Definición de energía El término energía tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento. En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural y la tecnología asociada para explotarla y hacer un uso industrial o económico del mismo. En física se suele decir que la energía no se produce, se tiene. O sea, decir “medios de producción de energía” es incorrecto en el ámbito físico. Lo que realmente se hace es transformar la energía cinética del agua o la energía adquirida mediante calor en energía eléctrica
En. Termoeléctrica Al funcionar con petroleo diésel ven afectada su potencia de salida (baja un 10% aprox.), y los intervalos entre mantenimientos mayores y fallas, se reducen fuertemente.Como la diferencia de temperaturas que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55%.Energía obtenida a partir de la quema de combustibles fósiles, como el carbón(que fue la primera fuente energía de la industria propiamente dicha), el petróleo o gas natural. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoeléctrica clásica.Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales, sólo funciona la turbina de gas, a este modo de operación se le llama ciclo abierto. Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar de combustible (entre gas y diésel) incluso en funcionamiento. Al funcionar con petroleo diésel ven afectada su potencia de salida (baja un 10% aprox.), y los intervalos entre mantenimientos mayores y fallas, se reducen fuertemente.Como la diferencia de temperaturas que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55%. En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utilza gas natural, gasoleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Este tipo de centrales generan el 34% de las necesidades españolas de energía eléctrica.emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas. Combustible
Emisión de COkg/kWh
Gas Natural
0,44
Fuelóleo
0,71
Biomasa (leña, madera)
0,82
Carbón
1,45
En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utilza gas natural, gasoleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda
turbina, esta vez de vapor. Este tipo de centrales generan el 34% de las necesidades españolas de energía eléctrica.emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas. Este tipo de centrales generan el 34% de las necesidades españolas de energía eléctrica.emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas. Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva. Las centrales termoeléctricas son uno de los pilares básicos de la producción eléctrica mundial. Según la Asociación Española de la Industria Eléctrica (UNESA), la potencia eléctrica instalada en España en 2006 fue de 84.051 MW, de los cuales el 45,5% correspondió a la térmica convencional.
Eólica En. Renovables Se conoce como energía eólica al aprovechamiento por el hombre de la energía del viento . Antiguamente se utilizó para propulsar naves marinas y mover molinos de grano . Hoy se emplea sobre todo para generar energía limpia y segura . La generación de electricidad a partir del viento no produce gases tóxicos , ni contribuye al efecto invernadero , ni a la lluvia ácida . No origina productos secundarios peligrosos ni residuos contaminantes . Cada Kw.h de electricidad , generada por energía eólica en lugar de carbón,evita la emisión de un Kilogramo de dióxido de carbono-CO- a la atmósfera . Cada árbol es capaz de absorber 20 Kg de CO; generar 20 Kilowatios de energía limpia , tiene el mismo efecto , desde el punto de la contaminación atmosférica , que plantar un árbol . La energía eólica forma parte de las energías renovables , que proceden del sol . La energía procedente de la radiación solar , que la Tierra absorbe en un año , equivale a unas 20 veces la energía almacenada en todas las reservas de combustibles fósiles del mundo ( carbón , petróleo y gas ). Si se pudiera aprovechar tan solo el 0'005% de dicha radiación mediante aerogeneradores , turbinas , paneles solares y otros procedimientos tecnológicos " renovables " obtendríamos más energía útil en un año que la que conseguimos quemando carbón petróleo y gas . Con la diferencia de que las energías renovables no se agotan . La energía eólica está conociendo un crecimiento importante a escala mundial . Actualmente se calculan unos 30.000 generadores eólicos repartidos por el planeta . La industria eólica emplea directamente a más de 4.000 personas y existen unas 30 empresas para la fabricación de aerogeneradores. España ocupa un lugar destacable en el panorama eólico comunitario , con el 5º puesto por potencia eólica instalada , detrás de Dinamarca , Alemania , Reino Unido y Holanda. No contamina, frena el agotamiento de combustibles fósiles y contribuye a evitar el cambio climático y presenta ventajas frente a otras fuentes energéticas convencionales: • • • • • • • •
Procede indirectamente del sol, que calienta el aire y ocasiona el viento. Se renueva de forma continua. Es inagotable. Es limpia. No contamina. Es autóctona y universal. Existe en todo el mundo. Cada vez es más barata conforme avanza la tecnología. Permite el desarrollo sin expoliar la naturaleza, respetando el medio ambiente. Las instalaciones son fácilmente reversibles. No deja huella.
