmica es una instalación que produce energía eléctrica a partir de la

combustión de carbón, fuel-oil o gas natural en una caldera diseñada al efecto:

1. El combustible se introduce en la caldera, donde se pone en combustión.

2. El calor generado en la caldera sirve para calentar toda una red de tuberías, construidasdentro de la caldera, por donde circula agua.

3. Al calentarse, el agua se convierte en vapor a alta presión.

4. El vapor choca contra los álabes de la turbina.

5. La turbina mueve el alternador que genera una corriente eléctrica.

6. A la salida de la turbina el vapor sale a baja presión y se conduce a través de tuberías aun condensador donde se enfría y se convierte de nuevo en agua para que pase a travésde la caldera.

7. En el condensador, para condensar el vapor, se utilizan unas tuberías con agua queproveniente de la torre de refrigeración.

Ver infografía

5. CENTRALES TÉRMICAS NO NUCLEARES

Ventajas: tienen gran potencia y rendimiento.Inconvenientes: agotamiento de los combustibles fósiles y contaminan la atmósfera.

6.CENTRALES TÉRMICAS NUCLEARESUna central nuclear funciona de modo análogo a una central térmica pero el calor se genera de

la fisión de los átomos de uranio que tiene lugar en un reactor nuclear .

La fisión (división) es una reacción nuclear en la que se hace chocar unneutrón contra un átomo pesado (generalmente uranio). Aconsecuencia del impacto, el núcleo se divide en dos fragmentos,liberándose en el proceso una gran cantidad de energía yemitiéndose de dos a tres neutrones. Estos neutrones liberadosfisionan con otros núcleos y así sucesivamente. Si esta reacción no secontrola se produce una explosión.

En el reactor nuclear se lleva a cabo una reacción defisión nuclear controlada. El calor producido seextrae por medio de un fluido refrigerante (agualigera o pesada). En el intercambiador de calor elfluido refrigerante transmite dicho calor a unastuberías con agua, que se convierte en vapor a altapresión. Este vapor es el que se encarga de moverel grupo de turbina-alternador.



6.CENTRALES TÉRMICAS NUCLEARES

Las centrales nucleares presentan la ventaja de no producir CO2 (por tanto nocontribuyen al efecto invernadero). En su contra tienen las siguientes desventajas:la difícil eliminación de los residuos que producen (los de alta radiactividad sonmuy peligros y con una vida útil de miles de años) y el peligro de accidentes(aunque se construyen con grandes medidas de seguridad). Ver infografía

7. CENTRALES TÉRMICAS DE BIOMASASe entiende por biomasa toda la materia procedente de los seres vivos.

Se puede utilizar como biomasa:

• Residuos forestales o agrícolas, poda de árboles, estiércol de animales.

• Cultivos energéticos, plantaciones de cultivos dedicados a producir combustibles(biodiesel)

• Residuos sólidos urbanos: la basura que generamos se utiliza para generar biogás quesirve como combustible.

7. CENTRALES TÉRMICAS DE BIOMASAEsta biomasa se transforma mediante unos procesos termoquímicos y bioquímicos en

combustibles (hidrocarburos, gas metano, alcohol,...) que se utilizan para:

• La generación de vapor en centrales de combustión térmicas

• Como combustible de vehículos (bioetanol).

• Combustible para calefacción en granjas.

Inconvenientes: los gases de sucombustión, generan efectoinvernadero, aunque no sontan contaminantes como loscombustibles fósiles (carbón,petróleo o gas natural).

Ventajas: reciclaje de residuosurbanos, previene incendiosforestales (al limpiar losbosques), aprovecha ciertosterrenos que no son válidospara otros cultivos.

Ver infografía

8. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Su funcionamiento se basa en el aprovechamiento de la energía potencial del agua situada agran altura en embalses:

1. El agua embalsada se hace bajar por una tubería, convirtiendo la energía potencial encinética

2. Al llegar a la turbina provoca en ella un movimiento giratorio.

3. La turbina acciona el alternador y genera la energía eléctrica.

La energía hidráulica es la energía que se obtiene a partir de corrientes de agua delos ríos.

Ver infografía



8. CENTRALES HIDROELÉCTRICASEn España hay más de 1.000 centrales

hidroeléctricas en funcionamiento,destacando la de Alcántara sobre el río Tajo,con una potencia de 915 MW.

En los últimos años se ha vuelto a poner enfuncionamiento las minicentrales eléctricas(de potencias menores de 10 MW), ya quecausan menor impacto ambiental que lasgrandes .

Las ventajas de la producción hidroeléctrica son:es una fuente inagotable, no producecontaminación y el agua embalsada se puedeutilizar para riego, consumo humano oaprovechamiento de las industrias.

Los inconvenientes que presenta son: impactopaisajístico, la inundación de zonas fértiles o,incluso, de zonas pobladas, alteraciones en laflora y la fauna...

9.CENTRALES EÓLICASSe basan en la utilización del viento como energía primaria para la

producción de energía eléctrica.

Estas instalaciones están formadaspor un conjunto de máquinasllamadas aerogeneradores:

1. Cuando el viento hace girar laspalas del aerogenerador seproduce un movimiento derotación en el eje de la turbina.

2. Un sistema de transmisiónmultiplica las vueltas del eje, y a lavez,

3. transmite el movimiento de giro aleje del alternador, que generaenergía eléctrica.

