Capítulo 5. Energías no renovables

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05ENERGAS NO RENOVABLESLas energas no renovables tienen una importancia enorme en todos los pases desarrollados y en vas de desarrollo. Generalmente, son bastante contaminantes, pero la implantacin de nuevas tecnologas est contribuyendo a aprovechar mejor esta energa y producir menor impacto ambiental. En los aos setenta se produjo un desarrollo espectacular de la energa nuclear para la obtencin de energa elctrica, pero el temor a escapes radiactivos o explosiones nucleares fren su avance. En Espaa no se ha instalado ninguna central nuclear desde 1982.

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j5.1 uentesdeenerga FImportante Wh (megavatio o megawatt M hora)=1000kWh(kilovatioso kilowattshora). Mtep (megatonelada equiva1 lente de petrleo) = 1000000 tep (toneladas equivalentes de petrleo). ktep(kilotoneladaequivalen1 tedepetrleo)=1000tep. MWh = 861244 kcal = 0,086 1 tep. tep=7,2056 bep (barriles 1 equivalentesdepetrleo). tep=107kcal=4,181010J. 1 kilotn(kt)=4,181015J. 1 megatn(Mt)=4,181018J. 1

El hombre, a lo largo de la Historia, ha intentado explotar todos aquellos recursos energticos que tena en su entorno y que le ofreca la naturaleza. En algunos casos hubo de inventar mquinas que fuesen capaces de aprovechar dichas energas; en otros fue suficiente la utilizacin de procesos tecnolgicos sencillos ya conocidos. Las fuentes de energa se clasifican en primarias y secundarias.

j A.FuentesdeenergaprimariasLas fuentes de energa primarias son todas aquellas formas de energa naturales que actualmente utiliza el hombre. Se pueden clasificar en renovables y no renovables.Carbn Combustibles fsiles No renovables Energanuclear Hidrulica Fuentes de energa primarias Renovables Solar Elica Alternativas Biomasa ResiduosUrbanos(RSU) Maremotriz Delasolas Geotrmica Hidrotrmica Petrleoy gasescombustibles

Nuclear 16,56Mtep 11,1%

Carbn 17,99Mtep 12,06%

Gasnatural 26,90Mtep 18,02%

Energas alternativas 9,61Mtep 6,44%

Hidrulica 2,85Mtep 1,91%

Petrleo 75,31Mtep 50,47%

Fig. 5.1. Consumo de energa primaria en Espaa en el ao 2006.

Se entiende por energas no renovables aquellas que nos proporciona la naturaleza, pero que, una vez consumidas, no hay forma de obtener de nuevo. Esto quiere decir que sus reservas son limitadas, por lo que un consumo excesivo puede llegar a agotarlas antes de lo previsto. Por el contrario, se denominan energas renovables aquellas que estn disponibles para el ser humano sin peligro de que se agoten, pues la propia naturaleza, en condiciones normales, nos las seguir proporcionando. El consumo de energa primaria en Espaa en el ao 2006 fue de 149,22 Mtep. En el cuadro adjunto se pueden ver las energas primarias ms utilizadas en Espaa. La Asociacin Internacional de la Energa (AIE) utiliza una unidad de energa, denominada tonelada equivalente de petrleo (tep), cuyo valor es igual a 107 kilocaloras. Para ello, admite que 1 kg de petrleo crudo es igual a 10 000 kcal.

EJEMPLO 1Calcula a cuntas toneladas equivalentes de petrleo (tep) es igual 1 MWh. Solucin 1 MWh = 106 W h = 108 36 W s = 36 108 J = 36 108/4,18 [cal] = 36 108/(103 4,18) [kcal] = 861 244 kcal. Como 10 000 kcal es igual a 1 kg de petrleo, mediante una regla de tres, 1 MWh = 86,12 kg de petrleo = 0,086 tep.

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j B.FuentesdeenergasecundariasSe denominan energas secundarias o finales a aquellas energas resultantes de la transformacin de las energas primarias en otro tipo de energa. Algunos ejemplos de energas secundarias son la gasolina, el gasleo, el queroseno y otros derivados del petrleo; el carbn de coque (procedente de la hulla); la electricidad, etctera. El consumo de energa secundaria en el ao 2006 fue de 113,64 Mtep. Como se muestra en el grfico adjunto, las energas secundarias ms demandadas en la actualidad son los productos petrolferos y la electricidad. La electricidad se puede considerar ms bien como un tipo de energa de transicin, pues la electricidad consumida se transforma en otros tipos de energa: mecnica (para mover motores), luminosa (en bombillas), trmica (produciendo calor), etctera.

Gasnatural 19,85Mtep Electricidad 17% Carbn Productos 2,24Mtep petrolferos 22,75Mtep 64,10Mtep 2% 20% 57%

Energasrenovables 4,7Mtep 4%Fig. 5.2. Consumo de energa secundaria

E J E M P L O2Determina la cantidad de energa elctrica consumida en Espaa, en MWh, durante el ao 2006. Solucin Se sabe que 1 MWh = 0,086 tep y que la electricidad consumida el ao 2006 fue de 22,75 Mtep. Mediante una regla de tres: x = 22,75 106/0,086 = 2,64 108 MWh.

en Espaa en el ao 2006.

Importante barril de petrleo es igual a 1 159 litros es igual a 0,13878 tep. bep (barril equivalente de 1 petrleo)esiguala0,0072tep. adensidadmediadelpetrleo L esde0,873kg/litro. lconsumodeenergaprimaria E porhabitanteenEspaaduranteelao2006fuede3,34tep.