Solar En. Renovables El Sol es fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre ha utilizado desde los albores de la historia, y puede satisfacer todas nuestras necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia. Durante el presente año, el Sol arrojará sobre la Tierra cuatro mil veces más energía que la que vamos a consumir. Se usa principalmente para dos cosas, aunque no son las únicas, primero para calentar cosas como comida o agua, conocida como energía solar térmica, y la segunda para generar electricidad, conocida como energía solar fotovoltaica. Los principales aparatos que se usan en la energía solar térmica son los calentadores de agua y las estufas solares. Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos subconductores de tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.A mayor escala, la corriente eléctrica que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica, operación que es muy rentable económicamente pero que precisa todavía de subvenciones para una mayor viabilidad. El proceso, simplificado, sería el siguiente: Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) y en corriente continua. Se transforma con un inversor en corriente alterna. Mediante un centro de transformación se eleva a Media tensión (15 ó 25 kV) y se inyecta en las redes de transporte de la compañía. En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, como estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se emplean las placas fotovoltaicas como alternativa económica viable. Para comprender la importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de la población mundial no tiene acceso a la energía eléctrica.
En. Hidroeléctrica En. Renovables La energía hidroeléctrica aprovecha el movimiento del agua para convertirlo en corriente eléctrica comercial. La primera vez que esto se hizo fue en Northumberland (Gran Bretaña) en 1880 y es una tecnología que se sigue aprovechando en la actualidad con pocas modificaciones. El funcionamiento es sencillo, convierte la energía potencial del agua a cierta altura en energía eléctrica. Se permite la caída del fluido y la energía potencial se convierte en cinética alcanzando gran velocidad en el punto más bajo; en este punto se le hace pasar por una turbina y provoca un movimiento rotatorio en un generador que a su vez se convierte en energía eléctrica de tensión y frecuencia desordenadas. Una vez extraída la energía eléctrica el agua se devuelve al río para su curso normal, pudiéndose aprovechar de nuevo para obtener energía eléctrica aguas abajo o para el consumo humano. Denominamos turbina a la máquina que se emplea para transformar energía mecánica en energía eléctrica, aunque inicialmente esta será desordenada, no comercial. Hay dos tipos fundamentales de turbinas para aprovechar la energía hidráulica, turbina Pelton y Francis-Kaplan; la primera se utiliza en el caso de saltos superiores a 200 metros y pequeños caudales, normalmente para presas situadas en zonas de alta montaña; las segundas son más indicadas en el caso de saltos menores. Esta energía eléctrica se va a convertir en energía eléctrica comercial utilizando primero un transistor y posteriormente un alternador. La energía eléctrica así obtenida está en alta tensión, varios miles de voltios, y a frecuencia comercial, en España a 50 Hz. Los cables de alta tensión van a trasladar a la energía eléctrica por el país llegando a nuestras viviendas a tensión comercial, 230 V en corriente
monofásica y 400 V en trifásica. El cambio de alta a baja tensión se realiza en transformadores. Para aprovechar la energía hidroeléctrica necesitamos agua estancada en un embalse o presa situada a una altura por encima del cauce habitual del río; se llama salto de agua a la diferencia de altura entre el nivel superior e inferior. La ventaja principal respecto a otras renovables es que el caudal de agua puede ser controlado, de forma que en el momento de demanda eléctrica dejaremos fluir el líquido generando energía; en el caso que no exista esta demanda mantendremos cerradas las compuertas hasta que vuelva a existir demanda; este es una ventaja respecto a la energía eólica ya que de momento en ésta no se resuelve el problema del almacenamiento. La energía hidroeléctrica es un recurso natural especialmente indicado para zonas lluviosas o por las que circulan ríos caudalosos; es recomendable que estos ríos tengan cauces poco variables aunque en el caso de ríos con caudales oscilantes se pueden usar los embalses para el almacenamiento de agua en tiempos de sequía. El principal problema que presentan es que la generación de energía hidroeléctrica necesita invertir grandes sumas de dinero por lo que en regiones donde abundan petróleo o carbón no suele ser competitiva; otro inconveniente es que la construcción implica un