Ver infografía

9.CENTRALES EÓLICASLos parques eólicos se instalan en lugares de vientos constantes (como la costa y en la cima de

las montañas). Por ello, previamente se realiza un estudio de las condiciones de viento deesta zona. También se realiza un estudio de impacto ambiental , ya que los aerogeneradoresproducen impacto visual y pueden afectar a ciertas aves (por ejemplo: aves migratorias cuyaruta pasa por dicha zona).

La energía eólica es la más desarrollada de las energías alternativas. España es el tercer país enpotencia instalada y supone un 16% del total de la energía eléctrica consumida.

Una nueva tendencia es la instalación de aerogeneradores en el mar, donde los vientos son deintensidad y sentido constantes.

10.CENTRALES SOLARESEs una instalación en la que se aprovecha la radiación solar para producir

energía eléctrica. Este proceso puede realizarse de dos formas:

• Centrales solares térmicas. Aprovechan el calor recibido para calentaragua y generar el calor capaz de mover una turbina. Vamos a ver losdos tipos de centrales térmicas solares que se construyen en España:

• Centrales solares de torre central.

• Centrales solares de colectores cilíndricos parabólicos.

• Centrales fotovoltaicas. Transforman directamente la energía solar eneléctrica usando células fotovoltaicas.

Las ventajas y los inconvenientes de la energía solar son:

Inconvenientes: sólo se puede utilizar en zonas con muchas horas de solal año y requieren grandes extensiones de terreno para generarcantidades de energía importantes.

Ventajas: Es una energía limpia y reduce la dependencia de loscombustibles fósiles.



10.1. CENTRALES SOLARES TÉRMICASDe torre central

Mediante un sistema de helióstatos (espejos que reflejan la luz del sol) se concentra la radiación solaren un colector, situado en la torre, con un fluido. El fluido se dirigen a un intercambiador de calor(caldera en la figura) y calienta un circuito formado por de tuberías por las que circula agua, estaagua se calienta y se convierte en vapor.

El vapor mueve una turbina que mueve un alternador. El vapor que sale de la turbina debe de serrefrigerado para convertirse nuevamente en agua.

Existen centrales capaces de generar 50MW de potencia.

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10.1. CENTRALES SOLARES TÉRMICASDe colectores cilíndrico parabólicos.

Unos espejos de forma cilíndrico parabólicaconcentran los rayos de sol en unatubería que pasa por su centro. En latubería un fluido absorbe el calor y locede en un intercambiador a unatuberías por las que circula agua. Estaagua se transforma en vapor a presión yse utiliza para mover hacer girar laturbina y ésta, a su vez, transmite su giroal alternador .

10.2. CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS

Estas instalaciones transforman directamente la luz solaren energía eléctrica mediante las célulasfotoeléctricas.

La tensión producida por célula es muy pequeña (0,5V),por lo que se han de conectar varias en serie paratener una tensión aceptable. Actualmente seconstruyen paneles fotovoltaicos que producentensiones de 6,12,18, y24 V y una potencia entre 3 y45 W.

España es uno de los países con más potenciafotovoltaica del mundo, con más de 3600 megavatios(MW) de producción, lo que supone un 1,9% de laenergía eléctrica consumida. Las mayor plantafotovoltaica en España es el Parque Fotovoltaico dePuertollano (70 MW).

Además de en las centrales fotovoltaicas, las placassolares también se utilizan en instalaciones eléctricasaisladas (casas en el campo, señales de tráfico,satélites).

11. CENTRALES MAREOMOTRICESLa energía del mar se puede aprovechar de

diversas formas, todas enexperimentación: energía de las mareas,de las olas, y diferencias de temperaturaentre sus capas.

Las centrales mareomotrices aprovechan ladiferencia de altura del mar entre lamarea alta y la marea baja.

Para que la energía mareomotriz seaaprovechable se necesitan mareas de 10m, niveles que no se alcanzan en España.

Grandes inconvenientes de estas centralesson: la alteración de la vida marina y elimpacto visual en la costa al tener queconstruir presas y diques.



11. OTRAS APLICACIONES DE LA ENERGÍA MARINA

En investigación está el aprovechamiento de la energía de las olasmediante distintos métodos.

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12. CENTRALES GEOTÉRMICASEn algunas zonas volcánicas del planeta se produce un aumento muy

rápido de la temperatura al profundizar en la tierra y este calor seaprovecha para producir electricidad, de forma parecida a una centraltérmica.

La energía geotérmica también se aprovecha para calefacción, aguacaliente sanitaria…

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13. TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

La conexión entre las centrales eléctricas y nuestras viviendas, se lleva a cabo mediante tendidoeléctrico.

Las tensiones que se generan en los generadores de las centrales no superan los 30 kV, y setrasforman en tensiones muy altas (entre 220 y 400 kV) para realizar el transporte a grandesdistancias.

En las proximidades de los lugares de consumo existen estaciones transformadoras en las que latensión se va reduciendo hasta llegar a 220-380 V, tensiones que se utilizan en las ciudades.

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