Trabajo de investigación

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Curso: 5º B

Año: 2014

Materia: Química

Energías alternativas

Energía eólica

La energía eólica es la que se obtiene a partir del viento. Es la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire que se convierte en otras formas útiles de energía. Es utilizada principalmente para producir electricidad mediante aerogeneradores, conectados a las redes de distribución de energía eléctrica. En 2011 llego a generar el 3% del consumo de electricidad mundial, y más de 80 países en todo el mundo la utilizan cada vez más frecuentemente; en especial Dinamarca donde más de un 25 % de su electricidad se genera mediante energía eólica. El aumento de la energía eólica ha provocado también la construcción de parques eólicos marinos, ya que la energía del viento es más estable y fuerte en el mar.

La energía eólica es un recurso abundante, renovable, y limpio. Ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar fuentes de energía a base de combustibles fósiles y al no contribuir con ellas al no necesitar combustión; por esto, se considera que es un tipo de energía verde. Otra ventaja es que puede haber instalaciones en lugares que no pueden tener otro uso y que éstas se construyen rápido y pueden convivir con otros usos de suelo. Además, su impacto ambiental es menos problemático que el de otras fuentes de energía. También es bastante estable y predecible a escala anual. Pero, tiene grandes variaciones a escalas de tiempo menores; y cuando se incrementa la proporción de energía eólica en una región, se hace necesario establecer mejoras en la red eléctrica local. Pero la predicción meteorológica permite a los encargados dela red eléctrica estar preparada para las variaciones en la producción eólica a corto plazo que son predecibles; y, además, hay otros factores que pueden ayudar a disminuir el problema. Otro aspecto negativo es que no puede ser utilizada como única fuente de energía porque no hay seguridad sobre la existencia del viento. A pesar de ser un tipo

de energía verde, es criticada incluso por grupos ecologistas por ocupar sus instalaciones zonas que hasta entonces no habían sido tocadas por el hombre.

Energía solar

La energía solar es una fuente de energía renovable, que es obtenida a partir de la radiación electromagnética del Sol. El calor y la luz del Sol se aprovechan mediante captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos. Estos pueden transformarlos en energía eléctrica o térmica. Estas tecnologías se clasifican en pasivas o activas según cómo capturan, convierten y distribuyen la energía solar. Entre las tecnologías activas están el uso de paneles fotovoltaicos y colectores térmicos. Entre las técnicas pasivas están las que aprovechan la radiación solar sin convertirla en otro tipo de energía. La fuente de energía solar más desarrollada en la actualidad es la energía solar fotovoltaica.

Entre sus ventajas está que como es una de las energías renovables o limpias al ser inagotable, puede ayudar a resolver algunos de los problemas ambientales más urgentes que afronta la humanidad. Otra ventaja es que tanto su costo como su eficacia se están volviendo cada vez más favorables, el primero disminuyendo y el segundo aumentando significativamente. En especial la energía solar fotovoltaica. Ambas situaciones hacen que sea competencia para las fuentes de energía convencionales, lo que puede favorecer mucho al medio ambiente en el futuro. La energía solar termoeléctrica está reduciendo su costo de forma considerable.

De la radiación solar que recibe la Tierra, el 30 % regresa al espacio y las nubes, los océanos y las masas terrestres absorben el resto. El espectro electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre lo ocupa principalmente la luz visible. La radiación se puede aprovechar en sus componentes directos y difusos, o en la suma de ambos. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones y puede reflejarse y concentrarse para su utilización; mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones. La cantidad de energía solar recibida anual es tan grande que iguala aproximadamente al doble de toda la energía producida jamás por otras fuentes de energía no renovable como el petróleo, el carbón, el uranio y el gas natural.

Energía hidráulica

Se llama energía hidráulica, hídrica o hidroenergía a la energía que se obtiene de las energías cinética y potencial de la corriente del agua. Es un tipo de energía verde ya que su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla; si no, es considerada una forma de energía renovable. Pero, se puede transformar a muy diferentes escalas y la utilización más importante es constituida por las centrales hidroeléctricas de presas y éstas no son consideradas formas de energía verde debido al alto impacto ambiental que producen.

