Ficha 1
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COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato RECURSOS ENERGÉTICOS: TIPOS DE ENERGÍA Podemos definir el concepto de energía como "la capacidad para producir un trabajo". De algún modo podemos considerar al Sol como la fuente más importante de energía ya que la casi totalidad de la energía utilizada por los seres vivos procede de forma directa o indirecta de él. Los seres humanos, además de sus necesidades energéticas como seres vivos, tienen otras necesidades energéticas derivadas de su actividad y de su nivel de bienestar. Cuanto mayor es el nivel de desarrollo mayor será el consumo energético. Las sociedades más desarrolladas son las que tienen un mayor consumo energético por habitante y unidad de tiempo. Las distintas formas en que se encuentra la energía en el medio natural (carbón, fuerza del viento, uranio…) constituyen lo que llamamos "energías primarias". La energía primaria mediante una serie de operaciones es transformada en "energía útil" que empleamos para producir un trabajo (por ejemplo: mover un automóvil…), producir calor, producir luz… A la energía útil la llamamos "energía secundaria" El conjunto de operaciones que conducen a la obtención de energía secundaria y a su utilización constituye un "SISTEMA ENERGÉTICO". De un modo general, un sistema energético comprende las siguientes operaciones: 1 -- Extracción de la energía primaria. 2 -- Transformación de la energía primaria en energía secundaria. 3 -- Distribución de la energía secundaria hacia los puntos de consumo. 4 -- Utilización de la energía secundaria. FUENTES PRIMARIAS DE ENERGÍA. ENERGÍAS RENOVABLES Y NO RENOVABLES Si atendemos a la importancia relativa que tienen las actuales fuentes de energía, podemos clasificarlas en "energías convencionales" (aquellas que son actualmente las fuentes más importantes de energía) y "energías alternativas" (aquellas que actualmente se están desarrollando y que podrán en el futuro sustituir a las energías convencionales). Combinando este criterio referido a su importancia actual con el hecho de ser un "recurso renovable" o un "recurso no renovable", podemos hacer la siguiente clasificación de las fuentes energéticas: Energías no renovables Energías renovables Energía hidráulica Combustibles fósiles Energía minihidráulica (carbón, petróleo y gas natural) Energía eólica Energía de la biomasa Elementos radiactivos: fisión Energía de los R.S.U. (Uranio) Energía solar Energía mareomotriz Energía geotérmica Elementos radiactivos: fusión (isótopos deuterio y tritio) ENERGÍAS NO RENOVABLES EL CARBÓN El carbón es un combustible fósil de alto poder calorífico. Procede de la transformación de restos vegetales en ausencia de O. Para la formación de carbón son necesarios los siguientes procesos: 1. Desarrollo de una gran masa vegetal - un bosque - en zonas de fácil inundación como pueden ser los deltas o las llanuras próximas al litoral - medios parálicos 2. Inundación de la zona ocupada por la masa vegetal y enterramiento de los restos vegetales generalmente mezclados y recubiertos por sedimentos como limos o arcillas. 3. Transformación de los restos vegetales en un medio reductor por bacterias anaerobias. Mediante esta transformación, la lignina y la celulosa se transforman en C, CH y CO: (CHO)n 5n CO + 5n CH + 2n C COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato Esta transformación requiere inicialmente un rápido enterramiento que evite la putrefacción de la masa vegetal y posteriormente un lento y continuo hundimiento que favorece la transformación debido al aumento de presión y de temperatura. Los gases formados, metano (CH) y CO, constituyen una mezcla llamada grisú que queda atrapada entre la masa de carbón ya que los sedimentos arcillosos que recubren los restos vegetales dan lugar a rocas impermeables, pizarras. Los procesos de formación del carbón son muy lentos - requieren millones de años -. Cuanto más se hayan desarrollado estos procesos mayor será el contenido en carbono del carbón. De este modo se forman 4 tipos de carbón: antracita (90-95% de C), hulla (70-90% de C), lignito (60-70% de C) y turba (45-60% de C), Cuanto mayor es el contenido en C de un carbón, mayor es también su poder calorífico. 1. La turba es un mal combustible y sólo se utiliza para uso doméstico en algunas zonas. 