1. 3º ESO - 3ª EVALUACIÓN - TEMA 8: ENERGIAS 21/03/2011
1. INTRODUCCIÓN
En esta unidad vamos a estudiar cómo se genera la
electricidad en las centrales eléctricas, a partir de
las fuentes de energía primarias de que disponemos
TEMA 8 hoy día, y como se transporta hasta nuestros
PRODUCCIÓN Y TRANSPORTE hogares.
DE LA ENERGIA La energía se define con la capacidad de un cuerpo
para producir un trabajo. Puede adquirir distintas
formas: cinética, potencial , térmica, nuclear,
radiante, eléctrica, química…
http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/en
ergia/formas.htm
2. FUENTES DE ENERGÍA 3. CENTRALES ELÉCTRICAS
Según si la naturaleza puede regenerar fácilmente o no una fuente de
Una central eléctrica es una
energía, éstas se clasifican en renovables o no renovables:
instalación cuyo objetivo
Renovables. Son aquellas fuentes que no desaparecen al transformar su es producir energía
energía en energía útil. eléctrica.
No renovables. Es el sistema material que se agota al transformar su Todas estas centrales,
excepto las fotovoltaicas,
energía en energía útil. tienen en común el
elemento generador,
Hidráulica constituido por una
No renovables turbina y un alternador:
Geotérmica Solar
Las turbinas están constituidas por un eje giratorio y unas aspas o
Combustibles
Renovables Uranio
fósiles
álabes que son impulsadas por la fuerza de corrientes de agua, por el
viento (El sistema de aspas de un aerogenerador eólico también es
Biomasa Eólica
Gas una turbina) o por vapor.
Carbón Petróleo
natural El generador o alternador es una máquina capaz de transformar el giro
Marina
recibido de la turbina (energía cinética) en energía eléctrica.
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4. TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS EN LOS 5. CENTRALES TÉRMICAS NO NUCLEARES
Una central térmica es una instalación que produce energía eléctrica a partir de la
DISTINTOS TIPOS DE CENTRALES combustión de carbón, fuel-oil o gas natural en una caldera diseñada al efecto:
1. El combustible se introduce en la caldera, donde se pone en combustión.
2. El calor generado en la caldera sirve para calentar toda una red de tuberías, construidas
dentro de la caldera, por donde circula agua.
3. Al calentarse, el agua se convierte en vapor a alta presión.
4. El vapor choca contra los álabes de la turbina.
5. La turbina mueve el alternador que genera una corriente eléctrica.
6. A la salida de la turbina el vapor sale a baja presión y se conduce a través de tuberías a
un condensador donde se enfría y se convierte de nuevo en agua para que pase a través
de la caldera.
7. En el condensador, para condensar el vapor, se utilizan unas tuberías con agua que
proveniente de la torre de refrigeración.
Ver infografía
5. CENTRALES TÉRMICAS NO NUCLEARES 6.CENTRALES TÉRMICAS NUCLEARES
Una central nuclear funciona de modo análogo a una central térmica pero el calor se genera de
la fisión de los átomos de uranio que tiene lugar en un reactor nuclear .
La fisión (división) es una reacción nuclear en la que se hace chocar un
neutrón contra un átomo pesado (generalmente uranio). A
consecuencia del impacto, el núcleo se divide en dos fragmentos,
liberándose en el proceso una gran cantidad de energía y
emitiéndose de dos a tres neutrones. Estos neutrones liberados
fisionan con otros núcleos y así sucesivamente. Si esta reacción no se
controla se produce una explosión.
En el reactor nuclear se lleva a cabo una reacción de
fisión nuclear controlada. El calor producido se
extrae por medio de un fluido refrigerante (agua
ligera o pesada). En el intercambiador de calor el
fluido refrigerante transmite dicho calor a unas
tuberías con agua, que se convierte en vapor a alta
Ventajas: tienen gran potencia y rendimiento. presión. Este vapor es el que se encarga de mover
Inconvenientes: agotamiento de los combustibles fósiles y contaminan la atmósfera. el grupo de turbina-alternador.
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6.CENTRALES TÉRMICAS NUCLEARES 7. CENTRALES TÉRMICAS DE BIOMASA
Se entiende por biomasa toda la materia procedente de los seres vivos.
