1. CURSO “ENERGÍA Y COMBUSTIBLES”
ORGANIZADO POR EL FORO NUCLEAR
ENTRE EL 21 Y EL 29 DE NOVIEMBRE DE 2008
PARTICIPANTE: NURIA LÓPEZ VARELA
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2. PRINCIPALES CONCLUSIONES EXTRAÍDAS DE LAS PONENCIAS
EL HIDRÓGENO
Desventajas:
•
El hidrógeno es un vector energético como la gasolina o la electricidad, no una
energía primaria.
•
La energía requerida para su producción es mayor que la que se obtiene a
partir de él. Sólo del 20% al 25% de la energía utilizada para sintetizar hidrógeno a
partir de compuestos naturales puede recuperarse después, para su uso final en
células de combustible.
•
Su producción es costosa y contaminante, no resultando viable por el
momento.
•
Tiene una densidad de energía muy baja, un tercio de la del metano, por
ejemplo. Incluso cuando se le comprime hasta el estado líquido, un litro de hidrógeno
aún tiene 3,4 veces menos energía que un litro de gasolina.
•
Una vez producido, presenta dificultades de almacenamiento, transporte y
distribución. Esto se debe a que es un gas sumamente ligero por lo que se su
almacenamiento y transporte requiere, o muy altas presiones, o muy bajas
temperaturas.
Ventajas:
•
La energía obtenida a partir de él es una energía limpia.
•
Reduce la dependencia energética del país que lo produce y permite
centralizar la contaminación proveniente del transporte.
Presente y futuro:
•
El 96% de la energía primaria que se utiliza en la actualidad para la obtención
del hidrógeno procede de los combustibles fósiles, siendo por tanto necesario
capturar el CO2 liberado en el proceso. En un futuro se trataría de producir el
hidrógeno a partir de energías renovables o a partir de la energía nuclear de cuarta
generación.
2

3. •
Previsiblemente el futuro del hidrógeno estará asociado a las pilas de
combustible aunque quizás tenga que competir con algún biocombustible como el
bioetanol.
Finalmente: la economía del hidrógeno pasa por la economía de las
energías requeridas para su producción.
COMBUSTIBLES FÓSILES
CARBÓN
•
Hasta el siglo XX el carbón, en sus distintas formas, ha sido prácticamente la única
fuente de energía. Se utilizaba para quemar (máquina de vapor) y producir calor.
Desde 1800 y hasta la 2ª guerra mundial el carbón ha sido imprescindible para la
obtención de coque para la producción del acero, y gas de alumbrado o “gas ciudad” a
través de la pirogenación (destilación) de la hulla.
•
Por la magnitud de sus reservas evaluadas para unos 500 años, el carbón puede
constituir una solución económica de repuesto ante el agotamiento de las reservas de
petróleo y gas natural.
•
El carbón fue el tercer combustible fósil más consumido en España en el 2007 (el
15 %), después del petróleo (el 49,8%) y del gas natural (el 22,1%) y el segundo en
cuanto a grado de autoabastecimiento.
PETRÓLEO
•
A principios del siglo XX la petroleoquímica comienza lentamente a sustituir a la
carboquímica debido a las ventajas que presentaba el petróleo frente al carbón: mayor
facilidad de extracción, mejor combustión, menor emisión de cenizas durante la
combustión, menor emisión de CO2, mayor facilidad de síntesis de compuestos
químicos a partir de los compuestos obtenidos en el cracking, mayor potencia calorífica
(10.000 termias por tonelada de carbón) y menor precio de coste (por aquel entonces).
•
Con el petróleo nuestra dependencia energética es muy grande. Nuestro país es
uno de los países con mayor dependencia de este combustible.
•
Las oscilaciones de los precios del crudo, que dependen, no sólo de los márgenes
comerciales, sino también de la situación política, han marcado las crisis económicas
en los países de la OCDE durante el siglo XX .