2. La mayor parte de la antracita, la hulla y el lignito, se queman en centrales térmicas para la producción de energía eléctrica y una pequeña parte se emplea en calderas de calefacción para usos domésticos. La combustión de los distintos tipos de carbones produce gases como el SO, CO y otros contaminantes atmosféricos. Los yacimientos de lignito están en Galicia, Aragón y Cataluña. Los yacimientos de hulla se encuentran en Asturias, norte de León y de Palencia y en menor cantidad en Cataluña y Andalucía. Los yacimientos de antracitas más importantes se encuentran en el occidente de Asturias y en el Bierzo. La explotación de los yacimientos de carbón se puede hacer de distintas formas. La minería subterránea: se hacen dos pozos, principal y auxiliar, de los que arrancan a distintas profundidades galerías que llegan hasta las capas de carbón. En los yacimientos situados en las laderas de las montañas no es necesario realizar pozos para la extracción y ventilación por lo que las labores mineras se realizan a través de galerías horizontales o inclinadas ("chamizos"). La minería a cielo abierto consiste en la extracción del carbón removilizando con grandes máquinas, los materiales rocosos que se encuentran encima de las capas de carbón. El carbón fue el recurso energético impulsor de la industrialización (máquinas de vapor en las fábricas y en los medios de transporte como las locomotoras de vapor o los barcos de vapor). En la actualidad es la fuente energética más importante, a escala mundial, utilizado en las centrales térmicas. Las reservas de carbón fáciles de extraer a nivel mundial, permiten continuar con el actual ritmo de consumo durante algo más de 200 años. A nivel de España, existen importantes reservas de lignito mientras que las reservas de hulla y de antracita son más reducidas y difíciles de extraer. La utilización del carbón causa impactos ambientales, derivados de la extracción, labores mineras, del transporte y de la combustión. Entre ellos podemos citar: PROBLEMAS AMBIENTALES DE LA EXTRACCIÓN: La minería a cielo abierto produce un gran impacto visual y alteraciones en el paisaje, en la circulación y almacenamiento de aguas superficiales y subterráneas, en los ecosistemas y en los suelos. La minería subterránea produce alteraciones en las aguas subterráneas, riesgos de colapsos, grandes acumulaciones de "estériles", las escombreras, contaminación de las aguas superficiales debido a los procesos de lavado del carbón. EL TRANSPORTE de carbón a gran escala (grandes buques) conlleva riesgos de contaminación de zonas costeras en casos de accidentes. LA COMBUSTIÓN produce gran cantidad de SO, CO y otros contaminantes, responsables de la "lluvia ácida" y del incremento del "efecto invernadero" respectivamente. En la combustión también se liberan a la atmósfera una gran cantidad de partículas sólidas. Estos impactos medioambientales ponen en entredicho la utilización del carbón como fuente energética. Para disminuir tales efectos se toman medidas como: Utilizar carbones con pocas impurezas o bien separar las impurezas antes de la combustión (se disminuye así la producción de óxidos de S y otros gases tóxicos). Retener mediante filtros las partículas sólidas de pequeño tamaño emitidas en la combustión. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato Restituir y recuperar mediante vegetación el paisaje de las zonas sometidas a labores de minería a cielo abierto. Depuración de las aguas utilizadas en el lavado del carbón y en otras actividades mineras antes de ser devueltas a los ríos. EL PETRÓLEO El petróleo es un líquido oscuro menos denso que el agua que está formado por una mezcla de hidrocarburos sólidos, líquidos y gaseosos. Además de hidrocarburos, entran en su composición otros compuestos a base de N, S… que determinan sus propiedades industriales y su clasificación. El petróleo tiene un origen orgánico. Los restos de plancton marino (zooplancton y fitoplancton) constituyen la materia orgánica a partir de cuya transformación se origina el petróleo. Para la formación de un yacimiento petrolífero se requieren los siguientes procesos: Acumulación de los restos orgánicos sobre el fondo de una cuenca de sedimentación. La caída ha de ser corta ya que, de otro modo, durante ella se perdería la mayor parte de tales restos por procesos de oxidación. Mezcla de los restos orgánicos con los sedimentos y posterior recubrimiento por fangos arcillosos o calcáreos de modo que se impida la oxidación. Enterramiento de los sedimentos con los restos orgánicos sobre los que actúan bacterias anaeróbicas. En este estadio inicial de la transformación se forma una mezcla de ácidos de tipo húmico a partir de la materia orgánica. Aumento de la presión y de la temperatura (debido a un mayor enterramiento) que hace que continúen los procesos de transformación para formarse primero hidrocarburos sólidos y después hidrocarburos líquidos y gaseosos (petróleo). Migración del petróleo hacia zonas de menor profundidad. La mezcla de hidrocarburos formada es un fluido que, sometido a presiones, tiende a ascender a través de rocas porosas y fisuras hasta que se encuentra con rocas impermeables y queda atrapado generalmente en estructuras como pliegues anticlinales o fallas, llamadas "trampas petrolíferas". Se forma así un yacimiento. Se