FUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICAFUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICA versusversus

ECOLOGÍA Y MEDIOAMBIENTE ECOLOGÍA Y MEDIOAMBIENTE

Javier Peramato CamañoJavier Peramato Camaño

Gustavo López RodríguezGustavo López Rodríguez

Ecología Social. USAL. 2009-2010Ecología Social. USAL. 2009-2010

INTRODUCCIÓN• El hombre, desde su origen, ha utilizado los

elementos y recursos que la naturaleza le brinda en beneficio propio para progresar en su evolución y en su desarrollo social, político y económico, mejorando progresivamente sus condiciones de vida y de superviviencia en busca de una mayor calidad de vida.

• La energía eléctrica es una herramienta más dentro del proceso evolutivo y de desarrollo del hombre. La posición predominante del hombre actual, frente a la naturaleza, no sería posible sino dispusiera de esa poderosa herramienta.

CICLO DE LOS RECURSOS NATURALESNO RENOVABLES

>CONTAMINACION

RECURSOS NATURALES

MEDIO AMBIENTAL

ECOSISTEMA

ENERGIA

< CALIDAD DE VIDA

AGOTAMIENTO

CICLO DE LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES

NO CONTAMINACIÓN

RECURSOS NATURALES

ENERGÍA MEDIO AMBIENTAL

ECOSISTEMA CALIDAD DE VIDA SOSTENIBLE

DEPENDENCIA ENERGÉTICA

• El progreso y desarrollo, económico y social de un país, tiene relación directa con su capacidad de producir y utilizar la energía eléctrica.

• La sostenibilidad del mismo, viene limitada por su capacidad de producir, esas energías, con recursos naturales renovables.

DEPENDENCIA ENERGETICA• En la sociedad de hoy, la electricidad es un bien

esencial para el desarrollo normal de la vida diaria y el bienestar de los ciudadanos, así como para el progreso de las actividades industriales y económicas de un país.

• Los ciudadanos del s. XXI, no tienen fácil el camino para prescindir de la energía eléctrica.

Fuentes de energía eléctrica

Tipo Elemento Nombre Principio Proceso

RENOVABLES CC. HidráulicasCC.Geotérmicas Energía Cinética Turbina-generadorCC. Mareomotrices

Sol CC. Solares Energía calorífica G.vapor-turbogenerqadorCC. Fotovoltaicas Transformación

Aire CC. Eólicas Energía Cinética Transformación

NO RENOVABLES Petroleo CC. TérmicasCarbón CC. TérmicasGas CC. Térmicas Energía calorífica G.vapor-turbogeneradorGas+ otro CC. C.CombinadoUranio CC. Nucleares Energía calorífica G.vapor-turbogenerador

E.POTENCIAL E. CINÉTICA. E. ELÉCTRICA

CENTRALES DE ENERGÍA ELÉCTRICA

• HIRÁULICAS• TÉRMICAS

Carbón

Fuel-OilBiomasaGas

• EÓLICAS• SOLARES• FOTOVOLTAICAS• NUCLEARES• OTRAS• ATC

– ESQUEMA DE FUCIONAMIENTO

* MEDIOAMBIENTE

* ECOSISTEMAS

– VENTAJAS E INCONVENIENTES

SOBRE:

DIAGRAMA DEL PROCESO ELÉCTRICO

Medioambiente• Es un sistema global complejo, de múltiples y variadas

interacciones, dinámico y evolutivo en el tiempo, formado por los sistemas físico, biológico, social, económico, político y cultural en que vive el hombre y demás organismos.

PROBLEMA AMBIENTAL• Los problemas ambientales derivan de conflictos entre las

necesidades de la comunidad y los requerimientos del medio ambiente, incluidos en éste los recursos y los paisajes naturales (biosfera), la infraestructura, y los servicios (tecnosfera).

