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Energía del futuro
El modelo energético actual se basa mayoritariamente en el consumo de combustibles fósiles para el transporte y la generación de energía eléctrica. Hoy en día, dos factores ponen en entredicho la supervivencia de este modelo, en pie desde comienzos del Siglo XX. Dichos factores son el agotamiento de las reservas de combustible y el calentamiento global. Según la teoría del Pico de Hubbert el agotamiento de las reservas de petróleo y gas natural podría ser un hecho antes de que acabase el presente Siglo XXI. Por otro lado, cada vez son más los científicos y grupos de opinión que alertan sobre el comienzo de un período de calentamiento global asociado al incremento de emisiones de gases de efecto invernadero. Aun cuando todavía no hay acuerdo sobre la inminencia y el alcance de ambos problemas, existe un consenso generalizado sobre el hecho de que tarde o temprano, el ser humano deberá de dejar de utilizar los combustibles fósiles como su principal fuente de energía primaria y decantarse por fuentes más seguras, abundantes y menos dañinas para el medio ambiente
En el presente se utilizan los combustibles fósiles como el 97% de la energía primaria que se consume en el mundo, 38% es carbón, 40% es petróleo y 19% es gas natural. Estas generan contaminación y no son renovables. Se estima que el petróleo durará 45 años más, el gas natural 65 y el carbón 230.[1] No obstante, existen diversas opciones de generación eléctrica ajenas a los combustibles fósiles que podrían mitigar la dependencia que la sociedad moderna tiene de estos recursos escasos y contaminantes. Algunas de estas opciones ya están disponibles y otras son meras hipótesis, y cada una genera distintos y enfrentados puntos de vista sobre sus supuestas ventajas e inconvenientes.
Contenido
Fuentes de energía
Energía eólica
Parque eólico
La energía eólica se basa en la energía potencial que poseen las corrientes de viento. Dicha energía potencial es captada por las aspas de los generadores eólicos, y es transformada en energía eléctrica en los alternadores presentes en el interior de dichos generadores. Las zonas más favorables para la implantación de torres eólicas son las regiones costeras y las grandes estepas, donde vientos constantes soplan regularmente: es necesaria una velocidad media del viento superior a 30 km/h para que una turbina eólica funcione con eficiencia.
La energía eólica presenta diversas ventajas, entre las cuales está la de no depender de combustible alguno para operar, sus emisiones casi nulas, y el hecho de ser una tecnología muy desarrollada y probada. También presenta un coste bajo de mantenimiento y explotación y requiere de relativamente poco espacio para ser instalada (en comparación con otras energías más extensivas, como la solar fotovoltaica o termoeléctrica).
Entre sus problemas, se puede destacar su elevado coste (si bien este problema se está solucionando poco a poco con la evolución tecnológica y la aparición de fuertes economías de escala debido a la generalización de su producción). La energía eólica también tiene un elevado impacto visual y sonoro, y un discutido impacto medioambiental (como por ejemplo el desplazamiento de los recorridos de aves migratorias). Por último, el problema quizá más importante de la energía eólica es su difícil gestión dentro de un sistema eléctrico. La energía eólica es una energía poco constante, dependiente de vientos a menudo muy variables, de manera que no se puede depender de ella para generar electricidad en momentos de alta demanda eléctrica. Es por ello que la eólica solo puede suponer un porcentaje limitado (en el entorno del 20%) de la generación eléctrica, a riesgo de tener un sistema eléctrico inestable, donde la falta de viento un día concreto provoque apagones generalizados.
Los parques eólicos abundan por todo el mundo. Dinamarca es el líder mundial destacado en esta tecnología, tanto terrestre como marina. Es el país en el que una mayor fracción de su energía eléctrica está generada a través de molinos eólicos. Además, tres de los cuatro mayores productores mundiales de turbinas y torres eólicas tienen su sede en Dinamarca (Vestas, NEG Micon y Bónus. En segundo puesto se sitúa Alemania, seguido por Estados Unidos y España. Canadá, Francia y los Países Bajos son otros países con alto desarrollo de la industria eólica.