Se puede utilizar como biomasa:
• Residuos forestales o agrícolas, poda de árboles, estiércol de animales.
• Cultivos energéticos, plantaciones de cultivos dedicados a producir combustibles
(biodiesel)
• Residuos sólidos urbanos: la basura que generamos se utiliza para generar biogás que
sirve como combustible.
Las centrales nucleares presentan la ventaja de no producir CO2 (por tanto no
contribuyen al efecto invernadero). En su contra tienen las siguientes desventajas:
la difícil eliminación de los residuos que producen (los de alta radiactividad son
muy peligros y con una vida útil de miles de años) y el peligro de accidentes
(aunque se construyen con grandes medidas de seguridad). Ver infografía
7. CENTRALES TÉRMICAS DE BIOMASA 8. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
La energía hidráulica es la energía que se obtiene a partir de corrientes de agua de
Esta biomasa se transforma mediante unos procesos termoquímicos y bioquímicos en los ríos.
combustibles (hidrocarburos, gas metano, alcohol,...) que se utilizan para: Su funcionamiento se basa en el aprovechamiento de la energía potencial del agua situada a
• La generación de vapor en centrales de combustión térmicas gran altura en embalses:
• Como combustible de vehículos (bioetanol). 1. El agua embalsada se hace bajar por una tubería, convirtiendo la energía potencial en
Ver infografía cinética
• Combustible para calefacción en granjas.
2. Al llegar a la turbina provoca en ella un movimiento giratorio.
3. La turbina acciona el alternador y genera la energía eléctrica.
Inconvenientes: los gases de su
Ver infografía
combustión, generan efecto
invernadero, aunque no son
tan contaminantes como los
combustibles fósiles (carbón,
petróleo o gas natural).
Ventajas: reciclaje de residuos
urbanos, previene incendios
forestales (al limpiar los
bosques), aprovecha ciertos
terrenos que no son válidos
para otros cultivos.
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8. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS 9.CENTRALES EÓLICAS
En España hay más de 1.000 centrales Se basan en la utilización del viento como energía primaria para la
hidroeléctricas en funcionamiento,
destacando la de Alcántara sobre el río Tajo, producción de energía eléctrica.
con una potencia de 915 MW. Estas instalaciones están formadas
En los últimos años se ha vuelto a poner en por un conjunto de máquinas
funcionamiento las minicentrales eléctricas llamadas aerogeneradores:
(de potencias menores de 10 MW), ya que
1. Cuando el viento hace girar las
causan menor impacto ambiental que las
grandes .
palas del aerogenerador se
produce un movimiento de
Las ventajas de la producción hidroeléctrica son:
rotación en el eje de la turbina.
es una fuente inagotable, no produce
contaminación y el agua embalsada se puede 2. Un sistema de transmisión
utilizar para riego, consumo humano o multiplica las vueltas del eje, y a la
aprovechamiento de las industrias. vez,
Los inconvenientes que presenta son: impacto 3. transmite el movimiento de giro al
paisajístico, la inundación de zonas fértiles o, eje del alternador, que genera
incluso, de zonas pobladas, alteraciones en la energía eléctrica.
flora y la fauna... Ver infografía
9.CENTRALES EÓLICAS 10.CENTRALES SOLARES
Los parques eólicos se instalan en lugares de vientos constantes (como la costa y en la cima de
las montañas). Por ello, previamente se realiza un estudio de las condiciones de viento de Es una instalación en la que se aprovecha la radiación solar para producir
esta zona. También se realiza un estudio de impacto ambiental , ya que los aerogeneradores
producen impacto visual y pueden afectar a ciertas aves (por ejemplo: aves migratorias cuya
energía eléctrica. Este proceso puede realizarse de dos formas:
ruta pasa por dicha zona). • Centrales solares térmicas. Aprovechan el calor recibido para calentar
La energía eólica es la más desarrollada de las energías alternativas. España es el tercer país en agua y generar el calor capaz de mover una turbina. Vamos a ver los
potencia instalada y supone un 16% del total de la energía eléctrica consumida. dos tipos de centrales térmicas solares que se construyen en España:
Una nueva tendencia es la instalación de aerogeneradores en el mar, donde los vientos son de
intensidad y sentido constantes. • Centrales solares de torre central.