Fuente: Usal. 209-2010. Ecologia Social. Mª Luisa Ibañez

ENERGIA COMO PROCESOREDES ELÉCTRICAS

IMPACTOS: MEDIAMBIENTALES, ECOLÓGICOS, SOCIALES, ECONÓMICOS, POLÍTICOS Y PAISAJISTICOS...ETC

UNIDADES DE POTENCIA ELECTRICA (SI)

• 1 Watio (W) es la potencia producida por una diferencia de potencial de 1 voltio (V) cuando pasa una corriente eléctrica de 1 amperio (A) (1 VA).= 1J/s=1.395894 CV

• 1 Bombilla normal 20- 100 W. • 1KW = 1000W• 1000KW = 1 Megawatio• 1000 MW= 1Gigawatio=1000.000.000 W

CONSUMO: 10 BOMBILLAS DE 100W = 1kv/h

Potencia bruta eléctrica instalada ESPAÑA

92.823 MW • Carbón 12%• Hidráulica 18%• Nuclear 9%• Fuél-Gas 4%• Ciclo comb. 24%• Eólica 19%• Resto 14%

Generacion neta. Noviembre 2009

•Carbón9%

•Hidraulica 8%

•Nuclear 18%

•Fuel-Gas1%

•Ciclo comb. 26%

•Resto 22%

•Eólica16%

CENTRALES HIDRÁULICAS Ventajas e Inconvenientes

• IMPACTAN EN EL ECOSISTEMA

• DISPONIBILIDAD DEPENDIENTE

• POTENCIA MEDIAS EN KW

• RECURSOS LIMITADOS

• NO CONTAMINAN• Rápida respuesta eléctrica

CENTRALES TÉRMICASPetroleo, Gas, Carbón, C. Combinado.

• CONTAMINAN Alta emisióon CO2

• IMPACTAN EN EL ECOSISTEMA

• PROBLEMAS AMBIENTALES

• RECURSOS LIMITADOS

• Dependencia exterior

• .NO RENOVABLES

• ALTA DISPONIBILIDAD

• POTENCIAS MEDIAS-ALTAS EN MW

Ventajas e Inconvenientes

http://www.opex-energy.com/termosolares/funcionamiento_termosolar.html

Energia Solar. Esquema de producción de energía.

ESQUEMA DE CENTRALTERMO SOLAR

CENTRALES TERMOSOLARES

CENTRALES TERMOSOLARES

• * GRANDES ESPACIOS

• * DISPONIBILIDAD MEDIA

• * POTENCIAS BAJAS EN MW

• * TECNOLOGIA EN DESARROLLO

• NO CONTAMINAN

• RECURSOS ILIMITADOS

Ventajas e Inconvenientes

Energía eólicaElementos de un aerogenerador

• IMPACTO VISUAL• DISPONIBILIDAD

LIMITIADA• POTENCIAS BAJAS y

Medias en KW

• NO CONTAMINAN• RECURSO ILIMITADO

PARQUE EÓLICOSVentajas e Inconvenientes

Energía eólicaImpacto visual

• Los aerogeneradores son siempre elementos altamente visibles

POTENCIA EÓLICA INSTALADA

3.824 MW

3.524 MW

2.452 MW

3.137 MW348 MW

18 MW

497 MW

18.119 MW

170MW

1729 MW

862 MW

150 MW

141 MW

4 MW

992 MW

Energía Fotovoltaica

ormalmente 12 ó 24 V).

Las placas fotovoltaicas reciben la radiación directa del sol y la radiación difusa producida por el efecto rebotes( efecto alvedo.)

Ciclo Combinado: Fotovoltaica y gas

Diagrama de funcionamiento

Parques de Energía fotovoltaica

• BAJA POTENCIA KW

• GRANDES ESPACIOS Hm2

TECNOLOGIA EN PROCESO

• DISPONIBILIDAD LIMITADA

Ventajas e Inconvenientes

NO CONTAMINAN

RECURSO ILIMITADO

CC. NNUCLEARES

´Foto: CN. Vandellòs. Mar Mediterraneo

• Las centrales nucleares son instalaciónes que aprovecha el calor que se origina en la vasija del reactor, durante el proceso de fisión del átomo de Uranio-235 , para producir vapor de agua, a alta temperatura, que al expandirse hace girar un grupo turbina-alternador generando energía eléctrica.