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4. •
En agosto el petróleo alcanzó el máximo histórico de los 150$. Con la crisis
económica mundial ha bajado a niveles de 55$.
•
Sólo quedan reservas de petróleo para los próximos 40 años.
•
En Europa, se importa petróleo Brent (del Mar del Norte) y petróleo de la Unión
Soviética, Libia, Méjico y Oriente próximo.
•
El petróleo que consumimos en España se refina en 10 refinerías pertenecientes a
5 compañías, donde se trata el crudo para obtener sus componentes, alrededor de
unos 1000 diferentes mediante la destilación fraccionada. En estas instalaciones se
realiza también el craking, la reforma y la depuración de los componentes previamente
destilados.
•
La eliminación del azufre es la asignatura pendiente de las petroleras.
•
El principal reto que tienen los científicos del siglo XXI es encontrar fuentes
alternativas rentables al petróleo para reservar este producto para su utilización más
noble: la síntesis de productos químicos indispensables para el bienestar de la
humanidad. Actualmente sólo el 7% se utiliza para este fin. Un 23% es para uso
industrial, un 30% para calefacción y un 40% para el transporte.
GAS NATURAL
•
Las dos técnicas que han hecho posible su gran comercialización actual han sido la
de los gasoductos, y la licuefacción que permite reducir el volumen del gas en 600
veces. Gracias a esta última, el gas natural puede ser transportado en estado líquido (a
160ºC bajo cero) en los barcos metaneros desde el país productor hasta las plantas de
regasificación del país receptor.
•
España recibe gas natural a través del gasoducto procedente de Noruega y del
gaseoducto del Magreb. También importa gas natural de Argelia y Libia.
•
El gas natural ocupa el tercer lugar en el mundo entre las fuentes de energía
primaria más utilizadas.
•
Las ventajas medioambientales que aporta y su alta eficacia como energía
facilitarán que su consumo aumente durante los próximos años.
COMPROMISOS DE LA UNIÓN EUROPEA PARA LOS PRÓXIMOS AÑOS
•
Fomento del uso del gas natural.
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5. •
Introducción de Centrales de Ciclo Combinado que emplean la tradicional turbina de
vapor y una turbina de gas que aprovecha la energía de los gases de escape de la
combustión.
•
Incremento de la Cogeneración (obtención simultánea de energía eléctrica y
térmica)
•
Incentivos para el ahorro y la eficiencia energética.
COMBUSTIBLE NUCLEAR DE FISIÓN
•
El potencial energético del uranio es muy elevado y la energía obtenida por unidad
de volumen de combustible es mucho mayor que el de los combustibles fósiles.
•
Con los yacimientos actualmente en explotación, y al ritmo actual de consumo, las
reservas de uranio podrían durar unos 50 0 60 años. Si tenemos en cuenta los
yacimientos potenciales, las reservas podrían durar unos 100 años. Las nuevas
técnicas que se están desarrollando en la actualidad, encaminadas al mejor
aprovechamiento del combustible nuclear, podrían ampliar de forma importante este
plazo.
•
La energía obtenida por unidad de volumen de combustible es mucho mayor en el
caso de los combustibles nucleares de fisión que en el de los combustibles fósiles.
•
Los principales productores de uranio son los canadienses, los australianos y los
rusos. En España podría haber yacimientos en el oeste (zona granítica). La mina a
cielo abierto de Ciudad Rodrigo fue explotada durante 30 años.
•
Para conseguir el uranio fisionable es necesaria primero la conversión del óxido
U3O8 en UF6 (hexafluoruro de uranio). Seguidamente se procede al enriquecimiento del
uranio (entre un 1 y un 5%), operación que se puede realizar por centrifugación o
difusión (menos extendida) y requiere un gasto importante de energía. Finalmente el
hexafluoruro de uranio se convierte en UO2.
