2. La energía
Energía es la capacidad de producir trabajo.
La energía aparece bajo muchas formas:
calorífica, electromagnética, mecánica,
potencial , nuclear . . .
Los intercambios de energía en los sistemas
se rigen por las leyes de la Termodinámica:
– 1ª Ley de la Termodinámica
– 2ª Ley de la Termodinámica
3. Tipos de energía
Energías no renovables
Energías renovables: Tasa de renovación
corta.
Energías convencionales: combustibles
fósiles, nuclear e hidroeléctrica.
Energías alternativas: energías de bajo
impacto ambiental.
4. El 99% de la energía utilizada en la tierra
proviene de forma directa o indirecta del
Sol.
7. FUENTES DE ENERGÍA NO RENOVABLES
Ventajas:
– Alta Calidad.
Inconvenientes:
– Recursos limitados.
– Grandes impactos ambientales: energías
sucias.
– Fuentes muy localizadas, dependencia de
productores.
8. Ventajas:
– Prácticamente inagotables.
– Energías limpias. No producen CO2
– Son autóctonas.
– Su uso disminuye el de las no renovables.
Inconvenientes:
– Algunas no son fuentes permanentes.
– Otras proporcionan energía muy dispersa.
– La energía obtenida es difícil de acumular.
– La mayoría presentan problemas técnicos y
económicos para su explotación.
FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLES
9. USO DE LA ENERGÍA
Calidad de la energía: cuanto más concentrada
más calidad.
Calidad Tipo de energía Utilidad
Muy alta Electricidad,
Térmica, Luz solar
concentrada, Nuclear
Industria, iluminación,
motores
Alta Térmica, Gasolina, gas
natural, carbón, Comida
Industria, iluminación,
motores
Moderada Luz solar, flujo agua,
Vientos fuertes, biomasa,
Térmica hasta 1000º C
Vapor, electricidad y
agua caliente
Baja Térmica a bajas Tª,
agua y vientos flojos,
Geotérmica dispersa
Calentamiento de casa
y locales
10. Sistema energético: Procesos realizados sobre
la energía desde la extracción hasta su uso:
• Proceso de captura
• Proceso de transformación: convertidor.
• Transporte
• Consumo
11. Rendimiento energético:
– Relación energía suministrada/energía
obtenida
Rentabilidad económica de la energía:
Viene dada por su accesibilidad, facilidad
de explotación y transporte.
Coste energético: No tiene en cuenta el
coste oculto.
Recurso: Estimación teórica de la cantidad
total de un combustible.
Reserva: Cantidad descubierta de un
combustible.
16. EEUU es el Arabia Saudí del carbón, aunque China y
Rusia también tiene grandes reservas.
17. Se pueden reducir las emisiones de CO2
instalando sistemas tecnológicos:
– Torres lavadoras del carbón.
– Unidades catalíticas.
Estos sistemas pierden hasta un 25% de
la energía.
Otro proceso que reduce las emisiones
contaminantes es la gasificación.
18. Proceso de desgasificación
Carbón + coque de petróleo + H2O + O2 puro
Se bombea la mezcla a un tanque donde se
transforma en un gas inflamable (gas de
síntesis) que se limpia antes de la
combustión (se elimina azufre y también se
puede eliminar CO2).
Este proceso es más barato que eliminar los
contaminantes después de la combustión del
carbón.
33. 4. Energía nuclear de fisión:
http://www.elpais.com/graficos/internac
ional/Energia/nuclear/mundo/elpepuint/
20110315elpepuint_3/Ges/
34. 1. El mineral pechblenda
se concentra y se
moldea en barras.
2. Las barras se
introducen en la
vasija del reactor.
3. El calor que desprenden
los isótopos radiactivos
vaporiza agua, que
mueve una turbina cuyo
giro produce electricidad.
4. Las torres de refrigeración ayudan a controlar la temperatura mediante la circulación
de aire. Si no hay refrigeración, la temperatura puede elevarse hasta fundir el reactor.
36. Centrales nucleares en España
En la peninsula existen 6 centrales nucleares en
funcionamiento, dos de las cuales tienen dos
reactores (Almaraz y Ascó)
37. Residuos nucleares
Se pueden tratar de dos maneras:
– En ciclo abierto: se almacenan en piscinas a
la espera de su confinamiento geológico.