CN. NUCLEARES EN ESPAÑA

1

2

4

22

FISIÓN NUCLEAR del U-235

Es un fenómeno físico consistente en la escisión o rotura de los núcleos del UO2 en dos núcleos de naturaleza diferente (productos de fisión ) con gran liberación de energía calorífica y de actividad radiactiva

El neutrón liberado de la escisión de los átomos de UO2 provoca una reacción en cadena de fisiones automantenidas, generando además nuevos elementos atómicos (por activación con los materiales) que son altamente radiactivos (Transuranidos)

CN.VANDELLÒS II

CN VANDELLÒS IIEstructura Edificios y ubicación equipos

GENERAN GRAN CANTIDAD DE RESIDUOS RADIACTIVOS

• DISPONIBILIDAD LIMITIADA INMEDIATA DE POTENCIA

• RECURSOS LIMITADOS

• ACCIDENTE NUCLEAR: Riesgo CONTAMINACION Y RADIACIÓN EXTENSIVA GRAVE

CC. NUCLEARESVentajas e Inconvenientes

CONFINADA

RADIACIÓN CONTROLADA

INT/EXTERIOR REGULADA

Barreras físicas Blindajes

PR.- ALARA- PVRA

• NO CONTAMINAN• POTENCIAS ALTAS MW• ALTA SEGURIDAD

R

SALA DE CONTROL

•RADIACIÓN

•CONTAMINACIÓN

•PRESION

•TEMPERATURA

•CAUDAL

•TENSIÓN

•POTENCIA

•OPERACIÓN

•FLUJO NEUTRONES

•OTROS

Tren B

SEGURIDAD NUCLEAR OPERATIVA MUY ALTA

Tren A

REACTOR

G. VAPOR

TURBINA

ALTERNADOR

TRANSFORMADOR

CC.NN.: SEGURIDADBARRERAS FÍSICAS

Barreras de seguridad.• Tres líneas herméticas de

defensa sucesiva, con materiales de alta densidad especifica y espesor suficiente, impiden la salida al exterior tanto de radiaciones como de productos radiactivos, así como la posibilidad de impactos exteriores, terremotos, misiles, ataques aereos...etc.

EDIFICIO CONTENCIÓN

VASIJA DEL REACTOR

VAINAS DE COMBUSTIBLE

C.N. NUCLEARCircuitos:Primario, Secundario, Terciario

Mar/Rio

DIAGRAMA DE CN. NUCLEAR CIRCUITOS BÁSICOS

326 ºC

U02

291.5 ºC

291º C

G3

Torre

Reactor

Generador Vapor

Bomba reactor

Turbina

Barras de Control

Condensador

1800 t/h

6 m3/s

1087 Mwe

21 KV

158.2Kg/cm2

62541 t/h

1843 ºC

66 K/cm2

226º C

CN. VANDELLÒS IICircuito Primario:Reactor y GG. Vapor

• La función del circuito primario es hacer recircular el calor producido en el reactor, por la fisión nuclear, hacia los GG. de Vapor, circuito secundario, para producir vapor.

• El circuito primario está formado por tres lazos estancos e independientes, unidos en la vasija, cada uno de los cuales incorpora un generador de vapor y una bomba principal.

CN VANDELÒS IIBOMBA DE REFRIGERACION Y PRESIONADOR

CN VANDELLÒS IIGENERADOR DE VAPOR Y VASIJA DEL REACTOR

CC. NUCLEARES REFRIGERACIÓN

• Las centrales nucleares, como cualquier otra industria, utilizan gran cantidad de agua para refrigerar sus maquinas y circuitos y evacuar el calor, no utilizado, producido durante el proceso de transformación de la energía.

• El mayor volumen de agua es utilizada para enfriar el vapor, que ha hecho mover el grupo turbogenerador.