•
La última parte del proceso es la fabricación del combustible nuclear. En Francia
está la fábrica más grande del mundo de combustible nuclear.
•
Actualmente, en la mayoría de las centrales nucleares, el tiempo de recarga
(sustitución de 1/3 del combustible) es de aproximadamente 18 mes.
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6. •
Resulta muy costoso sustituir la vasija que contiene el reactor. Este hecho
determina (entre otros factores) la vida de una central. Las de última generación puede
estar en funcionamiento hasta 60 años.
•
El uranio es pues un combustible abundante que garantiza un suministro sostenible.
Es también un producto tecnológicamente muy avanzado y en evolución continua.
•
Los procesos de fabricación y operación garantizan la calidad y la seguridad de su
uso.
•
La concentración de potencia y la gestión eficiente hacen que la energía nuclear
sea muy económica. Por otro lado el precio de la materia prima influye poco en el coste
final de la energía.
•
Las centrales nucleares de tercera y cuarta generación mejorarán la eficiencia. Las
centrales actuales sólo convierten en electricidad 1/3 de la energía liberada por el
reactor.
COMBUSTIBLE NUCLEAR DE FUSIÓN
•
El núcleo atómico es el ente con más densidad de energía por unidad de masa de
entre todos los manipulados por el hombre. La energía de fusión generada por
kilogramo de combustible
es mayor que la de fisión (unos dos órdenes mayor) y
mucho mayor que la química (unos 5 órdenes mayor).
•
La única energía tecnológicamente viable actualmente, aunque de forma incipiente,
es la “termonuclear”, la cuál requiere muy altas temperaturas (del orden de 50-100
millones de grados Celsius) para vencer la repulsión culombiana de los núcleos
fusionables.
•
La reacción del deuterio y el tritio es hoy por hoy la reacción termonuclearmente
más eficiente:
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D + 3T -----
4
He + 1 n
Q f = 17,6 MeV
El tritio, emisor β , se vida media 12,5 años, se obtiene a partir del litio. El litio existe en
la corteza terrestre en 20 partes por millón, y en el agua del mar en 0,17 partes por
millón. El deuterio por su parte se obtiene fácilmente del agua del mar. El litio y el
deuterio son por tanto prácticamente inagotables.
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7. •
Los problemas tecnológicos principales son el calentamiento y el confinamiento
del plasma. La fusión puede ser por confinamiento magnético (tokamak y stellarator) o
por confinamiento inercial. La segunda utiliza como fuente de calor y como confinador
un láser de alta potencia.
•
Quizás se puedan utilizar en el futuro las cargas liberadas en algunas de las
reacciones de fusión para producir corriente mediante un transformador (conversión
directa).
•
En el momento actual, una de las principales dificultades tecnológicas que se
presentaría a la hora de fabricar un reactor industrial de fusión, sería la de encontrar
materiales adecuados, capaces de resistir la agresión de los numerosos neutrones
liberados en su interior. Los neutrones activan los materiales de contención del
combustible y deterioran las propiedades mecánicas de los mismos.
•
No hay radiactividad intrínseca en el combustible nuclear de fusión por lo que los
residuos son de baja radiactividad.
•
El ITER empezará a funcionar hacia el 2018.Se trata de una instalación
experimental.
El tokamak del ITER conseguirá una ganancia energética de 100.
BIO-ENERGÍA
•
El 40 % de la biomasa que se produce en la Tierra está en los océanos. La
dificultad radica en extraerla.
•
El efecto invernadero del CH 4 es mucho mayor que el del CO 2, de hecho se
quema en las centrales justamente para invertirlo en este último.
•
El poder calorífico de los biocombustibles es mucho menor que el de los
combustibles fósiles, por lo que se necesita mayor masa, y por lo tanto mayor volumen
de combustible, para obtener la misma energía. Esta es la razón, por ejemplo, por la
que el bio-alcohol va bien para la maquinaria agrícola pero no para la automoción
urbana.
