73. ¿Cómo se realiza una perforación de petróleo convencional?
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61. ¿Cómo es el proceso para uso energético del carbón? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El proceso productivo encaminado al empleo del carbón como fuente de energía primaria para producir electricidad comprende las siguientes fases: Extracción del material en la mina (laboreo); transporte del carbón en bruto hasta pie de central; procesado del carbón hasta convertirlo en un polvo fino; combustión del carbón en una caldera para la obtención de vapor de agua recalentado y a alta presión; conversión del vapor en energía mecánica por medio de una turbina; conversión de la energía mecánica en energía eléctrica por medio de un generador eléctrico; transporte de la electricidad producida al exterior (energía final). El proceso incluye también la eliminación de algunos residuos de la combustión, como son las cenizas y algunos volátiles. Aire Carbón Extracción del mineral Transporte Limpieza y pulverizado CO2, SOx ,NOx Combustión (caldera) Cenizas Energía eléctrica Generador Turbina 62. ¿Cómo se extrae el carbón? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Los primeros equipos (máquinas y sistemas) empleados en la explotación del carbón son los destinados al laboreo de las minas. Estos son diferentes según que el carbón se extraiga en minas a ciclo abierto o en minas subterráneas. En el primer caso, y después de retirar con dragas y buldozers el material que recubre la capa de carbón, se procede a la extracción de este con dragas rotatorias o con perforadores helicoidales. Minas a cielo abierto: • Dragas y buldozers para retirar el material que recubre la capa de carbón • Dragas rotatorias o perforadores helicoidales para retirar el carbón 62. ¿Cómo se extrae el carbón? Minas enterradas: PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA • Se excava un pozo principal (donde se encuentran los montacargas para la elevación del mineral y la entrada y salida de las personas) y otros pozos de ventilación. • Los túneles de perforación van siguiendo las vetas de carbón y precisan ser apuntalados y encofrados, para evitar su derrumbe. Instalaciones en superficie Minador Minador continuo Situación en plano de la mina 62. ¿Cómo se extrae el carbón? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA EXCAVADORA DE POZO PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 62. ¿Cómo se extrae el carbón? Minador continuo Extrae el carbón de la veta, lo coloca sobre cintas transportadoras que lo transportan hasta el exterior de la mina, e incluso pueden realizar las labores de encofrado, evitando con todo ello el riesgo para las personas. 62. ¿Cómo se extrae el carbón? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El carbón extraído de la mima se deposita al aire libre, a pie de mina donde se encuentran los correspondientes sistemas de carga del mismo en el medio de transporte que le llevará a la central (palas cargadoras automóviles, cintas transportadoras y rueda de cangilones, etc.). PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 63. ¿Cómo se transporta el carbón? El transporte del carbón desde el depósito en la mina hasta el depósito a pie de central se realiza por ferrocarril, camiones o por vía marítima. 64. ¿Cómo se limpia y pulveriza el carbón? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Desde el parque de carbón de la central este es transportado hasta una tolva colocada cerca de la caldera (según el tipo de carbón, en este trayecto se hace pasar por un separador magnético para quitarle las partículas metálicas que puedan llevar mezcladas), por medio de cintas transportadoras. • Trituración del carbón El carbón de la tolva, antes de ser introducido en la caldera, pasa por una trituradora o molino donde es reducido a un polvo muy fino que facilita su combustión. • Envío a la caldera Desde el molino el carbón pulverizado es enviado a los quemadores mediante un chorro de aire precalentado (con parte de los gases calientes que salen por la chimenea), usando para ello potentes ventiladores. PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 65. ¿Cómo es una caldera para quemar carbón? En la figura se muestran las diferentes partes de una caldera para quemar carbón y producir vapor de agua. Clapetas Humos Paredes refractarias Ventilador Parrilla Quemador de llama piloto Combustible sólido Cenicero Entrada de agua fría Salida de vapor 66. ¿Cómo se controlan las cenizas en una central de carbón? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Las centrales de carbón disponen de una alta chimenea (las hay de más de 300 metros) para alejar los gases de combustión de la central y dispersar los contaminantes en capas altas de la atmósfera, y de unos “precipitadores” catalíticos que retienen parte de los gases contaminantes que escapan por la chimenea (SOx y NOx). Chimenea Filtros electroestáticos Recogedor de cenizas Las cenizas producidas durante la combustión del carbón es recogida en la parte inferior de la caldera, que tiene forma de embudo, desde donde se deja caer, cada cierto tiempo, en una zanja por donde circula una corriente de agua que las arrastra a un depósito. (Posteriormente cada cierto tiempo, se vacía este depósito y se llevan las cenizas a un vertedero o se usan en procesos metalúrgicos o en la construcción, mezclándolas con cemento). PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 67. ¿Cómo se convierte el vapor en electricidad en una central de carbón? El vapor, a alta presión y temperatura acciona una turbina, que a su vez acciona un generador eléctrico. La energía eléctrica producida es elevada de tensión, mediante una estación transformadora, y enviada a la red eléctrica general. 68. ¿Cómo es un intercambiador de calor en una central de carbón? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA • El vapor, una vez que ha pasado por la turbina, y ha perdido gran parte de su presión, es enviado a unos condensadores, donde el vapor de agua pasa de nuevo a agua líquida, la cual es introducida de nuevo en la caldera (el agua funciona en un circuito cerrado). • La refrigeración del condensador puede hacerse mediante un intercambiador de calor vapor-agua (es decir, refrigerando el condensador con agua fría del mar o de un río, lo que se conoce como “circuito abierto de agua”), o mediante un doble intercambiador, vapor-agua y agua-aire (es decir, el agua que conduce el vapor se encuentra en un circuito cerrado. El agua caliente que sale del primer intercambiador se lleva a una “torre de evaporación”, donde es el aire ambiente el que enfría esta agua). Salida de fluido de trabajo Entrada de fluido de trabajo Salida de agua Entrada de agua 69. ¿Cómo funciona una central eléctrica de carbón? Como se ve, aparte del CO2 y cenizas que se vierten a la atmósfera (además de óxidos de nitrógeno y de azufre que siempre se generan al quemar este combustible), también se vierte agua caliente, empleada para condensar el vapor que sale de la caldera. CO2 Combustible Cenizas Turbina de vapor Caldera Vapor PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El esquema muestra todos los componentes esenciales de una central de carbón, que convierte la energía de esta combustible fósil en electricidad. Aire Agua Intercambiador (condensador) Agua fría Agua caliente Generador eléctrico Transformador 70. ¿Cuál es el tamaño de una central eléctrica de carbón? Una central de carbón de una potencia de 1.000 MW tiene un consumo medio diario de 6.300 t, con puntas de 8.400 t, lo que hace un consumo medio anual de 2.520.000 t. (Equivalente a 66 buques mineraleros de 35.000 t ó 23.000 vagones de ferrocarril de 100 t cada uno) PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El CO2 enviado a la atmósfera supera los 7.800.000 t, el SO2 se eleva a 39.800 t y el NO2 a 9.450 t. Genera 377.000 t de cenizas volantes y 69.000 t de cenizas de horno, recogidas como residuos sólidos. Las cenizas enviadas a la atmósfera bajan a 6.000 t si la central está dotada de filtros. Sobrecalentador Recalentador Torre de refrigeración Caldera Turbina de alta, media y baja presión Generador Transformador eléctrico Calentadores Carbón Cinta transportadora Chimenea Molino Ceniza Pozo de residuos Condensador Economizador Calentador de aire Precipitador 71. ¿Cómo es el proceso para uso energético del petróleo? Prospección o búsqueda del petróleo en el subsuelo; extracción del petróleo crudo; transporte del petróleo crudo; refinado del crudo; transporte del combustible hasta la central; combustión del petróleo en la central en calderas de vapor o en turbinas de gas; generación de electricidad. El proceso incluye también la eliminación de algunos residuos de la combustión, como son los óxidos de azufre y nitrógeno. Transporte del crudo Refinado del crudo CO2 NOx SOx Turbina de vapor Vapor Combustión en una turbina de vapor CO2 NOx SOx Energía eléctrica Generador Agua Extracción del crudo Aire Petróleo en el pozo Combustión en una turbina de gas CO2 NOx SOx Aire Prospección Aire PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El proceso productivo encaminado al empleo del petróleo como fuente de energía primaria para producir electricidad comprende las siguientes fases: Combustión en un motor 72. ¿Cómo se busca el petróleo convencional? La primera fase en la explotación del petróleo es la “prospección”, o búsqueda de nuevos yacimientos. PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Se realizan estudios geológicos y geofísicos con este fin. En los estudios geológicos se realizan estudios superficiales del terreno, utilizando fotografías aéreas, imágenes de satélites e inspecciones oculares directas. Para los estudios geofísicos se utilizan diversos métodos y equipos, siendo los más importantes los gravimétricos, los magnéticos y los sísmicos (en todos ellos se busca la presencia en el subsuelo de rocas porosas o poco densas, que pudieran contener petróleo, “empapado” en su interior, así como las correspondientes rocas coberteras). Estos métodos también se aplican para la búsqueda de yacimientos en el fondo del mar. 72. ¿Cómo se busca el petróleo convencional? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La técnica más empleada es la “sísmica de reflexión” que se basa en las modificaciones que sufre la propagación de una onda que viaja por el interior de la corteza terrestre, al atravesar capas de materiales discontinuas o de diferente composición (porosidad, materiales, etc.). La sísmica terrestre se realiza mediante vibraciones inducidas en el terreno por vibradores instalados en camiones (o caída de martillos pilones, explosiones, etc.) y la señal reflejada es recogida por geófonos enterrados en el suelo. En la sísmica marina los pulsos sónicos son constituidos por cañones de aire comprimido, explosiones, etc. y el eco es recogido por hidrófonos (que convierten los desplazamientos mecánicos de la superficie del mar en impulsos eléctricos) colocados a lo largo de un cable remolcado por el barco que genera los pulsos. La sísmica más avanzada, y la más utilizada, es la 3D que consiste en realizar una serie de pulsos siguiendo líneas paralelas que pueden alargarse cientos de kilómetros, seguidas de otras líneas perpendiculares a las primeras, a partir de las cuales puede configurarse por medios informáticos una especie de “ecografía” del subsuelo. PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 72. ¿Cómo se busca el petróleo convencional? Una vez localizadas las zonas propicias se procede a efectuar sondeos de exploración (wildcats), tendentes a determinar la presencia de petróleo, la de agua, los tipos de rocas del subsuelo, la radioactividad en el mismo (indicadora de la arcillosidad), la porosidad y permeabilidad, registro de perfiles eléctricos (conductividad eléctrica), etc. Esta etapa culmina con la realización de otra serie de sondeos para determinar el potencial del yacimiento: tamaño (ubicación de la bolsa en el subsuelo y límites), presión, composición y temperatura del petróleo, permeabilidad, índice de productividad, volumen de petróleo “extraíble”, etc. (Normalmente, no más de cada 1 de cada 50 perforaciones resulta satisfactoria). 73. ¿Cómo se realiza una perforación de petróleo convencional? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La segunda etapa es la perforación de los pozos de petróleo para proceder a su extracción, que puede hacerse por diversos procedimientos, dependiendo de la naturaleza del yacimiento y de su ubicación terrestre o marítima. Para la perforación se usa una herramienta con dientes de diamante que gira cortando el terreno accionada por un “varillaje” (tubos huecos unidos unos a otros) desde la superficie a la vez que se va haciendo penetrar en el mismo. Para la extracción de los ripios o detritus se emplea en “lodo circulante”, que se bombea a elevada presión desde la superficie por el interior del varillaje y sale de nuevo al exterior por la parte externa de este arrastrando los residuos por el hueco que queda entre el varillaje y el agujero perforado (el diámetro de la cabeza cortadora es mayor que el del varillaje). PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 73. ¿Cómo se realiza una perforación de petróleo convencional? El sistema de rotación consta de un motor de corriente continua (entre 500 y 3.000 C.V.) que transmite el giro a la denominada “mesa de rotación” y de esta, mediante una varilla de sección cuadrada o hexagonal (Kelly), que encaja