Éste tipo de energía es muy importante en regiones donde hay una combinación adecuada de lluvias, desniveles geológicos y orografía que favorece la construcción de represas. Se obtiene cuando el agua, en su caída entre dos niveles del cauce, se hace pasar por una turbina hidráulica que trasmite la energía a un alternador el cual la convierte en energía eléctrica. Otro sistema es conducir el agua de un arroyo con gran desnivel, por una tubería cerrada, en cuya base hay una turbina. El agua se recoge en una presa pequeña y la diferencia de altura proporciona la energía potencial necesaria. Otro consiste en hacer una presa pequeña en el río y desviar parte del caudal por un canal con menor pendiente que el río, de modo que más adelante habrá ganado una cierta diferencia de nivel con el cauce y se hace caer el agua a él por una tubería, con una turbina.

Entre sus ventajas está que es una energía renovable con un alto rendimiento energético y que es inagotable. Además es un tipo de energía limpia ya que no emite gases, no produce emisiones tóxicas, y no causa lluvia ácida. Además, sus embalses permiten el almacenamiento de agua para abastecer sistemas de riego y pueden regular el caudal del río evitando inundaciones en caso de crecida anormal. Otra ventaja de la energía hidráulica es la eliminación de combustibles. El costo de operar una planta hidráulica es casi inmune al cambio constante de los precios de los combustibles como petróleo, el carbón o el gas natural. Además, no hay necesidad de importar combustibles de otros

países. Los costos de operación son bajos porque las plantas están automatizadas y necesitan pocas personas para su operación normal.

Entre las desventajas está que la construcción de embalses puede inundar grandes extensiones de terreno, lo que podría significar pérdida de tierras fértiles y algunos han inundado pueblos enteros. Además conllevan la destrucción de la naturaleza, en especial a los ecosistemas acuáticos y puede producir cambios en el caudal del río.

Energía geotérmica

Se llama energía geotérmica a la energía que puede se obtiene aprovechando el calor del interior de la Tierra. Actualmente, el progreso en los métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en numerosos lugares del mundo. Y, de ésta forma, se puede producir energía limpia de forma indefinida. Se puede usar para: generación eléctrica, aprovechar directamente del calor o la refrigeración.

La corteza terrestre está dividida en ocho grandes placas y más de 20 placas más pequeñas que se mueven y empujan unas a otras lentamente. Cuando las placas se juntan, una puede deslizarse bajo la otra, permitiendo la generación de magma que puede llegar a la superficie generando volcanes y es capaz de calentar grandes zonas subterráneas. Esta fuente de calor es uno de los principales elementos de un sistema geotermal, pero hacen falta además un

acuífero y un sello para generar un reservorio. El acuífero es una formación rocosa que permite que el agua la traspasen. Y el sello es otra capa de rocas impermeable. Estos tres elementos deben ir montados uno sobre el otro, la fuente de calor, encima el acuífero y sobre ellos, la tapa. Entonces cuando llueve, el agua se desliza por la superficie terrestre, penetra en el subsuelo y queda atrapada en los acuíferos, por donde va circulando y calentándose, pero no puede salir al exterior totalmente porque está cubierta por una capa de roca impermeable que le impide su paso. Así, se crea un reservorio geotermal. Parte del vapor sale a la superficie y se convierte en una enorme fuente de energía.

Tiene varias ventajas. Por ejemplo: disminuye la dependencia energética de los combustibles de recursos no renovables, produce residuos mínimos que ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón, no genera ruidos exteriores, los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados, su emisión de CO2, con aumento del efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión, etc.

Entre las desventajas está que en yacimientos secos se han producido microsismos, en ciertos casos su emisión de ácido sulfhídrico en grandes cantidades no se percibe y es letal, hay una contaminación de aguas próximas, térmica, un deterioro del paisaje, no se puede transportar y solo está disponible en determinados lugares.

Energía mareomotriz

La energía mareomotriz es la que se obtiene aprovechando las mareas. Su empalme a un alternador se puede utilizar para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más segura y aprovechable. Es un tipo de energía renovable y es limpia ya que en la transformación energética no se producen productos contaminantes. Sin embargo, la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso impiden el avance de este tipo de energía.

El funcionamiento de una planta mareomotriz es así: cuando se eleva la marea se abren las compuertas del dique por el que ingresa en el embalse. Después, cuando el embalse llega a su nivel máximo, se cierran las compuertas y, después, cuando la marea desciende por debajo del nivel del embalse, se abren las compuertas dejando pasar el agua por las turbinas a través de los estrechos conductos.