• Centrales solares de colectores cilíndricos parabólicos.
• Centrales fotovoltaicas. Transforman directamente la energía solar en
eléctrica usando células fotovoltaicas.
Las ventajas y los inconvenientes de la energía solar son:
Inconvenientes: sólo se puede utilizar en zonas con muchas horas de sol
al año y requieren grandes extensiones de terreno para generar
cantidades de energía importantes.
Ventajas: Es una energía limpia y reduce la dependencia de los
combustibles fósiles.
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10.1. CENTRALES SOLARES TÉRMICAS
De torre central 10.1. CENTRALES SOLARES TÉRMICAS
Mediante un sistema de helióstatos (espejos que reflejan la luz del sol) se concentra la radiación solar De colectores cilíndrico parabólicos.
en un colector, situado en la torre, con un fluido. El fluido se dirigen a un intercambiador de calor
(caldera en la figura) y calienta un circuito formado por de tuberías por las que circula agua, esta Unos espejos de forma cilíndrico parabólica
agua se calienta y se convierte en vapor. concentran los rayos de sol en una
El vapor mueve una turbina que mueve un alternador. El vapor que sale de la turbina debe de ser tubería que pasa por su centro. En la
refrigerado para convertirse nuevamente en agua. tubería un fluido absorbe el calor y lo
Existen centrales capaces de generar 50MW de potencia. cede en un intercambiador a una
Ver infografía tuberías por las que circula agua. Esta
agua se transforma en vapor a presión y
se utiliza para mover hacer girar la
turbina y ésta, a su vez, transmite su giro
al alternador .
10.2. CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS 11. CENTRALES MAREOMOTRICES
Estas instalaciones transforman directamente la luz solar La energía del mar se puede aprovechar de
en energía eléctrica mediante las células
fotoeléctricas. diversas formas, todas en
La tensión producida por célula es muy pequeña (0,5V), experimentación: energía de las mareas,
por lo que se han de conectar varias en serie para de las olas, y diferencias de temperatura
tener una tensión aceptable. Actualmente se entre sus capas.
construyen paneles fotovoltaicos que producen
Las centrales mareomotrices aprovechan la
tensiones de 6,12,18, y24 V y una potencia entre 3 y
45 W. diferencia de altura del mar entre la
España es uno de los países con más potencia marea alta y la marea baja.
fotovoltaica del mundo, con más de 3600 megavatios Para que la energía mareomotriz sea
(MW) de producción, lo que supone un 1,9% de la aprovechable se necesitan mareas de 10
energía eléctrica consumida. Las mayor planta
m, niveles que no se alcanzan en España.
fotovoltaica en España es el Parque Fotovoltaico de
Puertollano (70 MW). Grandes inconvenientes de estas centrales
Además de en las centrales fotovoltaicas, las placas son: la alteración de la vida marina y el
solares también se utilizan en instalaciones eléctricas impacto visual en la costa al tener que
aisladas (casas en el campo, señales de tráfico, construir presas y diques.
satélites).
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11. OTRAS APLICACIONES DE LA ENERGÍA MARINA 12. CENTRALES GEOTÉRMICAS
En investigación está el aprovechamiento de la energía de las olas En algunas zonas volcánicas del planeta se produce un aumento muy
mediante distintos métodos. rápido de la temperatura al profundizar en la tierra y este calor se
aprovecha para producir electricidad, de forma parecida a una central
Ver infografía térmica.
La energía geotérmica también se aprovecha para calefacción, agua
caliente sanitaria…
Ver infografía
13. TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE LA
ENERGÍA ELÉCTRICA
La conexión entre las centrales eléctricas y nuestras viviendas, se lleva a cabo mediante tendido
eléctrico.
Las tensiones que se generan en los generadores de las centrales no superan los 30 kV, y se
trasforman en tensiones muy altas (entre 220 y 400 kV) para realizar el transporte a grandes
distancias.
En las proximidades de los lugares de consumo existen estaciones transformadoras en las que la
tensión se va reduciendo hasta llegar a 220-380 V, tensiones que se utilizan en las ciudades.
Ver infografía
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