Recursos Energéticos   

Concepto e Introducción:      

- Energía: capacidad de producir trabajo.

- El 99% de la energía utilizada proviene directa o indirectamente del Sol.

- Las energías más utilizadas en la Tierra son: la calorífica, electromagnética, mecánica, química, nuclear, etc.

- Las energías pueden clasificarse de la siguiente manera: energías

convencionales , energías renovables,  alternativas o nuevas "no

renovables" 

Energías Renovables VS Energías No Renovables

Uso de la Energía

La calidad de la energía es la capacidad de producir

trabajo útil por unidad de masa o volumen.

Para valorar la calidad utilizamos dos unidades básicas: 

- TEC: energía liberada por la combustión de una tonelada de carbón (aprox. 7 millones de kcal).

- TEP: energía liberada en la combustión de una tonelada de petróleo ( aprox. 10 millones de kcal).

Sistema Energético

El sistema energético es el conjunto de procesos necesarios para la utilización de la energía.Las fases de un sistema energético forman la cadena energética formada por cuatro fases: 

1.Captura o Extracción: de la energía primaria.

2.Transformación: de la energía secundaria.

3.Transporte: de los recursos energéticos secundarios hasta lugar de utilización.

4.Consumo: de la energía secundaria.

Rendimiento EnergéticoEl rendimiento energético es la relación entre la energía suministrada al sistema y la que obtenemos de él (salidas/entradas), expresada en tanto por ciento.

Siempre será menor del 100%, provocado por la existencia de pérdidas energéticas, algunas inevitables, como el incremento de la entropía, mientras que otras pueden corregirse como fallos en el funcionamiento.

Coste Energético

El coste energético es el precio que pagamos por utilizar la energía secundaria ( recibo de la luz, coste de la gasolina, etc).

Pero existen muchos costes ocultos( construcción, mantenimiento, desmantelamiento, etc).

Energías ConvencionalesLas energías convencionales son los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), la energía natural y la hidroeléctrica.

Combustibles FósilesRepresenta el 79,6% de la energía utilizada en el mundo.

Causa graves problemas de contaminación y de incremento del efecto invernadero, pero no disponemos de energías sustitutivas adecuadas.

La solución está en ir sustituirlas poco a poco por otras energías alternativas, ya que amenazan con agotarse con el ritmo actual.

Se denomina recurso a la estimación teórica de la cantidad total que hay en la corteza terrestre de un determinado combustible fósil o mineral. Es una cantidad fija y limitada, determinada por los procesos geologicos.

Se denomina reserva a la cantidad descubierta de un combustible fósil cuya explotación resulta económicamente rentable.

CarbónEs un combustible de alto poder calorífico y uno de los más abundantes. También es el más sucio, debido a su elevado contenido de azufre. Emite el doble de CO2 que el petróleo.

Se formó por la acumulación de restos vegetales en el fondo de pantanos, lagunas, etc, que en ausencia de oxígeno sufrieron un proceso de fermentación, debido a la acción de las bacterias.

En las centrales térmicas se produce el 30% de la energía eléctrica mundial. El calor resultante de dicha comustión se utiliza para obtener vapor de agua.

Dependiendo de la profundidad a la que se encuentren los sedimentos de carbón, se pueden realizar explotaciones a cielo abiarto o en minas.

Las primeras son más económicas, pero su impacto ambiental y paisajístico es mayor.

En las minas hay que perforar el terreno por lo que aumenta los costes económicos y sociales, ya que incrementa los riesgos.

PetróleoEs un líquido de color oscuro más ligero que el agua.

Se origina en cuencas sedimentarias marinas, cuando se produce la muerte masiva del plancton. Sus restos se sedimentan con arenas formando los barros sapropélicos.

- Los restos orgánicos fermentan y forman los hidrocarburos.

- Las arenas se transforman en la roca madre que queda impregnada de hidrocarburos.

Cuando se extrae, lo que se obtiene es el crudo, una mezcla de hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos.

El crudo se somete a un proceso de separación de sus componentes llamada destilación fraccionada, de la que se obtiene numerosos productos derivados como:

- Combustibles: butano, gasolina, fuel, etc.

- Materias primas: asfaltos, plásticos, pinturas, aceites lubricantes, etc.