• Vandellós II utiliza agua de mar, en un circuito terciario independiente de los circuitos primario y secundario. El agua se hace pasar por el condensador, enfriando al circuito de vapor y retornando al mar.

• Otras centrales que utilizan agua de río o pantano hacen servir las torres de refrigeración, antes de retornar el agua al rÍo o pantano, para economizar agua y bajar su temperatura.

CIRCUITO TERCIARIO O DE REFRIGERACIÓN

CN. NUCLEAR

CIRCUITO REFRIGERACION: Directo de mar

CN. NUCLEAR CIRCUITO REFRIGERACION Directo de río o pantano con Torre refrigeración

CN. VANDELLOS IISeguridad: Barras de Control

• La energía y el número de neutrones y escisiones de la reacción en cadena, producida por la fisión nuclear, puede controlarse y regularse mediante el movimiento de las barras de control.

Las barras son absorbentes de neutrones que se introducen en el reactor para regular o parar la reacción de fisión o el reactor

• El reactor de CN Vandellòs dispone de 48 conjuntos repartidos en el núcleo con 24 barras cada conjunto.

ELEMENTO DE COMBUSTIBLE NUEVO

CONTENEDOR DE TRANSPORTE

Enusa( Salamanca)

CC. NUCLEARES.Piscina de Combustible Gastado

DESTINO: ATC• Las CC: Nucleares disponen de unas

piscinas, dentro de un edificio anexo a Contención, donde se almacenan los elementos de combustibles gastados en el reactor.

• Estos elementos poseen alta actividad.• Se mantiene en su forma original,

protegidos dentro de sus vainas originales.

• La piscina de combustible está llena de agua borada, proporcionando el blindaje necesario al calor remanente y a la radiación que emiten.

CC. NUCLEARES.Piscina de Combustible GastadoDESTINO: ATC

CN. NUCLAER VANDLLÓS IIElementos de combustible

• La Central nuclear de Vandellós utiliza unas 75 toneladas de óxido uranio enriquecido con U-235 al 4.5%

• El óxido de uranio viene en forma de pastillas cilíndricas, apiladas en el interior de unos tubos de aleación metálica de zirconio, de 4 metros de longitud formando barras. Las barras se agrupan en haces cuadrados de 264 unidades, llamados elementos combustibles.

• La vasija del reactor admite 157 de estos elementos combustibles.

Elemento de combustible- Efecto Ckerenkof

RESIDUOS RADIACTIVOSCC. Nucleares

Los residuos radiactivos de alta, media y baja actividad producidos por una CC.NN son:

• Combustible gastado,( Elementos de C)• Líquidos y gases renovados de los

circuitos de refrigeración,• Todo material que haya estado en

contacto con los productos radiactivos (guantes, batas de trabajo, filtros, resinas, herramientas, piezas metálicas.)

• Líquidos y detergentes de lavanderías, duchas y descontaminaciones. Transferencia de bidones radiactivos

CN VANDELLOS IIProtección radiológica

Las CC.NN disponen de un Departamento de Protección Radiológica homologado por un Ente (CSN) externo a las Centrales, tanto del personal como equipos y procedimientos, y que tienen por objeto el control y medida de todas las fuentes y efluentes radiactivos (líquidos, sólidos y gaseosos), así como, el control y la vigilancia de dosis y la protección radiológica, tanto de las trabajadores PPE, como del público en general y del medioambiente.

Este último, se aplica a las zonas colindantes con la Central dentro de un radio definido por el CSN.

• RADIACTIVIDAD

Propiedad de emitir energía en forma de partículas o radiación procedente de la desintegración de los núcleos atómicos

Noc

ivid

ad

Penetración

Beta

Neutrones

gamma

Alfa

Peligro contaminación radioactiva

Interna

Interna y externa

Interna y externa

RADIACIONES: Tipo, nocividad y penetración en el cuerpo humano

RADIACTIVIDADRiesgos y su protección

• El ser humano siempre ha estado expuesto a las radiaciones ionizantes

* Fondo radiactivo natural

* Radioisótopos libres en la naturaleza (suelo,edificios..