España o EEUU.
• 1ª Barrera, química: solidificación residuo.
• 2ª Barrera, física: empaquetamiento en bidones.
• 3ª Barrera, de ingeniería: instalaciones.
• 4º Barrera, geológica.
– En ciclo cerrado: se reprocesa el combustible
para volver a utilizarlo (reprocesamiento).
Francia, Reino Unido, Japón e India.
38. Reprocesamiento
Es el tratamiento químico del combustible
irradiado para volver a ser utilizado como
combustible en los reactores nucleares.
Se recupera el 96% del material reciclado.
Únicamente se puede utilizar en los llamados
reactores rápidos que son más caros.
39. Moratoria nuclear
En 1982 el gobierno socialista decreto una
moratoria nuclear que contempla la una
suspensión temporal en la construcción y puesta
en marcha de nuevas centrales.
Debido a esta moratoria, en España la factura
eléctrica incluye un canon para las grandes
compañías eléctricas en compensación por las
tremendas inversiones realizadas, y de las que
ahora no podrían obtener beneficios al haberse
anulado los permisos de manera unilateral.
43. Almacén temporal centralizado
En nuestro país existe un centro de almacenamiento de
residuos radioactivos de baja y media actividad en el Cabril
(Cordoba).
En diciembre de 2011 se designo el municipio de Villar de
Cañas (Cuenca) como la sede del Almacén Temporal
Centralizado (ATC) de residuos radiactivos de alta actividad.
El ATC debiera haber estado en funcionamiento en el año
2011 (albergará el combustible procedente del
desmantelamiento de las centrales de Vandellós (2010),
Garoña y Zorita).
La Empresa Nacional de Residuos Radiactivos (Enresa)
esperaba poder empezar a construirlo a finales de 2014 de
forma que, a últimos del año 2017, pudiera estar operativo.
44. Opinión de la sociedad sobre la energía nuclear
La dependencia de regímenes de dudosa
fiabilidad como la propia Rusia o los
estados árabes, hace que los ciudadanos
de la UE miren con menos reticencia la
energía nuclear.
España permanece como reducto
antinuclear con un apoyo de sólo el 24%.
48. 5. Energía nuclear de fusión:
Energía alternativa.
Es el proceso energético del Sol y las estrellas.
Sólo se ha conseguido utilizar con finalidades
bélicas (bomba hidrógeno).
50. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
1. Energías procedentes del sol: se aprovechan
con finalidad energética por dos vías, la vía
térmica y la fotovoltaica.
51. 1. Energía Solar
A) Vía térmica
– Sistemas de baja temperatura:
• Sistemas arquitectónicos pasivos
• Sistemas activos con paneles o colectores solares
– Sistemas de media temperatura: Colectores de
concentración.
– Sistemas de alta temperatura: centrales solares
termoeléctricas de receptor central o centrales
solares de tipo torre central.
B) Vía fotovoltaica.
52. Sistemas de baja temperatura: Sistemas arquitectónicos pasivos y
paneles solares
Casas
geosolares
Sistemas de alta temperatura: Centrales térmicas solares
54. 2. BIOMASA
La energía de la biomasa procede del Sol.
Hasta finales del siglo XVII la biomasa (madera y
carbón de madera) era la principal fuente de
energia.
En España es la energía renovable más utilizada
después de la hidraúlica.
La energía de la biomasa puede recuperarse de
dos formas:
Combustión directa
Transformándola en combustible (Biocombustibles).
55. Tipos de biomasa
Biomasa natural: procedente de ecosistemas
silvestres.
Biomasa residual: residuos de actividades
urbanas, industriales, agrícolas o forestales y
ganaderas.
Biomasa de cultivos energéticos. Cultivos de
especies de rápido crecimiento con fines
energéticos.
56. Transformación de biomasa en energía
Procesos termoquímicos:
– Combustión directa
– Carbonización: carbón vegetal.
Procesos bioquímicos:
– Fermentación anaerobia: biogas
– Fermentación alcohólica: bioetanol (gasohol)
– Obtención de biodiesel
57. Biomasa energética
Se obtiene energía a partir de ella por
procesos termoquímicos:
Combustión directa de madera, paja,
pellets o briquetas para uso doméstico o
industrial (centrales térmicas de
biomasa)
Carbonización o transformación en
carbón vegetal.