• No hay que confundir biocombustible con biocarburante. El segundo término se refiere al
biocombustible utilizado en un motor de combustión interna. El biocarburante ha de tener
propiedades especiales: baja viscosidad, pulverizable, baja densidad, no corrosivo,etc.
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8. •
Los cultivos energéticos se caracterizan por la alta producción por unidad de
superficie y año, y los pocos requerimientos para su cultivo. Sin embargo se esquilma
mucho terreno. Hay que permutar las especies cultivadas y alternar cultivos
energéticos con cultivos para la alimentación.
• Una central térmica de biomasa debe estar cerca de los recursos que va a quemar
Para finalizar adjunto el siguiente artículo de opinión sobre los biocombustibles que
he escrito personalmente. Llegado el momento oportuno, podría pasárselo a los alumnos
para que vieran cómo se puede escribir un artículo de opinión sobre el tema de las
energías, y proponerles a ellos redactar uno de características similares sobre alguna de
las energías tratadas previamente en el aula.
El artículo tendría que estar estructurado, en principio, de las siguientes partes:
- Párrafo de introducción en el que el articulista explica al lector de qué tipo de
energía se va a hablar y el por qué de su interés en hacerlo.
- Breve descripción del tipo de energía en cuestión.
- Ventajas y desventajas, tanto desde una perspectiva económica como social, de la
energía tratada.
- Conclusiones finales y opinión personal del articulista.
(El artículo no debería superar los tres folios por una cara, e indicaría, al final del
mismo, las fuentes bibliográficas utilizadas).
Antes de escribir el artículo, el alumno tendría que recabar información sobre el tema
a tratar, a través de revistas (el Nacional Geographic, por ejemplo, disponible en la
biblioteca del centro), de Internet o de programas informáticos específicos (¡Ponte al día en
energía! del Foro Nuclear, por ejemplo).
Artículo de referencia:
BIOCOMBUSTIBLES: GRAVE AMENAZA DISFRAZADA DE VERDE
Por un lado, los combustibles fósiles se agotan y el Cambio Climático ya ha llegado;
por otro, los intereses del mercado demandan más y más energía, presentando a la
opinión pública el discurso ecológico de los biocombustibles. Una vez más, los ciudadanos
tenemos razones para sentirnos preocupados y amenazados.
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9. Los biocombustibles que se han empezado a utilizar son el biodiesel (obtenido a
partir de plantas oleaginosas) y el etanol (obtenido a partir de la fermentación de la
celulosa contenida en los vegetales). Entre los muchos cultivos posibles para obtener estos
biocombustibles, destacan la soja, el maíz, la colza, el maní, el girasol, la palma aceitera, la
caña de azúcar, el álamo y el eucalipto.
De no regularlo, el uso de los biocombustibles, no sólo no solucionará el problema del
Cambio Climático (la producción y la combustión de los mismos seguirán emitiendo gases
de efecto invernadero), sino que a la vez agravará otros igualmente serios.
Millones de hectáreas de tierras fértiles han comenzado a concentrarse bajo el poder
de grandes transnacionales y pasarán, de no existir una legislación que lo evite, de
producir alimentos, a producir combustibles, en un mundo donde el hambre y la
desnutrición son ya problemas gravísimos. Se acaba de iniciar la gran batalla ente los
alimentos y los combustibles.
EEUU es actualmente, el mayor productor y exportador de cereales del mundo, y el
mayor fabricante de etanol. El fuerte incremento del uso del maíz para producir etanol en
este país, y el consiguiente aumento de su precio, está provocando fuertes problemas en
los países importadores. En Méjico, este asunto se ha convertido, ya, en el principal tema
de debate nacional. EEUU puede provocar una crisis alimentaria si destina más maíz a la
producción de etanol. El maíz, además de para el consumo humano, también se utiliza
para el engorde intensivo de aves, vacas y cerdos.