(40K, 87Rb,238U, 232Th, Radón..)

* Fuentes artificiales de radiación: X ray, explosiones

nucleares en la atmósfera, medicina...etc

NO DISPONE DE PROTECIÓN

CORPORAL ALGUNA

Dosis natural+ artificial= 2 mSv año

PROTECCIÓN INDIVIDUAL

* BLINDAJES

* DISTANCIA

* TIEMPO

EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES

SOBRE EL HOMBRE

SOMÁTICOS

*Inmediatos (24 horas)

Dosis = > de 250 mSv Trastornos

Dosis = 5 Sv Mortal sin Ttº Médico.

Dosis de 10 Sv MORTAL

*A largo plazo (Meses o años)

Daños somáticos y efectos GENÉTICOS

LÍMITES DE DOSISReglamento de Protección Sanitaria contra Radiaciones

Ionizantes. (B.O.E. Nº241 de 8/10/1982)

Tipo de exposición Parte del cuerpo expuesto

Dosis anual

12 meses consecutivos

Público

Exp. Total y homogénea al organismo

Todo el organismo 50 mSv. 1mSv

Exp.total no homogénea o parcial

•Cristalino

•Piel

•Miembros

•Otro organo

300 mSv

500 mSv

500 mSv

500 mSv

20 mSv

20 mSv

20 mSv 20 mSv

20 mSv

Mujeres gestantes Abdomen 13 mSv 5mSV

DOSIMETRIAControl de los limites de dosis

• Los detectores destinados a medir la dosis de radiación, acumulada en un cierto periodo de tiempo, se llaman DOSIMETROS

• El dosímetro individual de cada PPE permite obtener información sobre la dosis

de radiación externa recibida por cada persona.

* El control, para la no superación de los límites, legales o dañinos, de dosis es llevada a cabo por medio de sistemas informáticos para cada uno de los TPE

EL CUERPO HUMANO

NO DISPONE DE PROTECIÓN

CONTRA LA EXPOSICIÓN NI CONTRA LA CONTAMINACION RADIOACTIVA

Vigilancia INDIVIDUAL

* Dosímetro lectura directa (DLD)

* Dosímetro indirecta ( TLD)

* Equipos de vigilancia continua.

(Balizas, telesondas, radiámetros

* Medidores de contaminación r.

( Contaminametros)

EQUIPOS DE MEDIDARADIACION Y CONTAMINACIÓN RADIOACTIVA

Vigilancia ambiental

• Periódicamente, (Regulado por el CSN), se lleva a cabo un programa de recogida de muestras de los elementos del entorno medioambiental (agua, aire, leche, cultivos, carne, peces, algas, miel, etc.) en los pueblos circundantes de la Central, cuyas muestras, debidamente identificadas se envían a laboratorios independientes homologados para su análisis.

 

EFECTOS MEDIOAMBIENTALES, ECOLÓGICOS Y PAISAJISTICOS

   FUENTE

  COMBUSTIBLE

CONTAMINACIÓNMEDIO AMBIENTAL

IMPACTO SOBRE EL ECOSISTEMA

IMPACTO VISUAL Y PAISAJÍSTICO.

Nuclear Uranio BajoAccidente Nuclear

ALTO

BajoAccidente Nuclear

ALTO

Medio

Térmica Fuel, Carbon Gas, Alto Alto Medio

Ciclo Comb Gas Medio Bajo Medio

Hidráulica Agua Bajo Alto Medio

Eólica Viento Bajo Medio Alto

Fotovoltaica Sol Bajo Bajo Alto

Solar Sol Bajo Bajo Medio

Otras Geotermia,mareas.. Bajo Medio Medio

Fuente: Meio ambiente. Elaboración propia

COMPARATIVA FUENTES DE ENERGIA ELECTRICA

¿ ENERGIAS DEL MAÑANA ?