dice que el petróleo migró desde la "roca madre" donde se formó hasta la "roca almacén". La mayor parte de los yacimientos de petróleo que actualmente se están explotando se formaron durante el mesozoico (periodos Jurásico y Cretácico). COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato Los yacimientos más importantes se encuentran en el Oriente Próximo (aproximadamente las dos terceras partes de las reservas a escala mundial). Hay también yacimientos importantes en el golfo de Méjico, mar del Norte y Ártico, mar Negro, Siberia,… En España existen yacimientos de una importancia irrelevante en el mar Mediterráneo en las proximidades del delta del Ebro. La utilización del petróleo requiere un tratamiento en "plantas petroquímicas" (refinerías). A partir del crudo, mediante la destilación se obtienen varios productos, la mayoría energéticos: Gases licuados derivados del petróleo combustible de calefacciones y calderas. Gasolinas combustible de automóviles. Queroseno combustible de aviones. Gasóleos combustibles de motores diesel y de calefacciones domésticas. Fuel-oil combustible en centrales térmicas para producir electricidad y en generadores industriales de calor. Otros productos derivados del petróleo industria química, plásticos, fibras sintéticas, pinturas, lubricantes, etc. Es muy difícil evaluar cuánto se podrá seguir utilizando el petróleo como fuente energética ya que no se conoce la evolución del consumo en el futuro ni el ritmo al que se descubrirán nuevos yacimientos. De un modo general, se considera que hay petróleo para un tiempo máximo de un siglo. PROBLEMAS AMBIENTALES: El empleo del petróleo como fuente energética causa diversos problemas medioambientales, unos como consecuencia de los procesos de extracción y transporte de "crudos" y otros de la combustión de los productos derivados. Entre ellos están: Incendios en pozos petrolíferos contaminación atmosférica por CO y derivados del S. Fugas en las plataformas petrolíferas mareas negras (Golfo de Méjico, 2010) Accidentes en el transporte (oleoductos, petroleros…) contaminación atmosférica, contaminación marina,… Su combustión libera gases contaminantes CO, derivados del S y del N,… GAS NATURAL Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos (metano, propano,…) cuyo origen está asociado a la formación del petróleo. El gas natural se forma a mayor presión y temperatura que el petróleo (mayor enterramiento). Algunos yacimientos de gas proceden de yacimientos de carbón profundos debido a la actuación de altas presiones y temperaturas (yacimientos del mar del Norte). El transporte del gas hasta las zonas de consumo se realiza a través de gaseoductos o bien en forma de líquido en cisternas y buques especiales. El gas natural se utiliza directamente para usos domésticos (cocinas, calefacción…), en la industria (producción de calor en procesos industriales) y en centrales térmicas para la producción de energía eléctrica. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato El empleo de gas natural como recurso energético presenta algunas ventajas en relación al uso del carbón y del petróleo; entre ellas: Su extracción es fácil, económica y apenas supone riesgos medioambientales (a excepción de los escapes de metano a la atmósfera que incrementan el efecto invernadero). Su transporte hasta los puntos de consumo es más sencillo aunque supone también algunos riesgos. Su combustión es menos contaminante que la del carbón y de los derivados del petróleo ya que aunque produce también CO, no produce gases derivados del S ni del N. Su poder calorífico es más alto. Actualmente se está desarrollando una gran red de gaseoductos para la distribución del gas natural hacia los principales puntos de consumo. Se piensa que será el combustible fósil de uso más generalizado en los próximos decenios. España es un país importador de gas natural aunque tiene algunos yacimientos de cierto interés como el de Sabiñánigo (Huesca) o el de Bermeo (Vizcaya). ENERGÍA NUCLEAR Se llama así a la energía que se libera en transformaciones que pueden sufrir los núcleos de algunos átomos. Existen dos mecanismos de producción de energía nuclear: o La fisión nuclear: Consiste en la ruptura de un núcleo atómico al ser bombardeado por neutrones. De esta ruptura resultan dos núcleos atómicos más ligeros, energía y neutrones rápidos que son capaces de producir nuevas fisiones en otros núcleos al incidir sobre ellos. o La fusión nuclear: Consiste en la unión de dos núcleos atómicos ligeros para formar un núcleo atómico más pesado liberando una gran cantidad de energía. Este proceso es el que tiene lugar en el interior de las estrellas. LA FISIÓN NUCLEAR Los procesos de fisión nuclear se producen en el interior de reactores nucleares y liberan una gran cantidad de energía que se transforma en energía eléctrica. En los reactores nucleares se emplean como combustible barras compuestas de uranio-235 mezclado con plutonio-239. Al impactar un neutrón sobre un núcleo de U se rompe dando lugar a dos núcleos más ligeros y se liberan neutrones acelerados, radiaciones y una gran cantidad de energía. Estos neutrones así desprendidos, si chocan con nuevos núcleos, provocarán también su fisión de modo que se producirá una "reacción en cadena" incontrolada debido a la realimentación positiva del proceso. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato Esta reacción en cadena, si se produce de una forma muy rápida, dará lugar a una explosión nuclear ya que se libera una gran cantidad de energía en muy poco tiempo. En los reactores nucleares se controla la velocidad de la reacción en cadena introduciendo un "moderador" entre el combustible. La función del moderador es absorber los neutrones para que no produzcan nuevas fisiones y de ese modo se "enfríe" la reacción. El moderador empleado puede ser agua, grafito o bien agua pesada dependiendo del tipo de reactor. El calor que se produce es estas reacciones es absorbido por circuitos de refrigeración y empleado en la producción de vapor de HO que mueve turbinas acopladas a generadores eléctricos. El combustible nuclear se obtiene por procesos de enriquecimiento a partir de grandes cantidades de minerales de uranio extraído en minas; el proceso consiste en la separación del U235 del resto de los isótopos de uranio presentes en el mineral para después mezclarlo con Pu239 y así mejorar su capacidad de fisión. Con este material se fabrican unas "barras" de combustible listas ya para ser introducidas en el núcleo del reactor (parte del reactor donde tienen lugar las reacciones de fisión). Después de 3 ó 4 años en el interior del núcleo del reactor, las barras tienen ya que ser sustituidas por otras nuevas ya que su concentración en U235 es demasiado baja. El destino de las barras gastadas es el almacenamiento en la central o su traslado a una planta de reprocesamiento para separar el plutonio y otros isótopos radiactivos en ellas presentes. VENTAJAS E INCONVENIENTES: El empleo de la energía nuclear como recurso energético tiene ventajas como: - El alto poder energético del uranio (1 Kg. de uranio produce un millón de veces más energía que 1Kg. de carbón). - El reducido coste y la abundancia del combustible nuclear (minerales de uranio). - No contamina la atmósfera por emisiones de gases como ocurre con los combustibles fósiles. Sin embargo, son muy importantes los inconvenientes que conlleva su uso; entre ellos: - El funcionamiento de los reactores nucleares supone riesgos debido a la posibilidad de accidentes de los que se derivarían emisiones radiactivas muy peligrosas (Chernóbil 1986). - En los reactores nucleares se producen residuos nucleares que continúan activos durante un largo tiempo (de 10.000 a 200.000 años). El almacenamiento de tales residuos supone un riesgo permanente de escapes radiactivos. - En las labores mineras y en los procesos de tratamiento de los minerales radiactivos se producen emisiones radiactivas que son perjudiciales para los seres vivos. - La refrigeración de las centrales nucleares contamina térmicamente las aguas empleadas y éstas pueden causar alteraciones en los ecosistemas acuáticos a los que son devueltas. - En todo caso, se trata de una fuente energética no renovable, incompatible por tanto con los planteamientos del "desarrollo sostenible". COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato LA FUSIÓN NUCLEAR Para que pueda tener lugar un proceso de fusión, los núcleos atómicos deben aproximarse mucho entre sí. Tal aproximación sólo es posible a temperaturas muy altas (10 millones de grados en el interior del Sol) para las que los núcleos de los átomos se encuentran totalmente desligados de los electrones de la corteza atómica en un estado de la materia que se conoce como "plasma". De entre las posibles reacciones de fusión, se considera como la más interesante para la producción de energía la reacción del deuterio con el tritio (ambos son isótopos del hidrógeno de masa atómica 2 y 3 respectivamente). En esta reacción se produce helio y se desprenden neutrones y energía. VENTAJAS E INCONVENIENTES: El gran inconveniente, aún no resuelto, de estas reacciones es que no existe ningún material que pueda contener los reactivos a temperaturas tan altas. Se está estudiando cómo confinar el plasma; una de las posibilidades es un confinamiento magnético pero el procedimiento no está aún resuelto. La ventaja que tienen los procesos de fusión frente a la fisión es la ausencia de residuos radiactivos (los neutrones producidos pueden ser absorbidos con facilidad). Además, no existe riesgo de que se descontrole el proceso de fusión y no se originan radiaciones. Por estos motivos se piensa que la fusión nuclear podría ser la fuente energética del futuro. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato ENERGÍAS RENOVABLES ENERGÍA HIDRÁULICA La energía potencial de las masas de agua puede ser transformada en energía eléctrica mediante una central hidroeléctrica. Los elementos que componen una central de este tipo son: 1. Embalse: permite almacenar la energía del agua para su transformación. 2. sistema de tuberías forzadas que trasladan el agua desde el embalse hasta las turbinas situadas en un nivel inferior. 3. turbinas: elementos que entran en rotación al ser impulsadas por el agua. 4. generadores: reciben la rotación de las turbinas y la transforman en energía eléctrica. 5. parque de transformación en el que la energía eléctrica producida en los generadores se prepara para su transporte. 6. red de distribución: transporta la energía producida en las centrales hasta los puntos de consumo. VENTAJAS E INCONVENIENTES: Son muchas las ventajas que presenta esta fuente energética; entre ellas: - Es una energía renovable y además no produce contaminación. - Es una energía barata puesto que los costes de mantenimiento de las instalaciones son muy bajos. - Es autóctona ya que normalmente se puede producir en las mismas regiones en que se consume. - La construcción de embalses permite la regulación de los cauces fluviales disminuyendo el riesgo de inundaciones y además facilita el uso del agua para otros fines como el regadío, la industria, usos en zonas urbanas… No obstante, el aprovechamiento de la energía hidráulica tiene también inconvenientes como son: - La construcción de embalses tiene grandes costes puesto que supone la ocupación de amplias zonas, la destrucción de ecosistemas y, generalmente, el traslado de poblaciones. - Los embalses suponen un riesgo inducido de inundaciones por rotura de las presas o por desbordamientos. - Un embalse corta la navegación fluvial, dificulta la emigración de la fauna fluvial y produce una gran disminución de nutrientes en las aguas de los ríos a partir de la presa. - Un embalse produce importantes cambios geológicos en su entorno: o se acelera la acción erosiva de los ríos aguas abajo ya que disminuye su carga, o se favorece la sedimentación aguas arriba del embalse y en el propio embalse conduciendo a su colmatación (el embalse tiene por tanto una vida limitada), o los niveles freáticos de los acuíferos de la cuenca regulada por el embalse pueden sufrir cambios importantes, etc. - El embalsado de aguas facilita los procesos de eutrofización y normalmente produce cambios en los microclimas de la zona. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato ENERGÍA MINIHIDRÁULICA A la vista del análisis de ventajas e inconvenientes de las centrales hidroeléctricas convencionales, los proyectos actuales se orientan a la construcción de pequeñas eléctricas (potencia menor de 10 megavatios) para lograr el aprovechamiento de la energía hidráulica con un mínimo coste medioambiental. Estas minicentrales se instalan generalmente en curso alto y medio de los ríos desviando una parte de su caudal por un sistema de tuberías para devolverlo al río en el punto de emplazamiento de la minicentral, después de haber aprovechado su energía. Estas instalaciones producen una pequeña cantidad de energía que puede ser suficiente para el abastecimiento de un núcleo rural o simplemente se conectan con la red eléctrica general. ENERGÍA EÓLICA En realidad la energía eólica está siendo aprovechada desde hace siglos mediante los molinos de viento. El aprovechamiento actual se realiza mediante aerogeneradores que transforman la energía mecánica del viento en energía eléctrica. Un aerogenerador es una máquina para la producción de energía eléctrica que consta de los siguientes elementos: a) un rotor o aeroturbina que transforma la fuerza del viento en un movimiento de rotación. b) un generador que transforma el movimiento de rotación que recibe en energía eléctrica. c) una red eléctrica que transporta la energía producida hacia la red eléctrica general o hacia los puntos de consumo próximos. Dado que los aerogeneradores tienen limitaciones en su potencia, se instalan muchos en un área formando un "parque eólico", tal y como se muestra en la siguiente figura. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato VENTAJAS E INCONVENIENTES: Entre las ventajas de la energía eólica podemos citar: - Es una energía renovable, no contamina y es autóctona. - Es una fuente de energía muy competitiva desde el punto de vista económico ya que las instalaciones se amortizan muy pronto y los costes de explotación son muy bajos. - Su producción contribuye a disminuir el uso de energías no renovables. Como aspectos negativos o inconvenientes de la energía eólica podemos citar: - No es una fuente constante de energía; hay épocas del año en que los vientos son flojos y no aprovechables (se aprovechan estas épocas para trabajos de mantenimiento en las instalaciones). - Los parques eólicos producen un fuerte impacto visual (impacto en el paisaje) así como ruidos (contaminación acústica) de escasa importancia ya que suelen estar lejos de zonas habitadas. - Puede afectar a la avifauna. En España el aprovechamiento de la energía eólica está en plena expansión con una tecnología propia muy avanzada. Hay parques eólicos de cierta importancia en la zona del estrecho de Gibraltar (Tarifa), en Canarias, en Aragón, en Castilla la Mancha, en Galicia y Asturias. ENERGÍA DE LA BIOMASA Entendemos por biomasa la materia orgánica de procedencia animal o vegetal que existe en un determinado momento en un espacio definido. La biomasa puede ser aprovechada para obtener energía útil (calor, electricidad, energía mecánica…) En el concepto de biomasa se incluyen una gran diversidad de productos como recursos forestales (leña, ramas…), recursos agrícolas (soja, girasol, colza,…), desechos agrícolas (paja,…), desechos animales (residuos de granjas…), residuos sólidos urbanos (restos de alimentos, papel,…). Los productos considerados como biomasa requieren una serie de procesos de tratamiento previo a su utilización como fuente de energía. Una vez tratada la biomasa, ya puede ser utilizada como fuente energética: Los productos sólidos como los pellets, las briquetas, se emplean en la producción de calor en calderas, centrales térmicas… Los productos líquidos sirven como biocombustibles o biocarburantes (biodiesel) aunque su utilización acarrea algunos problemas técnicos aún no resueltos y, finalmente, los productos gaseosos (biogás) se emplea en la producción de calor en centrales térmicas. A nivel mundial, el consumo de biomasa es muy importante. En algunos países las necesidades energéticas domésticas se satisfacen aún con "leña" lo cual ya ha planteado localmente problemas de deforestación. VENTAJAS E INCONVENIENTES: Entre las ventajas de la utilización de la biomasa como fuente energética podemos citar: - Es un recurso renovable (si bien su consumo está limitado por su producción). - Favorece los planteamientos del modelo de desarrollo sostenible. - Contamina menos que los combustibles fósiles. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato Por su parte, como inconvenientes están: - Debe ser transformada en energía en los puntos de producción ya que su transporte previo haría el proceso no rentable desde el punto de vista económico. - La combustión de algunos productos conduce a la contaminación atmosférica con NOx y con CO2 (incremento del efecto invernadero). - Al aumentar la demanda de cereales puede aumentar el precio de alimentos básicos como el pan, especialmente en países en vía de desarrollo. - La producción vegetal intensiva para biocombustibles está basada en el uso de combustibles fósiles y en el aumento de las superficies de cultivo por deforestación. En algunos países como Brasil está muy desarrollada la sustitución de los combustibles derivados del petróleo por biocarburantes. ENERGÍA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS En los residuos sólidos urbanos (R.S.U.) se incluye biomasa y otros materiales con poder energético que no son propiamente biomasa. La utilización de los residuos sólidos urbanos como fuente energética se apoya en alguno de los siguientes procesos: Incineración. Se obtiene así calor que puede ser empleado en la producción de energía eléctrica. Este proceso supone contaminación atmosférica. - Descomposición anaeróbica en digestores. Se obtiene así el biogás que será utilizado como carburante en los procesos de incineración, para aprovechamiento térmico o para la producción de electricidad. - Descomposición anaeróbica en vertederos. Se obtiene también biogás que será aprovechado como fuente energética tal como ya hemos señalado o bien podrá ser quemado en antorchas. ENERGÍA SOLAR El Sol es la principal fuente energética de nuestro planeta. Así, de una manera indirecta, captamos la energía solar a través del viento, de las olas, de la energía hidráulica (ciclo hidrológico)… y, de una manera directa, podemos captar la energía solar térmica y la energía fotovoltaica solar. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA Consiste en el aprovechamiento de la energía solar para la producción de electricidad o bien para el calentamiento de agua de uso doméstico o industrial. Las unidades de producción constan de algún elemento capaz de capturar y concentrar el calor solar en un punto determinado. Se trata de unos sistemas de espejos adecuadamente emplazados que concentran el calor sobre una zona donde es absorbido por algún fluido (agua, aceite…). Este fluido así calentado es introducido en algún sistema de producción de electricidad o bien, en el caso del agua, es introducido en circuito de consumo (agua caliente de uso doméstico). COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato VENTAJAS E INCONVENIENTES: Como ventajas de esta fuente energética podemos citar: - Es una energía no contaminante, renovable y autóctona. - Causa un bajo impacto ecológico. Entre sus inconvenientes están: - Es una fuente energética irregular en el tiempo. - Las instalaciones pueden producir un impacto visual notable y su vida media no es muy larga. Este recurso se está planteando como futura fuente de energía doméstica para el calentamiento de agua. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Consiste en la conversión de la luz solar en energía eléctrica. Las unidades de producción son las "células" fotovoltaicas que están formadas por cristales de silicio. Este material es un semiconductor y al incidir un fotón de luz sobre él se produce un movimiento de electrones dentro del cristal, es decir, se produce una corriente eléctrica. Las células fotovoltaicas se agrupan formando los paneles solares fotovoltaicos. VENTAJAS E INCONVENIENTES: Esta fuente de energía tiene importantes ventajas entre las que podemos destacar: - Es una fuente no contaminante, renovable y autóctona. - No requiere el uso de agua en el proceso. - Las instalaciones tienen un mantenimiento mínimo. - Permite electrificar zonas muy apartadas de la red de distribución eléctrica. Sin embargo, también presenta inconvenientes como: - Las instalaciones requieren espacio amplio por lo que producen un gran impacto visual. - La producción es variable en el tiempo ya que depende de las condiciones de insolación. - La potencia que se obtiene en las instalaciones fotovoltaicas es muy baja. ENERGÍA MAREOMOTRIZ La oscilación mareal en zonas costeras de latitudes altas puede llegar a ser muy relevante (del orden de más de 10 m). Actualmente está en estudio mediante prototipos de centrales mareomotrices el aprovechamiento de esta fuente energética. Se trata de la instalación de turbinas a la entrada de bahías con una amplia oscilación mareal. Una instalación en funcionamiento de este tipo se encuentra en el norte de Francia en el estuario de La Rance. VENTAJAS E INCONVENIENTES: La energía mareomotriz tiene como ventajas ser una energía renovable, no contaminante y presumiblemente de bajo coste. Sus inconvenientes están en el impacto paisajístico que suponen sus centrales y los problemas que pueden causar a los ecosistemas marinos, entre otros. ENERGÍA GEOTÉRMICA Se trata del aprovechamiento del calor interno de la Tierra como energía primaria. Tal aprovechamiento sólo es factible en zonas de muy elevado flujo térmico. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato Las centrales de aprovechamiento geotérmico constan de perforaciones verticales por las que se inyecta agua a presión; ésta es calentada en profundidad y recuperada para ser distribuida con fines domésticos o urbanos o bien para ser utilizada en centrales para la producción de energía eléctrica. VENTAJAS E INCONVENIENTES: La ventaja de este sistema energético está en que se trata de una energía renovable no contaminante. Entre los inconvenientes están el hecho de ser una energía que debe ser consumida en el entorno próximo a la zona de donde se obtiene, la gran escasez de zonas adecuadas para el aprovechamiento geotérmico o los problemas que suelen aparecer en las instalaciones debido a la alta mineralización de las aguas. En resumen, se trata de una fuente energética de poca importancia y que se limita a algunos emplazamientos muy específicos como Islandia o Nueva Zelanda Esquema de una central termoeléctrica geotérmica VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES VENTAJAS Al ser recursos renovables, no se agotan siempre que la tasa de consumo o explotación sea menor que la tasa de regeneración. Favorece los planteamientos del modelo de desarrollo sostenible. No contribuyen al aumento del efecto invernadero, ya que no contaminan o contaminan menos que los combustibles fósiles. El uso de energías renovables, supone un ahorro de combustibles fósiles, por lo que las reservas durarán más tiempo. Su uso supone una menor dependencia de los combustibles fósiles, que en España hay que importar. Algunas instalaciones, una vez puestas en marcha, tienen un mantenimiento barato. Permiten tener energía en lugares apartados, donde no llega la red eléctrica. INCONVENIENTES La mayoría son caras. Algunas tecnologías tendrán que perfeccionarse. En el caso de la biomasa, la combustión produce contaminación atmosférica con NOx y con CO2 (incremento del efecto invernadero). La producción de energía es limitada y todavía no puede sustituir totalmente a los combustibles fósiles. Algunas, como la solar, requieren grandes superficies. Algunas provocan impacto visual, como la solar