Por otro lado, los grandes consumidores del Norte no se plantean seriamente reducir
su consumo desmedido de combustibles. Frecuentemente no disponen de tierras agrícolas
suficientes para autoabastecerse de materia prima destinada a producir sus propios
biocombustibles, ni tampoco de la climatología adecuada, por los que sus gobiernos y
empresas planean promover cultivos para biodiesel y etanol, fundamentalmente en los
países del Sur.
En las áreas boscosas del Sur, el negocio de los biocombustibles podría agregar
nuevos impactos a los ya existentes en los bosques, si los gobiernos no ponen remedio.
Sirva como ejemplo, que la soja ya constituye la principal causa de deforestación en la
Amazonía brasileña y en Paraguay, aun antes de que se la haya comenzado a producir
con fines energéticos, y que la palma aceitera, es también la principal causa de
deforestación en Indonesia, y está impactando en las zonas forestales de muchos otros
países de África, Asia y América Latina.
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10. Además, ya se está comenzando a desarrollar tecnologías para convertir la madera
en etanol (con el uso de organismos genéticamente modificados), por lo que la industria de
los biocombustibles impulsará una expansión aún mayor de los monocultivos de árboles de
rápido crecimiento, favoreciendo así una deforestación progresiva.
De seguir este proceso sin control gubernamental, las grandes empresas
transnacionales expulsarán a millones de productores rurales y pequeños campesinos, que
en su mayoría deberán emigrar a los cinturones de miseria de las grandes ciudades. En el
caso de Colombia millares de hectáreas de siembra de palma se encuentran en territorios
apropiados ilegalmente a sangre y fuego. Los bosques dejarán de asegurar el sustento de
millones de personas que de ellos dependen para ser sustituidos por cultivos energéticos.
El agua se contaminará (por el uso de fertilizantes, herbicidas, insecticidas,etc ) o
desaparecerá (por la plantación de árboles de rápido crecimiento), la fauna local se verá
gravemente afectada por enormes desiertos verdes que no les proporcionarán alimentos,
la flora nativa será eliminada y sustituida por extensos monocultivos y muchas especies
locales serán contaminadas por los organismos genéticamente modificados utilizados en
dichos monocultivos, en tanto que los suelos se degradarán por el monocultivo y el uso de
agroquímicos.
Habría que tener en cuenta también, los problemas medioambientales causados por
la producción de la maquinaria utilizada, la quema del combustible empleado para su
funcionamiento, la contaminación generada por los camiones y barcos para el transporte a
destino, etc.
No obstante, los biocombustibles tienen importantes ventajas sobre los combustibles
fósiles: reducen las emisiones de CO 2 a la mitad, su tecnología no exige equipamientos tan
pesados (y por tanto, tan contaminantes), en caso de accidentes, los vertidos de los
biocombustibles no son tan agresivos contra la biosfera, y las instalaciones necesarias
para la obtención de los mismos son mucho menos costosas que las requeridas para la
extracción y tratamiento de los combustibles fósiles.
No se trata pues, de emitir un juicio negativo acerca de los biocombustibles. Sí de
advertir que si no se toman medidas adecuadas constituirían un simple paliativo, no exento
de graves efectos colaterales.
La salida a la grave crisis energética que se avecina requiere un cambio global y
radical del sistema suicida en el que habitamos. Los pueblos ricos tendrán que comprender
que la Tierra no puede soportar el peso y el coste de sus comodidades y aceptar la
limitación del derecho de consumir. El crecimiento económico actual es irracional. Por su
10

11. parte, los gobiernos tendrán que armarse de valor y legislar medidas duras – y con
seguridad impopulares - para impulsar las energías alternativas, salvaguardar los derechos
vitales de los pueblos menos desarrollados, y finalmente, dictar resoluciones encaminadas
a la conservación de la madre Tierra.
Articulista : Nuria López
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