en la mesa de rotación, al resto del varillaje (que como se dijo anteriormente son, en realidad, tubos huecos). Cuando la herramienta de corte ha descendido la longitud de una varilla se para la rotación, se le empalma una nueva varilla y se conecta esta al tramo de sección cuadrada, para que quede lista para una nueva rotación y descenso. El conjunto de la herramienta de corte, el “lastra barrenas” (drill collar) que aporta el peso sobre la herramienta de corte, el varillaje ligero (drill pipe) y la varilla cuadrada insertada en la mesa, se denomina “sarta de perforación”. Para la subida y bajada de la sarta de perforación, el añadido de nuevas varillas, la entubación del pozo, etc., se usa el “sistema de elevación”. Éste está constituido por una torre o mástil, cuya altura depende de que se diseñe para una, dos o tres varillas (en el caso de “triples”, puede alcanzar los 30 metros). La torre tiene poleas fijas y móviles para el izado de las varillas, cabrestantes y otros mecanismos para la conexión y desconexión de las varillas con rapidez y seguridad. PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 73. ¿Cómo se realiza una perforación de petróleo convencional? 73. ¿Cómo se realiza una perforación de petróleo convencional? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Una parte importante del equipo de extracción es el “sistema de lodos”. El lodo es un fluido a base de agua o aceite, a los que se le añaden aditivos para mejorar ciertas propiedades, como la densidad, viscosidad, filtrado, PH, etc. y cuya composición depende del tipo de detritos a extraer). Sus funciones son las de refrigerar la herramienta de corte, lubricarla, refrigerar todo el varillaje y transportar los ripios hasta la superficie. El sistema de lodos está compuesto por las bolsas (de lodos limpios y “sucios”) provistas de agitadores para mantenerlos homogéneos; las mesas vibratorias y los ciclones, para separar los ripios y recuperar los lodos; el sistema de bombeo y la cabeza inyectora, encargada de introducir el lodo por la parte interna del varillaje. 73. ¿Cómo se realiza una perforación de petróleo convencional? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Dependiendo del tipo de terreno, muchas veces, se hace preciso entubar y cementar el pozo (para evitar derrumbes y obturaciones del mismo). Para ello, una vez se ha perforado un tramo es preciso colocar una tubería de protección o revestimiento (casing) que luego se cementa por su parte exterior (inyectando una lechada de cemento entre esta y la roca). Una vez que el pozo está en situación segura se continúa la perforación con un diamante menor. El último componente del sistema de perforación es el “preventor de erupciones” (Blow Out Preventor -BOP), compuesto por un antepozo cúbico de 2x2x2 metros dotado de un sistema de válvulas que evita la salida incontrolada y a presión del gas, en el transcurso de la perforación. Torre de perforación Tubería de lodos Motores Banco giratorio Detritos de sondeo Dispositivos antiexplosión Bomba de lodos Revestimiento Detritos Fluido circulante Cabeza perforadora 73. ¿Cómo se realiza una perforación de petróleo convencional? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA En el caso de explotación en el mar (off shore) se emplean plataformas que pueden ser fijas o móviles. Las plataformas móviles se emplean principalmente en labores de exploración. Las hay de cuatro tipos: Barcazas de fondo plano, que una vez colocadas en el sitio de la exploración se asientan sobre el fondo, lastrándolas (Barge). Plataforma de casco flotante con patas telescópicas, que se apoyan firmemente en el fondo, y luego el casco se levanta hasta 20 metros por encima del nivel del mar (Jack-up). (Se usan para profundidades menores de 100 metros). Plataformas semisumergibles, con una doble estructura. En la parte superior está la zona de trabajo y habitable, mientras que la inferior permite el llenado y vaciado de agua del mar. Al llegar al punto de trabajo se rellena con agua la parte inferior, hasta que la plataforma queda semisumergida (libre del oleaje) y luego se ancla al fondo marino (o se mantiene en posición por hélices accionadas por motores controlados por un ordenador) (Se utilizan en profundidades de hasta 300 metros). Barcos de perforación (drill-ships), que son barcos modificados sobre los que se instalan equipos de perforación. Se utilizan en todo tipo de profundidades (de hasta 1.000 metros de columna de agua), y pueden anclarse o mantenerse en posición mediante hélices (posicionamiento dinámico). PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 73. ¿Cómo se realiza una perforación de petróleo convencional? 73. ¿Cómo se realiza una perforación de petróleo convencional? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Las plataformas fijas se emplean en la fase de explotación del yacimiento (y se construyen “a medida” de cada uno). Contienen todos los elementos de las instalaciones fijas, más la central energética, depósitos de varillas, talleres de mantenimiento e instalaciones para el personal. Estas plataformas fijas se emplean en profundidades de hasta 300 metros. En profundidades mayores se emplean barcos adaptados denominados EPSO (producción, almacenamiento y descarga flotante), estructuras similares a boyas con un extremo muy largo, ancladas al fondo, denominadas “spar”, o plataformas denominadas “tensión-leg” o “template”. 74. ¿Cómo se extrae el petróleo convencional? La tercera etapa es la extracción, que se efectúa por diversos procedimientos y tecnologías, dependiendo de la naturaleza del yacimiento y su ubicación en tierra o en el mar. PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Según el tipo de yacimiento la extracción puede ser: “primaria”, en la que la propia presión del gas sobre el crudo hace que esta salga por la perforación efectuada “secundaria”, inyectando agua, gas u otros líquidos para obligar a salir el crudo (para lo cual deben realizarse múltiples pozos en las cercanías del de extracción) “terciaria”, utilizando sistemas de bombeo mecánico (solo para el caso de petróleos muy fluidos). 75. ¿Cómo se extrae el petróleo no convencional? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Las arenas asfálticas o bituminosas se extraen en minas a cielo abierto mediante el uso de excavadoras, buldócer, camiones, etc. Posteriormente la mezcla de arenas y petróleo se lava con agua caliente para su separación. Normalmente se precisan lavar 2 t. de arenas asfálticas para obtener un barril de petróleo crudo. Se trata de un crudo con elevados niveles de sulfuro, metales y nitrógeno, que encarecen las labores posteriores de refinado. El principal problema de esta extracción es la enorme cantidad de residuos en forma de lodos que se generan. (Son lodos gelatinosos que contienen hidrocarburos, sales inorgánicas y metales pesados y que no pueden ser reciclados. Su consolidación como sólidos puede durar más de 100 años) PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 76. ¿Qué tratamientos recibe el petróleo crudo? El petróleo extraído del pozo es conducido a los correspondientes depósitos donde se le somete a un tratamiento primario consistente en un proceso de “estabilización” mediante el cual se separa el agua de mar y los sólidos en suspensión. Esto constituye la cuarta etapa en la explotación del petróleo convencional. 77. ¿Cómo se transporta el petróleo crudo? La quinta etapa es el transporte del crudo hasta la refinería (que puede encontrarse a grandes distancias del pozo) PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El transporte a gran escala se realiza por medio de oleoductos o por medio de buques, denominados petroleros. Existen oleoductos con tuberías de 1,25 m de diámetro y longitudes de varios miles de kilómetros, con sucesivas estaciones de bombeo intermedias, así como petroleros de más de 200.000 t. de carga. El petróleo se bombea desde la estación de cabecera y se impulsa de nuevo desde estaciones intermedias. Los oleoductos se calculan para resistir la corrosión (interna y externa), la erosión interna, las acciones mecánicas externas (golpes, etc.), la fatiga, la presión, tensiones térmicas, etc. Tanto los oleoductos, como los petroleros, descargan el crudo en grandes depósitos a pie de refinería. El transporte por oleoductos y por buques petroleros 78. ¿Cómo se refina el petróleo? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La sexta etapa en el proceso de la explotación del petróleo como fuente de energía es el refinado del mismo, es decir la separación de sus diferentes componentes. (Recuérdese que el petróleo es una mezcla de centenares de hidrocarburos, cuya estructura va desde la más sencilla, el metano –CH4- hasta los pesados y complejos asfaltos. A su vez, y según la tipología del hidrocarburo más abundante, pueden ser de “base bencénica”, de “base parafínica”, etc.). En cualquier caso, en la composición de todos los hidrocarburos se encuentra un 85% de carbono, un 12% de hidrógeno y un 3% de azufre, nitrógeno y oxígeno. Con el refinamiento del petróleo se persiguen cuatro objetivos: su fraccionamiento (separación de los distintos componentes) mediante un proceso de destilación; la conversión de las fracciones más pesadas, de menor demanda en el mercado, en otras más ligeras, mediante un proceso denominado “craqueo”; la mejora de la calidad de los productos mediante un refinado final; la elevación de la calidad de las gasolinas por “reformado”. La principal operación que se lleva a cabo en una refinería es la “destilación fraccionada”, que se lleva a cabo en un proceso continuo. 78. ¿Cómo se refina el petróleo? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El petróleo crudo se calienta haciéndolo pasar por un alambique colocado en un horno caldeado quemando gas o petróleo. De aquí se bombea a lo torre de fraccionamiento o burbujeo, compuesta por diferentes bandejas, a distintas alturas (pero que no abarcan toda la sección de la torre) donde se produce una separación natural de los componentes de acuerdo a sus puntos de ebullición. Los componentes de puntos de ebullición más bajos se convierten en vapor y van atravesando las sucesivas bandejas de la torre, al tiempo que se van enfriando. Cuando la temperatura llega a un nivel se produce su condensación, quedando el líquido retenido en la correspondiente bandeja. De esta manera se encontrarán en la parte alta las fracciones más ligeras, de bajo punto de ebullición y en la parte inferior las más pesadas, de alto punto de ebullición. Por los laterales de la torre se van extrayendo los hidrocarburos condensados en cada bandeja, de manera que la torre de fraccionamiento trabaja en modo continuo. % Salida Rango de ebullición (ºC) Átomos de C Productos 2 < 30 1a5 Productos 10 a 20 30 – 200 5 a 12 Hidrocarburos ligeros 5 a 20 200 – 300 12 a 15 Gasolinas, naftas 10 a 40 300 – 400 15 a 25 Queroseno Residuo 400 + 25 + Gas-oil 78. ¿Cómo se refina el petróleo? Hidrocarburos ligeros PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Gasolina Nafta Queroseno Gas oil Horno Lubricantes Fuel oil Crudo Residuo atmosférico Residuo de vacío 78. ¿Cómo se refina el petróleo? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Todas estas fracciones pasan por un proceso de refinado, destilación y separación, para proporcionar los productos comerciales más demandados. Así, por ejemplo, los destilados ligeros vuelven a fraccionarse por destilación a vapor y se someten a una neutralización, entre otras operaciones. De todos estos procesos, el más importante es el “craqueo” que consiste en romper las moléculas más pesadas (naftas y otras) para obtener otras más ligeras (gasolina) (el proceso contrario se denomina “polimerarización”). El craqueo consiste en el calentamiento del hidrocarburo (a 900º) en presencia de un catalizador “fluidizado” (silicato de aluminio pulverizado que “flota” sobre la corriente de vapor). PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 78. ¿Cómo se refina el petróleo? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 78. ¿Cómo se refina el petróleo? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 79. ¿Cómo se traslada el petróleo refinado? El séptimo paso es el traslado de todos estos productos desde los depósitos de la refinería hasta la central de generación eléctrica, operación que se realiza por medio de camiones cisterna, tuberías o barcos petroleros. 80. ¿Cómo funciona una central eléctrica de petróleo? En estas centrales se queman hidrocarburos pesados, tipo fuel-oil, que necesitan un calentamiento previo para darles mayor fluidez antes de ser inyectados (por supuesto también pueden quemarse hidrocarburos más ligeros). En las turbinas de gas, el combustible ha de ser más ligero, al igual que en el caso de motores, empleándose normalmente el gasoil. Combustible Quemador Compresor Turbina de gas Generador eléctrico Usuarios PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA En las centrales que emplean turbinas de vapor, el funcionamiento es idéntico a las que emplean carbón, con la única variación de los quemadores, que en este caso son inyectores de combustible líquido. Gases calientes Aire Intercambiador Gases quemados fríos Agua Vapor 81. ¿Cuál es el tamaño de una central eléctrica de petróleo? Una central de 1.000 MW tiene un consumo diario de fuel-oil de 4.400 t. y un consumo punta de 5.800 t. PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El consumo medio anual se eleva a 1.520.000 t. (equivalente a 5 petroleros de 300.000 t.) El CO2 enviado a la atmósfera es de 4.700.000 t, el SO2 se eleva a 91.000 t. y el NO2 a 6.400 t. Sobrecalentador Recalentador Torre de refrigeración Caldera Turbina de alta, media y baja presión Generador Transformador eléctrico Calentadores Chimenea Combustible Condensador Economizador Pozo de residuos Calentador de aire Precipitador 82. ¿Cómo es el proceso para uso energético del gas? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El proceso productivo encaminado al empleo del gas natural como combustible para la producción de electricidad comprende las siguientes etapas: Prospección (exactamente igual que el petróleo); perforación de los pozos (exactamente igual que el petróleo); extracción del gas; tratamiento primario; transporte por gaseoducto; licuefacción y almacenamiento (en muchos casos, el gas puede consumirse directamente como tal, sin necesidad de licuarlo); transporte marítimo; almacenamiento del GNL y regasificación; traslado del gas a la central térmica; combustión del gas para evaporar agua y accionar una turbina de vapor (o alternativamente, quemándolo directamente en una turbina de gas). Cuando el gas de distribuye a consumidores domésticos o industriales, el traslado del gas a los mismos requiere de una estaciones de compresión y las correspondientes redes de distribución. 83. ¿Cómo se extrae el gas natural? La tercera etapa del proceso es la extracción del gas PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Es mucho más simple que la del petróleo, puesto que la pura expansión del gas en el yacimiento puede recuperar hasta el 80% de este. Cuando en los yacimientos de gas se encuentran también agua, la expansión se ve reducida, y la evacuación “natural” no supera el 40 a 60%. Para mejorar la recuperación puede bombearse CO2 o nitrógeno en la periferia del yacimiento, para conseguir que el gas salga al exterior. 84. ¿Cómo se extrae el gas no convencional? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La técnica de explotación es la de “hidrofractura” (hydrofracking). El primer paso es la realización de la perforación de los pozos que suelen tener un tramo vertical de alrededor de 3.000 m y luego otros direccionales (2.000 m) siguiendo la inclinación y dirección de las capas de esquistos, arenas o carbón que contiene el gas. (La inclinación de la broca de dirige desde la superficie y esta es accionada con una turbina y motores de fondo, utilizando la presión del propio lodo inyectado). Normalmente se realizan entre 1,5 y 3,5 pozos por kilómetro cuadrado. Una vez realizado el pozo se procede a explotar pequeñas cargas en el tramo comprendido en el interior de la veta que contiene el gas para romper la estructura de la formación. El siguiente paso consiste en introducir agua a presión para ampliar las fracturas (entre 100 y 300 MPa y entre 75.000 y 300.000 litros por pozo), arena (para formar cuñas en las grietas e impedir que se cierren) y sustancias químicas (380.000 litros de aditivos compuestos por biocidas, surfactantes, modificadores de viscosidad, emulsionantes, etc.) para facilitar el desprendimiento del gas y su salida. Por estas fracturas fluye el gas siempre a baja presión y muy lentamente, o es arrastrado por una corriente de agua inyectada desde otro pozo (en este caso pueden emplearse entre 7 y 20 millones de litros por pozo durante su vida útil). La vida media de estos pozos no suele sobrepasar los 5 o 6 años. 85. ¿Cuál es el tratamiento primario que recibe el gas natural? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La cuarta etapa del proceso es el tratamiento primario encaminado a reducir su contenido en agua (si lo tuviera), los gases ácidos (CO2 y SH2), el mercurio, el nitrógeno y los hidrocarburos más pesados. (Si el contenido del líquido es elevado se coloca un separador a pie del pozo, antes de introducirlo en el gaseoducto, o bien puede calentarse el gas extraído, para que no haya fase líquida). Para la eliminación del CO2 y del SH2 (necesaria para evitar corrosiones en los gaseoductos, o la formación de hidratos con las consecuentes incrustaciones) se recurre a procesos de absorción química, con absorbentes como amina y carbonato potásico (que posteriormente a baja presión y alta temperatura pueden recuperarse) o a procesos de absorción física, con zeolitas, formado tamices moleculares. Los gases resultantes son posteriormente tratados para convertirlos en azufre elemental, agua y CO2. Para la eliminación del agua (que no sólo produce la corrosión de los gaseoductos sino que su congelación, durante el proceso de licuefacción, puede taponar sus circuitos), se emplean los tamices moleculares (zeolitas) y la albúmina activada, siendo los primeros los más empleados. La unidad de deshidratación está compuesta por dos desecadores, uno de ellos en operación y el otro en “recuperación” (para esta acción se hace pasar gas seco y caliente que absorbe el agua y luego se enfría por expansión produciéndose la condensación del agua, que se recoge y se separa) Para la eliminación del mercurio se hace pasar el gas por un lecho de absorbente sólido, como pueden ser compuestos de azufre depositados sobre carbón activado o albúmina. (El compuesto resultante no puede ser recuperado y se procede a su enterramiento) 86. ¿Cómo se transporta el gas natural? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La quinta etapa del proceso es el transporte del gas por gaseoductos A presiones entre 40 y 100 bares (en los gaseoductos submarinos puede llegarse a presión de 240 bares) con velocidades del gas en su interior de 10 y 20 m/s y diámetros entre 500 y 1.219 mm (20 y 48 pulgadas). El gas se bombea desde la estación de bombeo de cabecera y si el gaseoducto es muy largo han de colocarse estaciones de bombeo intermedias. Las bombas son accionadas por turbinas de gas que queman parte del propio gas circulante. Dado lo peligroso de las roturas los gaseoductos se calculan para resistir la corrosión (externa e interna), la erosión interna, las acciones mecánicas externas (golpes, etc.), la fatiga, la sobrepresión, las fuerzas térmicas (dilataciones y contracciones), etc. Los gaseoductos disponen de dos tipos de protecciones: la pasiva, constituida por un revestimiento de polietileno y la activa, denominada sistema de protección catódica (para evitar fenómenos de corrosión electroquímica). 87. ¿Para qué se licua el gas natural? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La sexta etapa del proceso del uso del gas natural, no siempre necesaria, es la licuefacción del mismo. El gas natural se licúa para su transporte por barco. El gas natural licuado (GNL) disminuye su volumen 600 veces . Es un proceso enormemente complicado y costoso y se basa en enfriar el gas natural hasta los 160 ºC, temperatura a la cual pasa a la fase líquida a presión atmosférica. (Podría obtenerse un gas licuado a no tan baja temperatura, siempre que se mantuviera a una mayor presión. Sin embargo ello supone mayores riesgos y costes en los barcos de transporte y en los depósitos de almacenamiento, por lo que se prefiere trabajar a temperaturas próximas a los -160 ºC). 88. ¿Cómo es el proceso de licuefacción del gas natural? El proceso de licuefacción del gas natural consta de varias etapas: PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 1ª. El gas que ha pasado por el tratamiento primario se enfría con agua fría (normalmente agua de mar) utilizando un intercambiador gas – agua. 2ª Este gas se pre-enfría hasta los -20 y -35ºC, que hace que se condensen los hidrocarburos más pesados, quedando un “gas pobre” formado por metano y etano. 3ª. El gas pobre y el condensado se llevan a una unidad de separación. El gas separado se envía a la unidad de licuefacción, mientras que el condensado se envía a la unidad de fraccionamiento. 4ª. En la unidad de fraccionamiento se destila el metano, etano, propano y butano que estaban disueltos en el condensado, ahora convertidos en vapor. Parte de este etano y propano se utilizan como refrigerantes en la unidad de refrigeración y el resto se inyecta en la corriente de gas a licuar. El resto líquido, constituido por hidrocarburos pesados, se envía a un tanque. 5ª. Esta mezcla de gases es la que se envía a la licuadora para convertirlos en líquidos. Esta licuadora está formada por la correspondiente unidad de refrigeración (compuesta por el gas refrigerante, el compresor, la válvula de expansión y el evaporador. El compresor de esta unidad es accionado mediante turbinas de gas que queman parte del gas a licuar. 6ª. El gas enfriado a – 160 ºC (líquido) se lleva a un separador de nitrógeno y finalmente se almacena en un tanque. Refrigerante Gas natural seco Nitrógeno Refrigerante Enfriador (-20ºC) Gas Licuadora Líquido Separador de nitrógeno Líquido PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 89. ¿Cómo es el proceso de licuefacción del gas natural? Separador Tanques de almacenamiento de GNL Unidad de fraccionamiento Líquido Tanques de hidrocarburos pesados (líquidos) 90. ¿Cómo funciona una licuadora de gas natural? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Una licuadora de gas no es más que un ciclo frigorífico que dispone de un refrigerante cuya propiedad principal es que condensa a alta temperatura y presión, y que vuelve a la fase de vapor al bajar la presión, robando el calor necesario de los alrededores. Su funcionamiento se muestra en el esquema adjunto: El refrigerante (parte del gas natural en este caso) en forma de vapor(a presión p1 y temperatura T1) es recogido y comprimido por un compresor (hasta la presión p2 y temperatura T2). Este gas a alta temperatura se condensa fácilmente cuando baja la temperatura, cosa que ocurre haciéndolo pasar por su intercambiador de agua fría o de aire. Cuando el líquido condensado y a alta presión se deja salir por una válvula donde disminuya su presión inmediatamente tiende a evaporarse, cosa que logra si su temperatura puede subir. Tal subida de temperatura es posible si existe un cuerpo caliente en contacto con el líquido refrigerante, como es en este caso el gas natural que se pretende enfriar. Refrigerante Compresor Gas P 2T 2 Condensador P 2T 3 Líquido T3>T2 P 1T 1 Tanque de Gas P 1T 1 Tanque de líquido a presión GN caliente Válvula de expansión Evaporador P 3T 4 T4<T3 P3<P2 GN enfriado P 2T 3 91. ¿Cómo es un tanque de GNL? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La séptima etapa del proceso la constituye el almacenamiento del gas licuado (tanto antes de su embarque como en el desembarque). Los tanques de GNL suelen tener una capacidad entre 100.000 y 150.000 m3 (correspondiente a la carga de un buque metanero) y unas dimensiones de 70 m de diámetro y 45-50 m de alto. Estos tanques tienen que soportar las fuerzas hidrostáticas del líquido (cuya densidad es de 450 Kg/m3), impedir la salida de gases al exterior (o la entrada de aire desde el exterior) y tener una buena capacidad de aislamiento térmico (para evitar la evaporación del GNL si sube la temperatura por encima de los -160 ºC). Normalmente, los depósitos de GNL se componen de tres elementos principales y otros secundarios. Entre los primeros se encuentran el “tanque interior”, el “tanque exterior” y la “capa aislante”. Entre los segundos se encuentran las tuberías de llenado y vaciado, conductos de alivio de vapores (recuperación del gas natural producido en la evaporación: boil-off), válvulas de seguridad, bombas criogénicas sumergidas (la salida del GNL se realiza por el fondo) y sensores de nivel, presión, temperatura, etc., con la correspondiente monitorización. Los tanques pueden ser de “simple contención” o de doble contención, según sean capaces o no de retener una fuga del líquido del tanque interior (en el primer caso habría de disponerse de un tanque de recogida). El tanque exterior también debe proteger al GNL de las agresiones del medio (terremotos, incendios, impactos, etc.). PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 91. ¿Cómo es un tanque de GNL? El tanque interior puede ser autoportante (capaz de resistir las presiones del líquido) hecho de materiales que soportan bien las bajas temperaturas (acero inoxidable, aluminio, etc.), o también de membrana, cuya única misión es retener el líquido, pues las fuerzas de presión son soportadas por el aislante, apoyado a su vez en la pared exterior. El techo del depósito interior está suspendido de la cúpula del depósito exterior por medio de tirantes, y permite que no se junten los gases sobre la superficie del líquido con los que se encuentra bajo la cúpula del tanque exterior. El aislante, constituido por perlita, vidrio celular “foan-glas”, lana de fibra de vidrio, polietileno o poliuretano, rodea al tanque interno y al techo de este, y tiene un espesor aproximado de 1 metro. El tanque exterior debe ser estanco a los vapores del gas natural y se confecciona con hormigón pretensado. PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 91. ¿Cómo es un tanque de GNL? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 92. ¿Cómo se llena un tanque de GNL? El llenado de un tanque de GNL es una operación delicada que debe hacerse bajo estrictos controles para evitar el fenómeno conocido por “rollover”, consistente en una repentina gasificación del gas licuado. En este caso el gas formado no puede liberarse a través de las válvulas de escape normales del tanque y da lugar a un fuerte aumento de la presión en su interior que puede originar la rotura de este. (Normalmente las diferentes cargas de GNL en un tanque no se mezclan. Se mantienen formando capas, pero en situación inestable, pudiendo incluso intercambiar sus posiciones. Este cambio puede ser dramático si la capa inferior es menos densa que la superior, lo que ocurre si se calienta, dando lugar a un brusco paso hacia la superficie y su gasificación repentina). Para prevenir la estratificación se deben conocer muy bien la estratificación de densidades dentro del tanque, así como la del líquido que se descarga, para lo cual se dispone en los tanques de sensores de temperatura y sistemas de bombeo interiores. 93. ¿Cómo se transporta el GNL? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La octava etapa del proceso es el transporte del GNL en buques metaneros (a una presión ligeramente superior a la atmosférica y a -163 ºC). Los buques metaneros constan de varios recipientes para la contención del GNL formados por los tanques de almacenamiento y el aislamiento de los mismos. A su vez, los tanques, normalmente constituidos por varias unidades independientes, se clasifican en dos grandes grupos: tanques de membrana (de sección prismática) y tanques esféricos. Los tanques de membrana tienen una primera pared de chapa de acero inoxidable de 12 mm de espesor (de acero al níquel) diseñada especialmente para soportar los esfuerzos mecánicos o térmicos (corrugada con formas ortogonales). La segunda barrera está formada por otra capa de acero al níquel de 7 mm de espesor. El aislamiento está formado por madera contrachapada, formado “cajas” rellenas de pequeñas bolsas de perlita (óxido de aluminio en bolitas y silicio), con un espesor de 170-300 mm. Los tanques de esferas están formados por un conjunto de esferas independientes de aluminio, con un espesor entre 100 y 200 mm, apoyadas en un soporte cilíndrico continuo. En este sistema no existe una barrera secundaria de contención. El aislamiento es espuma de poliuretano o poliestireno, directamente aplicada sobre la superficie de la esfera. PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 93. ¿Cómo se transporta el GNL? De membrana De esfera Como el GNL se va vaporizando durante el transporte (dependiendo del tipo de aislamiento y la temperatura ambiente, puede alcanzarse una evaporación –“boil-off”- del 0,25% al día en los peores casos, hasta 0,13% en los mejores). Ese gas natural evaporado se emplea para la propia propulsión del buque (si es insuficiente se embarca también fuel-oil convencional). (Inicialmente se usaban calderas duales, pero hoy la tendencia es usar motores alternativos duales). 94. ¿Cómo se descarga el GNL de los buques metaneros? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El GNL contenido en los tanques de los barcos metaneros se descarga mediante los brazos telescópicos de descarga (similares a los de carga) y la línea de descarga. Los brazos tienen un diseño especial para permitir la conexión en las diferentes condiciones de carga del buque (diferentes alturas de flotación), diferentes alturas de mareas, posibles movimientos por oleaje, etc., sin perder la necesaria estanqueidad. Las terminales de descarga disponen de tres brazos: uno para trasegar el GNL, otro capaz de trasegar gas (si fuera necesario) y otro independiente para el retorno de vapores al barco para “compensar” el volumen del líquido bombeado (se envía gas en forma de vapor a una temperatura y presión que permita en todo instante mantener unas condiciones constante en el interior de los tanques del buque). El caudal de bombeo suele ser de un 10% de la capacidad del barco en una hora, siendo una cantidad típica los 1.200 m3/h. La línea de descarga conduce el líquido hasta los tanques de almacenamiento, introduciéndolo por la parte superior o la inferior, dependiendo de que el gas introducido sea más denso que el almacenado o menos. Está formada por las bombas de descarga del buque, la conducción criogénica y el sistema de recuperación del líquido evaporado (boil-off). Para asegurarse que la línea de descarga no contiene humedad cuando se inicia el trasiego del GNL (humedad que al congelarse con el paso del GNL a -160 ºC puede formar placas de hielo que obstruyan el paso) se bombea previamente nitrógeno. (Del GNL evaporado en esta operación una parte se envía a los tanques del barco, otra parte vuelve a licuarse en un relicuador y son mezclados con el líquido que procede de los depósitos y otra parte es enviada directamente al consumo (o en su caso, se haría arder en una antorcha)). PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 94. ¿Cómo se descarga el GNL de los buques metaneros? 95. ¿Cómo se regasifica el gas natural? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA La novena etapa de conversión del gas natural licuado en electricidad la compone la regasificación del mismo, en las denominadas plantas del regasificación. Una planta de regasificación está compuesta por las bombas sumergibles, el relicuador, las bombas secundarias y los vaporizadores. Las bombas sumergibles están colocadas en el fondo de los depósitos y a través de las correspondientes conducción se envía al relicuador. El relicuador tiene por misión convertir en líquido los gases procedentes del boil – off y está compuesto por compresores criogénicos accionados por motores eléctricos. El GNL procedente de los depósitos y del relicuador ya mezclados se envían a los vaporizadores por medio de una batería de bombas de alta presión (80 bares), también accionadas eléctricamente. Los vaporizadores pueden ser de dos tipos: de agua de mar o de combustión sumergida (el primero se utiliza cuando el agua de mar se encuentra siempre por encima de los 12º C). PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA 95. ¿Cómo se regasifica el gas natural? En los vaporizadores de agua de mar el GNL procedente de las bombas entra en un colector horizontal situado en una parte inferior y se distribuye por una serie de tubos verticales, con aletas de aluminio, en circulación ascendente. VAPORIZADOR DE AGUA DE MAR Entrada de agua de mar Gas natural Por la parte exterior de estos tubos se encuentran unos paneles por donde cae por gravedad el agua de mar, introducida por la parte superior del vaporizador. En condiciones de temperatura de agua de mar normales (18-201º C), en los primeros dos metros todo el GNL se ha vaporizado, y en los cinco metros restantes de los tubos ya tiene una temperatura superior a los 0º C. Un colector de gas situado en la parte superior recoge este y lo envía a la estación de regulación y medida. Gas natural licuado Colector de agua de mar 95. ¿Cómo se regasifica el gas natural? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Los vaporizadores de combustión sumergida se componen de una cuba de agua que contiene un serpentín por donde circula el GNL. El agua es calentada por medio de un quemador sumergido y colocado en la parte inferior de la cuba. El combustible empleado en el quemador es una parte del gas evaporado (alrededor del 12%, lo que supone unas pérdidas considerables si se emplea este método). VAPORIZADOR DE COMBUSTIÓN SUMERGIDA Gas natural Salida de los gases de combustión Aire Ventilador Aire Gas natural GNL 95. ¿Cómo se regasifica el gas natural? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA ESQUEMA BÁSICO DEL PROCESO DE REGASIFICACIÓN 96. ¿Cómo funciona una central eléctrica de gas natural? Lo más usual e su empleo en centrales basadas en ciclos combinados, mucho más eficientes, compuestas por una turbina de gas con su correspondiente alternador y otra turbina de vapor, utilizando los gases de escape calientes de la primera, también con su propio alternador. Combustible Quemador Compresor Generador eléctrico Turbina de gas Usuarios PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA El gas natural llega a la central por medio de un gaseoducto y se puede quemar en una caldera de vapor, una turbina de gas o un motor de combustión interna. Gases calientes Aire Intercambiador Gases fríos Vapor Turbina de gas Vapor Condensador Bomba de agua Generador eléctrico Agua fría Agua caliente 97. ¿Qué significan recursos, reservas y tasa de retorno energético? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Recursos son todas las cantidades conocidas de una fuente energética fósil (petróleo, gas, carbón, uranio)(o incluso “supuestas” con un elevado nivel de certidumbre). Reservas son las cantidades conocidas que pueden ser técnica y económicamente rentables en cada instante (en la actualidad o en plazo temporal dado) (El concepto de reserva implica que la fuente energética está disponible y lista para ser extraída y usada cuando se desee o convenga) Las reservas también pueden clasificarse en “comprobadas” y “no comprobadas”. De las primeras se dispone información cierta de su existencia y volumen, mientras que de las segundas se tiene “información razonable”, a nivel geológico y de ingeniería. De acuerdo con estas definiciones, un recurso puede pasar a ser reserva cuando mejoran las técnicas de extracción, o aumentan los precios de venta de la energía de que se trate. (La elevación de los precios del crudo en el Mar del Norte en 1.973 hizo que los recursos petroleros de la zona pasaran a reservas y fueran explotados). Obviamente, la aparición de nuevos yacimientos incrementan los recursos, y muchas veces, también las reservas. Por tanto los recursos pueden aumentar en un momento dado (respecto de un periodo anterior), mientras que las reservas disminuyen continuamente a medida que se consumen. El paso de un recurso a reserva tiene sus límites, no sólo en términos económicos (la extracción de la última gota de petróleo de un pozo nunca puede ser rentable), sino mucho más en térmicos técnicos (cuando la energía que haya que invertirse para la obtención y explotación del recurso sea superior a la energía almacenada en el propio recurso). 97. ¿Qué significan recursos, reservas y tasa de retorno energético? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Ciclo de vida de un recurso no renovable es el periodo que transcurre desde el inicio de su explotación hasta el cese de la misma. En general el ciclo completo de explotación de este tipo de energía responde a una gráfica como la de la figura. Partiendo del año de explotación 0, el índice de producción tiende a crecer exponencialmente (el consumo de energía, al ir asociado al desarrollo tecnológico y económico, presenta un claro crecimiento exponencial (más energía implica más automóviles, más automóviles supone más consumo de energía, y así sucesivamente). Después, a medida que aumenta la dificultad para su localización y extracción el índice de producción reduce su velocidad de crecimiento, pasa por uno o varios máximos (Las pequeñas oscilaciones en la cúspide tienen que ver con el comportamiento de los precios y los retraimientos temporales de la demanda) y luego declina progresivamente hasta cero. Si los índices de producción (pasados y futuros) son conocidos, así como una razonable estimación de las reservas, puede estimarse de la vida esperada de una energía fósil. 97. ¿Qué significan recursos, reservas y tasa de retorno energético? PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA ¡Importante! Para hacerse una idea más exacta de la duración de una reserva de combustible fósil, con un crecimiento exponencial como el caso del petróleo, es importante analizar los crecimientos exponenciales. El periodo de duplicación de una cantidad inicial es aproximadamente 72 dividido por la tasa de crecimiento. Una tasa de crecimiento del 3% duplica la cantidad inicial en 24 años. Una tasa del 5% en 14 años. Una tasa del 10% en 7 años. Los crecimientos exponenciales no son fácilmente percibidos por nuestros sentidos (ejemplo de los atropellos ..) Por ello es muchas veces complicada la toma de medidas para controlarlos, dado que durante los primeros años parece que “no crece” la demanda. Ejemplos: Ejemplos del estanque de algas, que se duplican cada día. Un día el estanque está cubierto hasta la mitad, y al día siguiente lo esta todo (cegando el estanque para cualquier tipo de vida). Ejemplo del doblado del papel. La doblez 33 supone un espesor de 5 400 km. 97. ¿Qué significan recursos, reservas y tasa de retorno energético? Energía incorporada (embodied energy) PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE LA ENERGÍA Es la energía que ha sido precisa para producir cualquier producto o servicio Ejemplo: la energía incorporada en un café es la suma de la elevación de su temperatura, la construcción de la taza, la fabricación del café y del azúcar, la producción del agua necesaria, la limpieza de la taza, etc. Energía neta (o tasa de retorno de energía) Se define como el cociente entre la energía extraída y la energía consumida en la extracción, considerando todos sus términos (por ejemplo, en el caso del petróleo la energía consumida es la que se emplea para calentar agua y sacar el petróleo, para accionar las bombas de extracción, para bombear el crudo, para el refino, para el mantenimiento de los equipos, etc.). Obviamente debe der mayor que la unidad. Se conoce por su siglas en inglés EROEI (Energy Returned On Energy Invested) Ejemplo: Un EROEI de 100, en el caso del petróleo, significa que para extraer 100 barriles se precisa gastar uno, quedando los 99 restantes para todo tipo de usos. Un EROEI de 3 significa que solo dos barriles de cada tres quedan libres para ser empleados, lo cual supone una paralización de muchas actividades económicas que precisen el consumo de este producto.