58. Biogas
Mezcla de metano (CH4) y CO2.
Se obtiene por la descomposición
anaerobia bacteriana de residuos de
celulosa en digestores o fermentadores
(por ej. en depuración aguas residuales)
Se puede utilizar como combustible
doméstico o para generación electricidad.
60. Bioalcohol (biocombustible)
El bioetanol se produce por acción de las
levaduras (fermentación) de restos vegetales
ricos en sacarosa (caña de azúcar, melaza,
sorgo), en almidón (granos de maíz, cebada,
trigo, papa), o en celulosa (pastos, pajas,
maderas, y algunos residuos agrícolas).
El bioalcohol obtenido se utiliza bien puro o
mezclado con gasolina (gasohol) como
combustible para transporte.
63. Ventajas e inconvenientes de la biomasa
Energía renovable.
No emite contaminantes de
azufre o nitrógeno (disminución
efecto lluvia ácida).
Ciclo cerrado de CO2.
Disminuye efecto invernadero.
Energía relativamente
económica.
Disminuye la dependencia
energética externa.
Recursos dispersos. Necesita
planificación recogida. Efectos
negativos derivados de la
necesidad de transporte.
Ocupa gran volumen.
Planificación almacenamiento y
transporte.
Destrucción espacios naturales,
sobreexplotación cultivos y
encarece alimentos.
Contaminación por uso
fertilizantes y plaguicidas.
67. 8. PILA DE HIDRÓGENO
El hidrógeno no se encuentra libre en la
naturaleza.
Se obtiene por catálisis del gas natural y por
electrolisis.
Hoy en día aproximadamente el 95% del H2 se
obtiene a partir de combustibles fósiles.
Económicamente no es competitivo y se produce
CO2 durante su producción.
69. Pila de Hidrógeno
La celda de
combustible es un
dispositivo que produce
electricidad y agua
mediante un proceso
inverso a la electrólisis.
Pila de combustible
Hidrógeno + Oxígeno → Electricidad + agua
Electrólisis
Electricidad + agua → Hidrógeno + Oxígeno
Estructura de una celda de
combustible
70. Obtención de H2 a partir de energía solar
Los paneles fotovoltaicos alimentan un electrolizador.
El O2 se libera y el H2 se almacena.
E n una pila de combustible el H2 y O2se combinan y generan
electricidad. El único subproducto de este proceso es H2O
pura
71. USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA
MEDIDAS GENERALES:
– Desarrollo de nuevas tecnologías que sustituyan las
energías no renovables
– Tasa de explotación de los recursos renovables menor
que la velocidad de regeneración.
– Educación en el ahorro del consumo.
– Incentivos económicos para la instalación y uso de
energías renovables.
– Aumento de la eficiencia del sistema energético.
– Valoración del coste real de los costes ocultos de la
energía.
MEDIDAS PERSONALES
72. RECURSOS MINERALES
Recursos metalíferos: se emplean en la obtención
de metales y de energía (uranio). Los metales no se
hallan en estado puro, de modo que el mineral que
los contiene ha de someterse a procesos de
extracción. El resto se desecha como escorias.
Recursos no metalíferos:
– Minerales usados como fertilizantes
– Rocas empleadas en la construcción (áridos):
• Bloques de piedra, rocalla, arena y grava
• Cemento, hormigón, yeso, arcillas
• Vidrio.
73. IMPACTOS DE LA MINERIA
Contaminación:
– Atmosférica: polvo, gases
– Acústica: ruidos maquinaria y voladuras
– De aguas superficiales y de acuíferos: por escorrentía y lixiviación de
partículas y elementos tóxicos.
Eliminación del suelo y destrucción de ecosistemas.
Daños sobre flora y fauna por eliminación directa o por destrucción
de su hábitat.
Destrucción del paisaje.
Incremento del riesgo de caída de laderas, subsidencias o colapsos.
La legislación española obliga a un EIA previo al establecimiento de la
actividad y a una restauración del paisaje una vez abandonada la
actividad.