gran impacto ambiental al ser necesaria la inundación de valles y desplazamiento de población; también debemos señalar que se modifican las condiciones físicas y químicas del río como salinidad, temperatura, nutrientes... ya que el agua embalsamada altera las condiciones naturales del río. Algunas especies como salmones necesitan desovar aguas arriba de la presa; para facilitar esto se construyen canales biológicos. Fue citado anteriormente que la energía hidroeléctrica tiene su principal ventaja en la facilidad de ceder energía en los momentos de mayor demanda; otros puntos a su favor es que durante la explotación el impacto ambiental es mucho menor que en las energías fósiles (no produce gases de efecto invernadero ni contamina a la atmósfera), su explotación apenas requiere mantenimiento, el almacenamiento de agua también se puede utilizar para regadíos y se evitan inundaciones al poder regular el caudal. En España hay centrales de producción hidráulica en la mayoría de las Comunidades Autónomas; la que tiene mayor potencia instalada es la de Aldeadávila en el Río Duero (Provincia de Salamanca) con 1140 MW, seguido por el embalse José María de Oriol en el Tajo (Cáceres) con un 915 MW. Otros embalses de capacidad por encima de los 500 MW son el de Cortés-La Muela en el Júcar (Valencia), Villarino en el Tormes (Salamanca) o Saucelle en el Duero (Salamanca). A pesar de encontrarse en la categoría de energías renovables, la energía hidroeléctrica causa serios daños para el ambiente, afectando la vida vegetal y animal, sin un reflorestamento decente en muchos casos, y para el propio ser humano, en el momento que para construir un embalse se inudan pueblos.
Definición de Biomasa En. Renovables > Biomasa En términos energéticos, se puede utilizar directamente, como es el caso de la leña, o indirectamente en forma de biocombustibles (Biodiésel, bioálcohol, biogás, Bloque sólido combustible). Pero al igual que no consideramos al vino como biomasa, debe evitarse denominar como biomasa a los biocombustibles (nótese que el etanol puede obtenerse del vino por destilación): 'biomasa' debe reservarse para denominar la materia prima empleada en la fabricación de biocombustibles.
Sólidos
Líquidos
Gaseosos
-Paja -Leña sin procesar -Astillas -Briquetas y "pellets" -Triturados finos (menores de 2 mm) -Carbón vegetal
-Alcoholes -Biohidrocarburos -Aceites vegetales y ésteres derivados de ellos -Aceites de pirolisis
-Gas de gasógeno -Biogás -Hidrógeno
La biomasa podría proporcionar energías sustitutivas a los combustibles fósiles, gracias a
biocombustibles líquidos (como el biodiésel o el bioetanol), gaseosos (gas metano) o sólidos (leña), pero todo depende de que no se emplee más biomasa que la producción neta del ecosistema explotado, de que no se incurra en otros consumos de combustibles en los procesos de transformación, y de que la utilidad energética sea la más oportuna frente a otros usos posibles (como abono y alimento, véase la discusión que para España plantea Carpintero, 2006). Actualmente (2009), la biomasa proporciona combustibles complementarios a los fósiles, ayudando al crecimiento del consumo mundial (y de sus correspondientes impactos ambientales), sobre todo en el sector transporte (Estevan, 2008). Este hecho contribuye a la ya amplia apropiación humana del producto total de la fotosíntesis en el planeta, que supera actualmente más de la mitad del total (Naredo y Valero, 1999), apropiación en la que competimos con el resto de las especies.
Biodiésel En. Renovables > Biomasa El biodiésel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, nuevos o usados, mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo obtenido del petroleo. El biodiésel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino de petróleo en diferentes cantidades. Se utilizan notaciones abreviadas según el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla: B100 en caso de utilizar sólo biodiésel, u otras notaciones como B5, B15, B30 o B50, donde la numeración indica el porcentaje por volumen de biodiésel en la mezcla. La fuente de aceite vegetal suele ser aceite de colza, ya que es una especie con alto contenido de aceite, que se adapta bien a los climas fríos. Sin embargo existen otras variedades con mayor rendimiento por hectárea tales como la palma, lajatropha curcas etc. También se pueden utilizar aceites usados (por ejemplo, aceites de fritura), en cuyo caso la materia prima es muy barata y, además, se reciclan lo que en otro caso serían residuos. Además, existen otras materias primas en las cuales se pueden extraer aceite para utilizarlas en el proceso de producción de Biodiésel. Las materias primas más utilizadas en la selva amazónica son la jatropha curcas (piñón en portugues), sacha inchi, el ricino (mamona en portugues) y la palma aceitera.