Su principal uso es en el transporte. También para calefacciones, industria química, centrales térmicas (fuel), etc.

Gas NaturalProcede, de la fermentación de la materia orgánica. Está compuesto por una mezcla de hidrógeno, metano, butano, propano y otros gases en proporciones variables.

Es el combustible de mayor poder calorífico y el menos contaminante.

Su extracción es sencilla y barata ( no requiere procesado).

Su transporte se realiza principalmente por gasoductos o en barcos gaseros (gas licuado a presión).

Su principal uso es la generación de electricidad, en el uso doméstico, centrales térmicas, transporte y el industrial.

El principal inconveniente es que en caso de accidente, se libera metano, un gas de efecto invernadero 25 veces más potente que el CO2 y es una energía no renovable.

Energía nuclear: fisiónSe basa en la desintegración radiactiva de los átomos de Uranio.

Es el combustible de las centrales nucleares.

En la fisión se liberan grandes cantidades de energía (calor y radiactividad) , pero tmbién 2-3 nuevos neutrones de alta velocidad que producen nuevas fisiones (rupturas).

Es una reacción en cadena que si no se controla produciria una explosión atómica.

Para controlar la reacción, se introduce en el reactor un moderador que "enfría" la reacción (absorbe los neutrones en exceso). El moderador puede ser agua ligera (75% de los reactores), agua pesada (20%) o grafito (5%).

Para extraer el calor producido hay un sistema de refrigeración por agua que consta de tres circuitos independientes entre sí.

- Circuito primario: en contacto con el material radiactivo, está confinado dentro de la vasija principal del reactor, y esta agua se recicla (no sale nunca).

- Circuito secundario: enfría al primario, originando vapor que mueve las turbinas y producirán electricidad.

- Circuito terciario: licua el vapor del secundario, esta agua entra y sale del exterior (río, mar) y genera el vapor que vemos salir de las torres de refrigeración.

Energía HidroélectricaSe obtiene de presas, a partir del agua almacenada en los embalses de los rios.

Cuando el agua almacenada se la deja salir, pasa a través de una turbina que gira y está conectada a un generador eléctrico (dinamo). De esta manera, se libera energía, que se transformará de energía mecánica en energía eléctrica.

Esta energía es de bajo coste y de mínimo mantenimiento. No emite ningún tipo de contaminación y favorece la regulación del caudal de los ríos.

Aspectos negativos son la reducción de la diversidad biológica,

la dificultad de emigración de los peces, la navegación fluvial,

disminución del caudal, modificación del nivel freático, etc.

Además, genera riesgos geológicos de tipo mixto al acelerar la erosión y la sedimentación que produce su colmatación.

También conlleva riesgos inducidos por catástrofes debidas a la posible rotura de la presa.

Los costes de contricción son bastante elevados, implican la destrucción de tierras de labor y traslado de poblaciones.

Actualmente, comienzan a instalarse pequeñas centrales hidroelécticas (minicentrales) que permiten atender más adecuadamente la demanda, además de causar un impacto ambiental y un coste económico menor.

Energías procedentes del Sol

LLegan del Sol en forma de radiaciones electromagnéticas.

Es la principal fuente de energía de nuestro planeta, pero la Tierra solo intercepta una mínima parte de ella.

- Ventajas: es inagotable, limpia, barata, reduce la independencia energética de los combustibles fósiles, etc.

- Desventajas: su disponibilidad varia (según la estación del año), no se almacena, ocupan grandes extenciones (sistemas de captación grandes).

Arquitectura Bioclimática

Es la arquitectura que aprovecha las condiciones climáticas de la zona.

Su objetivo es conseguir un interior confortable con el menor gasto de nergía posible.

La temperatura interior apenas varia aunque fuera sea muy notable. Por lo que supone un gran ahorro de energía y dinero.

Muchos de sus principios se basan en la arquitectura tradicional:

- Materiales: piedra, madera, etc, (ya que son mejores aislantes térmicos).

- Orientación: la fachada sur recibe más calor y luz que la norte.

- Espesor de los muros: muy gruesos

- Disposición y tamaño de las ventanas, acristalamiento y balcones.