La energía eólica puede funcionar para generar electricidad y para bombear agua de pozos subterráneos.
Energía hidroeléctrica
Esta energía es una energía limpia, renovable, e inagotable. La energía hidroeléctrica se aprovecha en las centrales hidroeléctricas. En las centrales hidroeléctricas se genera la electricidad mediante la energía cinética y potencial del agua, que al caer y mover la turbina, mueve un generador eléctrico.
La energía hidroeléctrica puede generar un impacto ambiental si no está bien adaptada al río en el cual se construye. Una central hidroeléctrica puede tener un gran impacto ambiental produciendo una alteración en el ambiente de un río y afectando la fauna y flora de una zona.
En Costa Rica el 81% de la energía proviene de la hidroeléctrica, el 10% geotérmica, 7,7% es térmica, 1,1% es eólica y 0,2% es de otras.[2]
Esto ocurre también en otros países donde los recursos hídricos son tan grandes que más del 80% de la energía proviene de la hidroeléctrica.
Energía de biomasa
La biomasa es la abreviatura de “masa biológica” y se obtiene de los recursos biológicos. La biomasa comprende una inmensa gama de materiales orgánicos. La energía proveniente de la biomasa se divide en muchos grupos.
- Energía de combustión directa
- Energía de conversión térmica
- Energía por fermentación alcohólica
- Energía por descomposición anaeróbica
La energía de combustión directa se saca de la leña y otros desechos orgánico como excrementos de animales y celulosa se utiliza para obtener calor.
La energía por conversión térmica que consiste en la destilación de leña para generar carbón de leña, metanol, alcohol metálico, entre otros.
La energía por fermentación alcohólica que consiste en la fermentación de restos orgánicos tales como la caña de azúcar, la yuca y la madera, se cree que podría reemplazar a los combustibles fósiles. El etanol (alcohol etílico) se está usando actualmente como añadido de la gasolina.
La energía anaeróbica que consiste en la producción de gas en cámaras cerradas; se denominan biodigestores. Esta se logra mediante la fermentación de desechos orgánicos (excrementos, residuos orgánicos, etc.). El gas obtenido sirve para el gas de cocina y la iluminación.
Energía solar
La energía solar es la energía obtenida de la radiación solar transformándola en calor o electricidad. Los colectores solares transfieren la energía proveniente de la radiación solar al agua y la calientan. Las celdas fotovoltaicas que generan su energía eléctrica de la radiación electromagnética del sol, transformándola en energía eléctrica.
Sistema fotovoltaico
Es el sistema por el cual se genera la electricidad por la radiación electromagnética (luz visible, infrarrojos, ultravioletas...), éste consta de:
- Un generador solar, compuesto de paneles fotovoltaicos que generan una corriente eléctrica, en función de la radiación solar.
- Un acumulador, que guarda la energía eléctrica para disponerla en la noche y en los días nublados, baterías
- Un regulador, que evita sobrecargas en el acumulador o descargas excesivas, ajustando la tensión y corriente.
- Un conversor, que convierte la electricidad producida (continua) en el mismo tipo que la red (España es 220 V alterna a 50 Hz).
Sistema solar térmico
Este sistema funciona calentando agua por el calor producido por la radiación solar. Este calentamiento puede producirse mediante concentración de radiación solar produciendo vapor de agua, y con una turbina energía eléctrica; O bien, puede emplearse sin concentración en calefacción o agua caliente sanitaria (ACS).
Energía geotérmica
Este tipo de energía trata de aprovechar el calor desprendido por la Tierra para obtener energía eléctrica. Dicho de otra forma, es la energía calórica contenida en el interior de la Tierra que se transmite por conducción térmica hacia la superficie.
También puede generarse energía eléctrica mediante la utilización de un vapor que pasa a través de una turbina que está conectada a un generador, y que produce electricidad.
Los usos más comunes son:
- Uso sanitario.
- Varios usos industriales como la pasteurización de la leche.
- La implantación de calefacción en distritos enteros y viviendas individuales.
- Balnearios.
- Cultivos en invernaderos durante el periodo de nevadas.