E J E M P L O3Qu cantidad de barriles de petrleo (productos petrolferos) se han consumido en Espaa en el ao 2006? Cuntos kilos de petrleo tiene un barril? Solucin Sabemos que 1 tep = 7,2056 bep. Por tanto, 64,10 Mtep = 64,10 106 tep = = 64,10 106 7,2056 bep = 46 187 896 barriles de productos petrolferos. Si 1 000 kgep (kilogramos equivalentes de petrleo) = 7,2056 barriles, mediante una regla de tres: x = 138,78 kilogramos.

E J E M P L O4Suponiendo que todo el carbn consumido en Espaa haya sido hulla, determina cuntas toneladas se han empleado como fuente de energa primaria. Solucin 2,24 Mtep = 2,24 106 tep = 2,24 106 107 kcal = 2,24 1013 kcal. Como el poder calorfico de la hulla es igual a 7 000 kcal/kg, mediante una regla de tres: x = 2,24 . 1013/7 000 = 3,2 109 kg = 3,2 106 t de hulla.

A CT I VI D A D E S 1> Explica qu significan los smbolos tep, ktep y Mtep, as como su equivalencia. 2> Qu unidad es mayor, 1 tep o 1 MWh? 3> Cmo explicas que la cantidad de petrleo, considerado como energa primaria, no sea igual a la cantidad de petrleo consumido como energa secundaria?

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j5.2 ombustiblesfsiles CImportante

Breve evolucin del carbn eempiezaautilizaragranesS calaenelsiglo xvi,comosustitutodelamadera,queempezabaaescasear. nlaRevolucinIndustrial(fiE nales del siglo xviii y primera mitaddelxix),elcarbnconstituyelafuentedeenergaprincipalenmquinasindustriales, traccin ferroviaria e iluminacindeciudades. n 1910, ms del 90% de la E energa consumida a nivel mundial provena del carbn. Laproduccinanualfueduranteaquelaode1200millones detoneladas. partirde1920,elcarbnemA piezaaexperimentarunanotable decadencia a favor del petrleo. nlaactualidad,suusoseresE tringe casi exclusivamente a centralestrmicasclsicas.

Los combustibles fsiles son el carbn, el petrleo y el gas natural. Todos ellos proceden de restos vegetales y otros organismos vivos (generalmente plancton marino) que hace millones de aos fueron sepultados por efecto de grandes cataclismos o fenmenos naturales y se fueron transformando, por la accin de microorganismos, bajo unas condiciones de temperatura y presin adecuadas. Segn el residuo orgnico de que se trate, as como las condiciones y tiempo de permanencia en el lugar, tenemos combustibles slidos (carbn), combustibles lquidos (petrleo) y combustibles gaseosos (gas natural).Fase 1 Zonaselvtica Restosdeplantas Fase 2 Agua Sedimentos Turba Agua Sedimentosyrocas Carbn,petrleoogasnatural

Fase 3

Fig. 5.3. El origen del carbn.

j A.ElcarbnEl carbn es un combustible slido de color negro, compuesto fundamentalmente por carbono y otros elementos qumicos, como hidrgeno, nitrgeno, oxgeno, etctera.

Produccin propia 6,62Mtep 25,1%

Sudfrica 4,02Mtep 15,3% EE.UU. 2,47Mtep 9,3%

Tipos de carbnAtendiendo a su procedencia, los carbones se clasifican en minerales y artificiales. 1. Carbn mineral. Procede de la transformacin de grandes masas de vegetacin que han debido quedar sepultadas y han sufrido un proceso de carbonizacin total o parcial. Segn la naturaleza de los vegetales y su antigedad, el carbn presenta una composicin diferente. Se distinguen cuatro tipos: antracita, hulla, lignito y turba (Tabla 5.1).

Otros 10,08Mtep 38,2%

Australia 1,78Mtep 6,7%

Indonesia 1,43Mtep 5,4%

TipoPorcentaje carbono Podercalorfico aprox.(kcal/kg) Procedencia

Antracita95% 8000 EraPrimaria

Hulla85% 7000 EraPrimaria

Lignito75% 6000 EraSecundaria

Turba50% 2000 Muyreciente

Fig. 5.4. El consumo de carbn en Espaa en el ao 2006 fue de 26,40 Mtep, y procedi de los pases indicados en el grfico.

Tabla 5.1. Tipos de carbones minerales.

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1. Carbones artificiales. Son fabricados o modificados por el hombre. Los ms importantes son: Carbn vegetal. Se obtiene quemando madera, apilada en montones recubiertos generalmente de barro, para evitar el contacto directo con el aire y, de esta manera, conseguir que la combustin sea parcial. Se ha utilizado mucho en calefacciones (braseros). En la actualidad prcticamente no se emplea, excepto en barbacoas. Carbn de coque. ste se utiliza, fundamentalmente, como combustible y reductor de xidos metlicos en el horno alto, para la obtencin del acero, a partir del mineral de hierro, como se explicar un poco ms adelante. Este carbn deber ser poroso, para permitir el paso del aire hacia arriba, y resistente, para soportar la enorme carga que se encuentra encima de l. (Puede haber incluso ms de 40 metros de mineral de hierro comprimindolo.)

Aplicaciones del carbnEl carbn, aunque en la actualidad ha perdido mucha importancia debido a su alto poder contaminante, todava sigue teniendo bastantes aplicaciones como fuente primaria de energa. Cabe destacar tres aplicaciones importantes: fabricacin de carbn de coque, obtencin de productos indus