o la eólica. Algunas no son constantes (solar, eólica) Algunas tienen una vida corta. La producción vegetal intensiva para biocombustibles, supone un aumento de las superficies de cultivo, lo que favorece la deforestación de las selvas (Brasil). Además, puede provocar un aumento del precio de alimentos básicos como el pan, especialmente en países en vía de desarrollo. La construcción de los embalses para la producción de energía hidroeléctrica, alteran ecosistemas, cortan el ecosistema fluvial, tienen riesgo de roturas e inundaciones, etc. Debe ser transformada en energía en los puntos de producción ya que su transporte previo haría el proceso no rentable desde el punto de vista económico. COLEGIO SANTO DOMINGO DE GUZMÁN FUNDACIÓN EDUCATIVA SANTO DOMINGO Departamento de CCNN CTMA- 2º Bachillerato USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA: MEDIDAS DE AHORRO ENERGÉTICO El aumento de la población y del nivel de desarrollo ha supuesto en las últimas décadas un significativo aumento de la demanda energética. Esta situación condujo a la necesidad de una adecuada planificación energética que se basa en los siguientes objetivos: - Lograr un aprovechamiento más eficaz de los recursos energéticos. - Promover la investigación y el desarrollo de nuevas fuentes de energía. - Desarrollar medidas de ahorro energético. La planificación energética ha de tener en cuenta también otros aspectos como: - Garantizar un desarrollo económico de la sociedad conforme con el modelo de desarrollo sostenible. - Diversificar en el mayor grado posible las fuentes energéticas. - Minimizar el impacto ambiental producido por la explotación de los recursos energéticos. El "uso eficiente de la energía" significa que no haya pérdidas en la obtención de un determinado trabajo. Por ejemplo, la energía eléctrica producida en las centrales debería ser igual a la gastada en los puntos de consumo, pero la realidad es que 2/3 de la energía producida se pierde en el transporte y en la distribución hasta los puntos de consumo. Además, cada aparato eléctrico tiene también sus propias pérdidas. Por tanto, un sistema energético basado en la electricidad es muy poco eficiente. De igual modo, podríamos analizar las pérdidas de energía que tienen lugar en el funcionamiento de un automóvil. Una propuesta para lograr un aprovechamiento más eficiente de la energía es la "cogeneración". Se trata de la producción combinada de más de una forma de energía útil a partir de la misma fuente energética. Así, la cogeneración a partir de carbón significaría la producción simultánea de electricidad y de vapor de agua que sería empleada en obtener trabajos mecánicos o en el calentamiento industrial o urbano. Un aspecto muy importante en el consumo energético son las medidas de ahorro energético como: 1. Aplicar la Regla de las tres erres: reducir, reutilizar y reciclar. 2. Usar más transporte público. 3. Tecnologías más modernas, más eficaces. 4. Usar vehículos de transporte más eficientes y ligeros, que consumen menos combustible. 5. Uso de energías renovables para ahorrar combustibles fósiles. 6. Subvencionar las energías renovables. 7. Construir viviendas y edificios bioclimáticos, que usen la energía con mayor eficiencia. Se trata de adoptar en cada zona climática un tipo de construcción que suponga la mayor adaptación al clima existente. Estos modelos coinciden con lo que denominamos "arquitectura tradicional" de la zona. 8. Arquitectura solar pasiva. Son medidas que aprovechan al máximo la energía solar, como la orientación de los edificios, los materiales empleados en la construcción, el espesor de los muros, el tamaño de los ventanales, los tipos de acristalamiento, etc. 9. Electrodomésticos (Clase A) y lámparas de bajo consumo 10. Impuestos sobre emisiones de CO2, sobre el carbón u otras formas de energía. 11. Ecotasa por contaminar (Baleares) 12. Instalación de termostatos para controlar la temperatura IMPACTOS MEDIOAMBIENTALES DERIVADOS DE LA EXPLOTACIÓN DE RECURSOS ENERGÉTICOS Al estudiar los distintos tipos de recursos energéticos ya se han analizado algunos de los impactos ambientales derivados de su explotación (obtención del recurso energético y su consumo). A modo de ejemplo, si pretendemos hacer un análisis de los impactos derivados de la utilización del carbón como recurso energético debemos analizar todo el proceso: 1. Extracción del carbón (labores de minería) y preparación (lavado), 2. Transporte hasta los puntos de consumo, 3. Consumo energético del carbón (máquinas de vapor, centrales termoeléctricas o calderas para calefacción). Al referirnos a los impactos de las labores de minería tendremos que diferenciar entre minería subterránea y minería a cielo abierto. Los impactos concretos ya han sido tratados en el apartado los inconvenientes del carbón como fuente energética.