Hay disintos métodos de generación mediante energía de marea. Estos son: Los generadores de corriente de marea, usan la energía cinética del agua en movimiento a las turbinas de la energía. Este método tiene costos más bajos y un menor impacto ecológico. Otro método son las presas de marea, que usan la energía potencial en la diferencia de altura entre las mareas altas y bajas. Otro es la energía mareomotriz dinámica que es una tecnología de generación teórica que explota la interacción entre las energías cinética y potencial en las corrientes de marea.

Energía de biomasa o bioenergía

La bioenergía es un tipo de energía renovable que procede del aprovechamiento de la materia orgánica e industrial formada en algún proceso biológico o mecánico. Normalmente es sacada de los residuos de las sustancias que constituyen los seres vivos o sus restos y residuos. Se hace directamente o por transformación en otras sustancias que pueden ser aprovechadas como combustibles o alimentos.

Una parte de la energía que llega a la Tierra del Sol es absorbida por las plantas, a través de la fotosíntesis, y es convertida en materia orgánica, que tiene un mayor contenido energético que las sustancias minerales. Así cada año se producen toneladas de materia orgánica seca, con un contenido de energía equivalente a cinco veces la demanda energética mundial. A pesar de esto, su gran dispersión hace que sólo se aproveche una mínima parte. Entre las formas de biomasa más importantes por su aprovechamiento energético están los combustibles energéticos y los residuos.

Entre las desventajas de este tipo de energía están: la utilización de cultivos de vegetales comestibles, el cambio de cultivo en tierras dedicadas a la alimentación al cultivo de vegetales destinados a producir biocombustibles. Su incineración, que puede resultar peligrosa y producir sustancias tóxicas. No existen demasiados lugares ideales para su aprovechamiento.

Energía nuclear

La energía nuclear es la energía que se libera en las reacciones nucleares e involucra el aprovechamiento de esa energía para la obtención de energía eléctrica, térmica y mecánica y su aplicación.

Estas reacciones se dan en los núcleos de algunos isótopos de ciertos elementos químicos. La más conocida es la fisión del uranio-235, con la que funcionan los reactores nucleares, y la más común en la naturaleza, es la fusión del par deuterio-tritio.

Los sistemas más importantes para obtener energía aprovechable a partir de la energía nuclear de forma masiva son la fisión y fusión nuclear. La energía nuclear puede transformarse de forma descontrolada o controlada en reactores nucleares en los que se produce energía eléctrica, mecánica o térmica. Otra técnica, es la utilización de generadores termoeléctricos de radioisótopos en los que se aprovechan los distintos modos de desintegración para generar electricidad en sistemas de termopares a partir del calor transferido por una

fuente radiactiva. La energía desprendida en esos procesos nucleares suele aparecer en forma de partículas subatómicas en movimiento. Esas partículas, al frenarse en la materia que las rodea, producen energía térmica. Ésta se transforma en energía mecánica utilizando motores de combustión externa. Dicha energía mecánica puede ser empleada en el transporte o para la generación de energía eléctrica en centrales nucleares.

Algo bueno de este tipo de energía es la alta calidad de la energía que puede producirse en comparación con cualquier otro tipo de energía, pero hay muy poca eficiencia del proceso, ya que se desaprovecha la mayor parte de la energía que se libera.

Energía undimotriz

La energía undimotriz es la energía que permite obtener electricidad a partir de la energía mecánica generada por el movimiento de las olas. Es uno de los tipos de energías renovables.

Presenta grandes ventajas frente a otras energías renovables ya que en ella hay una gran facilidad para predecir condiciones que permitan la mayor eficiencia en sus procesos. Debido a que la variabilidad del oleaje es menor que la del viento, por ejemplo. Además, ha traído grandes ingresos económicos a los países que la han implementado por el gran porcentaje de energía que produce.

Pero, su principal desventaja es que hay grandes dificultades en su implementación. Esto se debe al alto costo económico de la inversión inicial, la necesidad del transporte de ésta energía debido a su ubicación en zonas marítimas o costeras, etc. Y otra desventaja es el impacto ecológico que tiene sobre los ecosistemas principalmente costeros