* LIMPIAS, EFICIENTES Y RENOVABLES*

* EÓLICA

* SOLAR

* NUCLEAR DE FUSIÓN

* MAREOMOTRICES

* GEOTÉRMICAS

#- NECESITAN GRANDES Y FUERTES AVANCES TÉCNICOS

.- DEBEN PASAR DE KW A GW

.- DEBEN REDUCIR IMPACTO VISUAL

¿HOY ?

COMBINACIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES + NUCLEARES

GESTIÓN DE RESIDUOS

• Almacenar, reciclar y reutilizar

• Importancia protección medio ambiente

• No sobreexplotación del planeta

• Énfasis en recursos radioactivos

RESIDUOS RADIACTIVOS

• Peligrosidad

– Cantidades pequeñas = altas dosis de radiación

• Duración

– Algunos isótopos emiten radiación durante miles de años

ORIGEN

Energía nuclear → Reacciones físicas

Reacciones físicas = energía + radioactividad

Radioactividad: controlable (hormigón-vidrio plomado)

Principal problema: durabilidad Período de semidesintegración

Usos positivos de la radioactividad

VIDA MEDIA DE LOS RADIONUCLEIDOS

• La RADIACTIVIDAD decae con el tiempo.

• Cada radionucleido posee un “periodo de semidesintegración”.

• En cada periodo transcurrido la actividad decae a la mitad Bq inicial

A/2

A/4

A/16A/8

A/32

Periodos1 3 4 52

A Actividad inicial (Bq)

0 Bq 60 Co 5,3 años 131 I 8,04 dias

137 Cs 30 años 99Tc 2.13*105años

134 Cs 2.6 años 129 I 1.57*107 años

CLASIFICACIÓN

• Baja actividad: inferior a 60 años

• Baja-media actividad: inferior a 300 años

• Muy alta actividad: mill0nes de años (*)

PISCINA NUCLEAR

ATC. (Cementerio Nuclear)Almacén temporal Centralizado

•Objeto:

•Almacenar temporalmente los elementos radiactivos de ALTA ACTIVIDAD, ( Barras de combustible gastado), que producen las CC. NN y que en la actualidad se almacenan en las Piscinas de Combustible en cada C. Nuclear.

ATC de Borssele. Holanda

GESTIÓN

• Instalaciones especiales

• Materiales específicos

• Métodos de reducción de radioactividad

• Reducción de su durabilidad

EL CABRIL

DESMANTELAMIENTO DE LAS CENTRALES

• Funciona 25-40 años

• Varias posibilidades

– Custodia por la compañía

– Soterramiento con hormigón

– Desmantelamiento de la central (*)

CONCLUSIÓN

• Importancia futura de la nuclear, pero antes hay que resolver problemas de seguridad y gestión de residuos.

• Dos factores para rehabilitar la energía nuclear: cambio de la percepción social de ésta y soluciones técnicas que la mejoren.

• No se trata de minimizar las causas por las

que la población cree que la energía

nuclear no es segura, sino de introducir las

mejoras necesarias para que no haya dudas

al respecto

FUENTES CONSULTADAS

• COL BUTI, Pedro.1990. Fundamentos de dosimetría teórica y protección radiológica. Ed. UPC. Barcelona

• CASTELO, Javier (ed), Manuel Gamo, Jerónimo Iñiguez et alt. 1996. Protección Radiológica aplicada a instalaciones nucleares. ED CIEMAT. Madrid

• CSN. 1996 Colección de guías de seguridad. Ed CSN GUIAS DE SEGURIDAD.

• I.E.N..1985. Legislación española sobre instalaciones radiactivas. Ed. JEN. Madrid

• Antich Bartroli, Jorge. 1985. Radiologái industrial en OIEA-JEN Curso sobre las condiciones de seguridad de centrales nucleares en explotación.Ed. JEN. Madrid.

• Documentación divulgativa e informativa emitida por el Departamento de Formación de la CN. Vandellós II .

• Gamo , Juan M. 1998 CN. Vandellós ” Formación específica de Protección Radiológica” Ed. CN Vandellós