Centrales térmicas solares

Se utiliza el calor procedente del Sol para la producción de electricidad, para lo que hay que capturar y concentrar la luz solar mediante un colector.

Se realiza de tres maneras posibles:

- Disco parabólico: formado por un conjunto de espejos que concentran la luz en un punto central.

- Espejo cilindroparabólico: dirige la luz hacia un tubo situado en la línea central.

- Conjunto de espejos planos: que se mueven siguiendo el Sol que reflejan la luz hacia un único punto situado en la parte superior de una torre central.

Centrales solares FotovoltaicasSe convierte directamente la luz del Sol en electricidad, se utiliza un material semiconductor (silicio) que al absorber fotones proporciona una corriente de electrones "corriente electrica".

Su fabricación es muy cara, y el mínimo defecto en el cristal echa a perder la célula.

La energía fotovoltaica genera electricidad sin contaminación de ningún tipo.

Sus instalaciones necesitan un mantenimiento mínimo y no requiere agua.

Los inconvenientes que presenta son: el espacio para su instalación, el inmenso impacto visual y la variabilidad de su producción.

La Energía de la Biomasa

Es el conjunto de materia orgánica susceptible de ser usada como combustible.

Su principal ventaja es que es un recurso potencialmente renovable y posee un balanca cero de emisiones de CO2. Además, puede reducir el riesgo de incendios.

Su principal inconveniente es el transporte que es caro e ineficiente económicamente.

Presenta dos modalidades de uso: quemada directamente (biomasa energética) o transformada en otros combustibles, como el biogás y los biocombustibles.

Biomasa energéticaLa forma más tradicional de empleo de la biomasa es la quema directa de leña (para calentarse, calentar agua y cocinar).

Actualmente, para calefacción o agua caliente partimos de residuos forestales, cáscaras de almendra, huesos de aceitunas, etc.

También se utiliza para obtener energía eléctrica en las centrales térmicas de biomasa.

BiogásCombustible formazo por una mezcla de metano (en un 50-70%), CO2, y otros gases en pequeñas proporciones (hidrógeno, nitrógeno y H2S).

Se obtiene por la fermentación anaerobia de residuos orgánicos biodegradables, proceso que se lleva a cabo en el interior de un digestor.

BiocombustiblesCarburantes líquidos que proceden de la transformación de la biomasa mediante procesos químicos. Son el bioetanol y el biodiésel.

- Bioetanol: se obtiene por fermentación alcohólica, destilación y deshidratación, de vegetales ricos en almidón (cereales, patatas, etc). De todo esto resulta un combustible similar a la gasolina, con la que se puede mezclar tras realizar una adaptación en los motores de los vehículos. Su problema que los motores son más difíciles de arrancar en frío, su rendimiento es menor comparado con la gasolina.

- Biodiésel: se obtiene por aceites vegetales y también con aceites de fritura usados y grasas animales. Utilizarse solo y sin refinar en motores diésel que hayan sido preparados para ello. Problemas como el aumento de las emisiones de NO2, y los cambios que hay que realizar en los automóviles, ya que el biodiésel ataca a la goma de los circuitos. Los motores propulsados difíciles de arrancar en frío, disminución en la potencia del motor y aumento de consumo.

Energía EólicaEs una forma de energía cinética producida por los vientos, se utilizan aerogeneradores para generar energía.

Son aparatos que disponen de unas palas que giran gracias al viento y en su interior un generador transforma la energía mecánica del viento en energía eléctrica que es transferida a la red de distribución.

Es una energía que no emite contaminación de ningún tipo.

- Ventajas: es inagotable, los aerogeneradores tienen bajo coste de instalación y mantenimiento.

- Desventajas: difísil de almacenar, su impacto visual, peligroso para las

aves, incremento de la erosión.

Energía MareomotrizSe obtiene del movimiento del agua del mar, en las mareas.

Se sitúan en la desembocadura de ríos donde la diferencia del nivel del mar entre pleamar y bajamar es de varios metros.

Básicamente es similar a la hidráulica.

- Ventajas: limpia, renovable, inagotable.

- Desventajas: utilización limitada a ciertas zonas, instalación y mantenimiento caros.

Energía GeotérmicaEl calor interno de la Tierra tmbién es una fuente de energía.