Bioetanol En. Renovables > Biomasa (Bioálcohol) El bioetanol se produce por la fermentación de los azúcares contenidos en la materia orgánica de las plantas. En este proceso se obtiene el alcohol hidratado, con un contenido aproximado del 5% de agua, que tras ser deshidratado se puede utilizar como combustible. El bioetanol mezclado con la gasolina produce un biocombustible de alto poder energético con características muy similares a la gasolina pero con una importante reducción de las emisiones contaminantes en los motores tradicionales de combustión. Brasil produce bioetanol principalmente de la caña de azúcar, EE.UU. lo hace mayormente del almidón del maíz, por resaltar a los dos mayores productores a nivel mundial, pero también se utiliza remolacha, cereal o residuos forestales. La compañía de bioenergía sueca Sekab ha recibido el prestigioso premio “Sustainable Bioethanol Award” por su desarrollo de etanol sostenible verificado y la tecnología de bioetanol basada en celulosa en un acontecimiento en Bruselas al que asistieron los principales líderes en biocombustibles. La manera más común y sencilla de utilizar el combustible es mezclarlo parcialmente en la gasolina hasta un 10 o 15 % (E10 o E15). Aunque en esta proporción no resulta necesario ningún tipo de modificación del motor, pequeñas modificaciones en la relación de compresión y la relación aire / combustible mejoran la potencia y hacen disminuir el consumo con respecto a la bencina. A medida que aumenta la proporción de alcohol en la mezcla, se libera menos cantidad de contaminantes a la atmósfera, especialmente de monóxido de carbono (CO). Por este motivo, en muchos estados de los EUA se está impulsando el uso de pequeñas cantidades (un 5 % en forma de aditivo) de bioetanol a las gasolinas, con la finalidad de fomentar el uso de recursos renovables no contaminantes.
España sólo consume 200 millones de litros de bioetanol, lo que supone apenas un 2% en el total de combustibles. Su falta de desarrollo se debe principalmente a los problemas de acceso a la materia prima y a la falta de mercado, según fuentes del sector. Al no haber obligación legal de mezcla con los combustibles tradicionales, las compañías petroleras no compran más bioetanol, aseguran.
Biogás En. Renovables > Biomasa El biogás es una mezcla de gases cuyos principales componentes son el metano y el bióxido de carbono, el cual se produce cono resultado de la fermentación de la materia orgánica en ausencia del aire, por la acción de un grupo de microorganismos.En la naturaleza se encuentra una gran variedad de residuos orgánicos a partir de los cuales puede obtenerse biogás, entre ellos se encuentran: los desechos provenientes de animales domésticos como vacas, cerdos yaves, residuos vegetales como pajas, pastos, hojas secas y basuras domésticas. El biogás se puede generar tanto de ésta forma natural como de forma artificial, en dispositivos diseñados para eliminar la contaminación de origen orgánico y producir energía. Es compuesto por: Metano, CH4 54 - 70% volumen Bióxido de carbono, CO2 27 – 45% Hidrógeno, H2 1 - 10% Nitrógeno, N2 0.5 – 3% Acido Sulfídrico, H2S 0.1%
Briquetas En. Renovables > Biomasa Las briquetas o bloque sólido combustible es un combustible para la estufa o chimenea, en forma de ladrillo, que sustituye a la leña.Están hechas con materia residual, como restos de poda de árboles, papel, cartón o aserrin de madera. Se aglomera con agua y a menudo con otros residuos orgánicos, como las purinas de los cerdos, que si se dejan en el terreno causan una contaminación indeseable. Para compactar el bloque sólido combustible se pueden usar aglomerantes como la arcilla. Se construyen en forma de ladrillos o de leños, fáciles de quemar y representando un ahorro de grandes cantidades de madera en el mismo proceso.