- Reducir el tiempo de crecimiento de pescados, crustáceos, etc.
Entre sus ventajas, podemos destacar:
- Es un recurso de bajo coste.
- Contribuye tanto a la generación de energía (produce electricidad) como con usos directamente de calor.
- Evita la dependencia energética del exterior.
- Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los combustibles fósiles (petróleo, carbón, etc.)
- No produce ningún tipo de combustión
Funcionamiento de una central
- Primero se perfora un agujero hasta el pozo de agua subterránea.
- Se monta una tubería, destinada a llevar el vapor de agua a la superficie.
- El vapor de agua pasa por una depuradora, porque lleva minerales que podrían ocasionar desperfectos en las turbinas.
- Luego, pasan por las turbinas, que a su vez mueven un generador. El generador produce la electricidad y un transformador la convierte en corriente eléctrica.
La energía geotérmica es capaz de crear energía limpia para autos, casas etc. Islandia es unos de los lugares donde se crea más energía geotérmica.
Energía nuclear de fusión
La fusión nuclear promete ser la energía del mañana, aunque hasta ahora no se haya logrado producir más energía de la que se consume. La energía de fusión nuclear consiste en la unión de dos núcleos atómicos, el nuevo átomo tiene una masa inferior a la masa de los dos átomos juntos, así que esa diferencia de masa se libera en energía, de acuerdo con la famosa ecuación de Einstein E=MC2.
Esta energía puede parecer fácil de lograr, pero es necesario llegar a temperaturas de entre 50 y 100 millones de grados centígrados y además a presiones exorbitantes, porque sino el átomo de deuterio no se fusionará con el tritio, esto es porque ambos tienen cargas positivas. Las cargas positivas hacen que ambos tritio y deuterio (deuterio y tritio son los isótopos del hidrógeno) se repelan, pero en condiciones de alta temperatura y presión se fusionen. Este tipo de energía tiene las ventajas de que los elementos necesarios para la fusión nuclear abundan en el planeta y los desechos que produce son, además de poco cuantiosos, elementos estables que pueden ser devueltos a la naturaleza.
Energía mareomotriz
La energía mareomotriz es la energía potencial o cinética que contienen los océanos. Esta energía se está desarrollando y se piensa podría ser una energía que sustituiría a los combustibles fósiles, porque esta energía es renovable y tres cuartas partes del planeta son océanos, así que casi todo país puede emplearla. Está energía la producen en conjunto el viento, el Sol y la Luna, que hacen:
- Las olas
- Las mareas
- Las corrientes marinas
La energía de una central mareomotriz convencional se toma de las diferentes alturas que puede tener la marea en el día, reteniéndola y haciendo mover una turbina. La energía mareomotérmica consiste en usar la diferencia de temperatura entre la superficie y las profundidades oceánicas. Esa diferencia de temperatura hace que se genere una corriente de convección. Las corrientes de convección son el fenómeno físico que se produce en un fluido cuando una parte de éste está más caliente (y por tanto es menos densa) que otra que se sitúa por encima de la primera. Esto hace que intercambien sus posiciones, y por tanto se muevan y generen una corriente.
Estas corrientes pueden hacer a una turbina moverse para generar energía eléctrica. También se pueden aprovechar las olas y corrientes marítimas. Esta tecnología se está desarrollando, Francia ya está pensando en hacer su segunda central mareomotriz. Aunque no contaminen la atmósfera, éstas pueden influir en la biodiversidad y en la salinidad del agua.
Biofuel
Las plantas usan la fotosíntesis para crecer y producir biomasa. También sabemos que podemos usar la biomasa para obtener energía directamente de ella o producir un combustible llamado biofuel. La agricultura puede producir diferentes fuels como por ejemplo biodiesel ,etanol u otros combustibles provenientes del cultivo de la caña de azucar.Todos estos combustibles se pueden usar en motores de explosión para producir energía mecánica que después se trasformará en eléctrica.Los típicos biofuels arden para liberar la energía química que tienen en su interior.También hay otros métodos para convertir estos combustibles en electricidad de forma más eficiente utilizando células de combustibles.