Consiste en inyectar agua fría a través de cañerías a cierta profundidad y recoger el vapor de agua que sale a presión por otras cañerías. El vapor mueve una turbina que hace girar un generador transformando la energía cinética en eléctrica.

Se puede aprobechar el agua caliente resultante para la calefacción y agua caliente de hogares e invernaderos.

El problema es que no es renovable, ya que la energía térmica

de los pozos no dura más de 15 años y tarda millones de años

en volver a regenerarse.

El Hidrógeno como combustibleLa reacción de formación de agua a partir del hidrógeno produce gran cantidad de energía como para utilizar el hidrógeno como combustible.

H2 + 1/2 O2 = H2O + ENERGÍA

El hidrógeno es muy abundante (75% Universo), en la Tierra se encuentra combinado formando agua y otras moléculas.

Debido a su abundancia se considera un combustible eterno y eficiente, ya que produce el triple de energía calorifíca que el petróleo.

Su combustión no porduce residuos, solo agua.

El problema es que se gasta más energía en descomponer el agua y producir hidrógeno de la que se extrae luego en la combustión .

No es rentable porque viene de combustibles fósiles, lo sería si la energía viniera del Sol.

La mitad del hidrógeno extraido en la actualidad proviene del gas natural.

- Ventaja: permite utilizar toda la infraestructura del gas natural.

Otra forma de utilización es en las pilas de combustible, que son una especie de baterias que no se gastan porque convierten en electricidad la energía química del combustible , el H2.

No se emiten contaminantes.

Energía de fusión nuclear

Fusión es la unión de núcleos ligeros para dar origen a otro más pesado, liberándose en dicho proceso una enorme cantidad de energía.

Para que esta reacción pueda ocurrir, los núcleos han de acercarse mucho más de lo que se encuentran en circunstancias normales, lo que solamente es posible a altas temperaturas, en las cuales los átomos se encuentran en un cuarto estado de la materia, el plasma, constituido por los núcleos "desnudos" con carga positiva, ya que los electrones se han separado totalmente de ellos.

No existe ningún material capaz de contener un plasma, por esta razón, la única solución es almacenarlo dentro de "botellas magnéticas", donde fortísimos campos electromagnéticos lo mantienen confinado en un determinado espacío.

Uso eficiente de la energía

A partir de la crisis del petróleo de 1973 se ha planteado una nueva "fuente de energía": el ahorro energético.

Las medidas tomadas es que no es necesario disminuir la calidad de vida para ahorrar energía. Un estudio profundo de nuestros gastos energéticos y las pérdidas inútiles de energía, ha demostrado la viabilidad de este enfoque.

Uno de los mecanismos de ahorro es la cogeneración de energía, es decir, la producción combinada de dos formas útiles de energía (como electricidad y vapor de agua) a partir de una única fuente de combustible, contra el 33%de eficiencia típica de una planta energética.

Las medidas especíicas respecto al uso de la energía son las siguientes:

- Aumentar la eficiencia en el sistema eléctrico: el sistema de transporte eléctrico tiene una eficiencia del 33%, por lo que es necesario producir el triple de energía de la que consumimos. Las compañías eléctricas incentivan el ahorro mediante los negavatios (vatios negativos), ayudas económicas para comprar bombillas y electrodomésticos más eficientes.

- Valoración del coste real de la energía que consumimos: la valoración del ciclo de la vida de los aparatos eléctronicos se lleva a cabo de esta manera, gracias a la cual podemos valorar el ahorro que implica su uso:

Coste del ciclo de vida = Precio del aparato + (Gasto anual de energía x Tiempo de vida estimado).

- Valoración de los costes ocultos de la energía: la energía eléctrica puede ser limpia para los consumidores, pero según haya sido su producción ha generado contaminación en otro lugar.

- Reducción del consumo en los diferentes sectores: en España el sector que más consume energía es el del transporte (40%), le sigue la industria (32%), en tercer lugar estan los hogares (16%).

Las industrias han conseguido alcanzar una mayor eficacia en consumo mediante la implantación de mejoras técnicas.

Las compañias automovilísticas están sacando al mercado vehículos más eficientes sobre todo para el transporte urbano.

En el hogar la calecfación y agua caliente son los que más energía consumen.