El nombrado anteriormente biofuel es a menudo algún tipo de bioalcohol, como por ejemplo el etanol o algún derivado de este como por ejemplo el biodiesel o aceites de origen vegetal.El biodiesel está siendo usado en los coches actuales con algunas modificaciones o sin éstas, este biodiesel puede estar hecho a partir de vegetales y de las grasas de algunos animales. Dichos combustibles son capaces actualmente de sustituir a las gasolinas convencionales. Con el mismo coche puedes usar los dos tipos de combustibles. La gran ventaja de los biodiesels respecto a las gasolinas convencionales es que usando bioconbustibles se emiten menos gases contaminantes a la atmósfera.El uso de biodiesel reduce la emisiones de dióxido de carbono y el de otros gases en torno al 20 o al 40 por ciento.
En la actualidad algunas areas de cultivo de maíz, azucar y otros vegetalas están siendo usados íntegramente para producir etanol (que sabemos que es un derivado del alcohol) este liquido esta siendo usado para producir la combustion interna necesaria para que anden algunos medios de transporte.Ahora se esta formando la estructura energética de estos biocombustibles E85 es un fuel compuesto por un 85 por ciento de etanol y un 15 por ciento de gasolina.También se esta desarrollando el biobutanol que es una alternativa al bioetanol.Sin embargo esta creciendo una idea critica sobre los biofuels porque se utilizan alimentos para producir gasolinas y por que contribuye a la deforestación y al balance de energías.
Vectores
Hidrógeno
Es importante notar que el hidrógeno no es una fuente de energía, sino un vector: no existe aislado en la naturaleza, por lo que no se puede extraer de ningún sitio a bajo costo. Esto significa que si queremos usar hidrógeno para cualquier fin, primero hemos de generarlo, proceso en el que siempre se consume más energía de la que se obtiene después al usarlo.
Aunque todavía no se hagan vehículos de hidrógeno a gran escala, se están dando grandes saltos en la tecnología de la energía mediante el hidrógeno.
Los vehículos de hidrógeno funcionan con una pila de combustible. La pila de combustible es una batería, ésta genera electricidad para los motores mediante la reacción del hidrógeno de un depósito y el oxígeno del aire. Esta reacción genera agua utilizada para refrigerar la pila de combustible y la energía eléctrica liberada se utiliza para mover motores que impulsan el vehículo.
Los avances han sido muy notables porque el nuevo automóvil BMW 750 hL alcanza fácilmente una velocidad de 226 km/h, tiene una potencia de 150 kW. La BMW estima que en 2020 el 20% de sus automóviles funcionarán con hidrógeno. [3]
Caso de Islandia
Mediante los géisers se produce el hidrógeno en Islandia.Islandia es un pequeño país el cual se provee de energía mediante la energía geotérmica e hidroeléctrica. La energía geotérmica abunda en Islandia por la gran cantidad de volcanes y géiseres. Islandia no es autosuficiente y no se puede proveer del petróleo que consume, así que debe importarlo en su totalidad.
Pero en 2002 se encontró una alternativa que separa los átomos de hidrógeno mediante la electrólisis, debido a que en Islandia la energía sobra. Lo que se pretende es que dentro de pocos años la flota de buses sea completamente de hidrógeno, y que coches y barcos también. Por ahora hay una estación de hidrógeno y algunos coches y autobuses. Luego, pretende exportar el hidrógeno. Islandia es en este momento uno de los países con la tecnología del hidrógeno más desarrollada y le llevará una ventaja contundente a demás países que en este momento están empezando a desarrollar la energía de hidrógeno.
Referencias
- ↑ Temas Verdes Pensando en el Futuro Demandas de energía. Brian Gardiner 1995. España, Edelvives, pg 8-9.
- ↑ Zeledón, José Miguel. Aprovechamiento Hidroeléctrico en Costa Rica. (Mayo 2001) San José, Costa Rica Ministerio de Ambiente y Energía [2001]
- ↑ BMW Clean Car Energy BMW Clean Car Energy, BMW 750hl [2005]
Enlaces externos
Véase también
Categoría: Energía
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