1. INSTITUTO TECNOLOGICO DE CIUDAD MADERO
DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
DESARROLLO SOSTENIBLE Y ECONOMÍA AMBIENTAL
ING. DAVID MACIAS FERRER, L.P.,M.E.
G86070090
Presenta:
ENERGÍAS ALTERNATIVAS
3. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
DEFINICIONES BÁSICAS
Energías Alternativas
Se denomina energía alternativa, o más propiamente fuentes de
energía alternativas, a aquellas fuentes de energía planteadas como alternativa
a las tradicionales clásicas. Sin embargo, no existe consenso respecto a qué
tecnologías están englobadas en este concepto, y la definición de "energía
alternativa" difiere según los distintos autores: en las definiciones más
restrictivas, energía alternativa sería equivalente al concepto de energía
renovable o energía verde, mientras que las definiciones más amplias
consideran energías alternativas a todas las fuentes de energía que no implican
la quema de ''combustibles fósiles'' (carbón, gas y petróleo); en estas
definiciones, además de las renovables, están incluidas la energía nuclear o
incluso la hidroeléctrica.
4. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
DEFINICIONES BÁSICAS
Energías Alternativas
Los combustibles fósiles han sido la fuente de energía empleada
durante la revolución industrial, pero en la actualidad presentan
fundamentalmente dos problemas: por un lado son recursos finitos, y se prevé
el agotamiento de las reservas (especialmente de petróleo) en plazos más o
menos cercanos, en función de los distintos estudios publicados. Por otra parte,
la quema de estos combustibles libera a la atmósfera grandes cantidades de
gases tóxicos como COx, SOx, NOx e hidrocarburos aromáticos que son dañinos
para el ser humano y el ambiente. Por estos motivos, se estudian distintas
opciones para sustituir la quema de combustibles fósiles por otras fuentes de
energía carentes de estos problemas.
5. Energías Alternativas
Las energías alternativas se pueden dividir en dos grandes grupos:
Fuentes de energías renovables (eólica, solar, biomasa, etc.)
Energía nuclear
Solar
Biomasa Eólica
Celdas de
Combustible
6. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
DEFINICIONES BÁSICAS
Recursos Inagotables
Son los que el hombre utiliza en baja proporción con respecto a la
cantidad disponible en la naturaleza. Los recursos inagotables se encuentran en
cantidades abundantes y se recuperan o regeneran por si mismos, dado que
cumplen los ciclos biogeoquímicos de la materia. El agua y el aire son ejemplos
de recursos inagotables. Además de esto, son recursos que se pueden
aprovechar de una manera fácil y sencilla.
7. Energía Eólica
Es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada
por efecto de las corrientes de aire, y que es transmutada en otras formas útiles
para las actividades humanas.
En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para
producir energía eléctrica mediante aerogeneradores.
11. A finales de 2011, la capacidad mundial de ENERGÍAS ALTERNATIVAS
los generadores eólicos fue de 238 gigavatios. En ENERGÍA EÓLICA
2011 la energía eólica generó alrededor del 3% del
consumo de electricidad mundial.
13. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
ENERGÍA SOLAR
Energía Solar
La energía solar es la energía obtenida a partir del aprovechamiento de
la radiación electromagnética procedente del Sol.
La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano
desde la Antigüedad, mediante diferentes tecnologías que han ido
evolucionando con el tiempo desde su concepción.
14. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
ENERGÍA SOLAR
La Tierra recibe 174 petavatios (1015 W) de radiación solar entrante
(insolación) desde la capa más alta de la atmósfera. Aproximadamente el 30%
es reflejada de vuelta al espacio mientras que el resto es absorbida por las
nubes, los océanos y las masas terrestres. El espectro electromagnético de la luz
solar en la superficie terrestre está ocupado principalmente por luz visible y
rangos de infrarrojos con una pequeña parte de radiación ultravioleta.
15.
16. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
ENERGÍA SOLAR
Se estima que la energía total que absorben la atmósfera, los océanos y los
continentes puede ser de 3.850.000 exajulios (1018 J) por año. En 2002, esta energía en
un segundo equivalía al consumo global mundial de energía durante un año. La
fotosíntesis captura aproximadamente 3.000 EJ por año en biomasa, lo que representa
solo el 0,08% de la energía recibida por la Tierra. La cantidad de energía solar recibida
anual es tan vasta que equivale aproximadamente al doble de toda la energía producida
jamás por otras fuentes de energía no renovable como son el petróleo, el carbón, el
uranio y el gas natural.
17. Energía Solar Fotovoltaica
La energía solar fotovoltaica consiste en la obtención de electricidad
directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo
semiconductor denominado celda fotovoltaica, o una deposición de metales
sobre un sustrato llamada celda solar de película fina.
18. Energía Solar Fotovoltaica
Los rendimientos típicos de una célula fotovoltaica de silicio
policristalino oscilan entre el 14%-20%. Para células de silicio monocristalino, los
valores oscilan en el 15%-21%. Los más altos se consiguen con los colectores
solares térmicos a baja temperatura (que puede alcanzar un 70% de
rendimiento en la transferencia de energía solar a térmica).
20. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
ENERGÍA SOLAR
Energía Solar Térmica
Los sistemas fototérmicos convierten la radiación solar en calor y lo
transfieren a un fluido de trabajo. El calor se usa entonces para calentar
edificios, agua, mover turbinas para generar electricidad, secar granos o
destruir desechos peligrosos.
22. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
BIOENERGÍA
Bioenergía
La bioenergía o energía de biomasa es un tipo de energía renovable
procedente del aprovechamiento de la materia orgánica e industrial formada en
algún proceso biológico o mecánico, generalmente, de las sustancias que
constituyen los seres vivos (plantas, ser humano, animales, entre otros), o sus
restos y residuos.
El aprovechamiento de la energía de la biomasa se hace directamente
(por ejemplo, por combustión), o por transformación en otras sustancias que
pueden ser aprovechadas más tarde como combustibles o alimentos.
23. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
BIOENERGÍA
Origen de la Energía de la Biomasa
Una parte de la energía que llega a la Tierra procedente del Sol es
absorbida por las plantas, a través de la fotosíntesis, y convertida en materia
orgánica con un mayor contenido energético que las sustancias minerales. De
este modo, cada año se producen 2·1011 toneladas de materia orgánica
seca, con un contenido de energía equivalente a 68000 millones de tep
(toneladas equivalentes de petróleo), que equivale aproximadamente a cinco
veces la demanda energética mundial
24. Origen de la Energía de la Biomasa
Una parte de la energía que llega a la Tierra procedente del Sol es
absorbida por las plantas, a través de la fotosíntesis, y convertida en materia
orgánica con un mayor contenido energético que las sustancias minerales. De
este modo, cada año se producen 2·1011 toneladas de materia orgánica seca,
con un contenido de energía equivalente a 68000 millones de tep (toneladas
equivalentes de petróleo), que equivale aproximadamente a cinco veces la
demanda energética mundial
25. Origen de la Energía de la Biomasa
Una parte de la energía que llega a la Tierra procedente del Sol es
absorbida por las plantas, a través de la fotosíntesis, y convertida en materia
orgánica con un mayor contenido energético que las sustancias minerales. De
este modo, cada año se producen 2·1011 toneladas de materia orgánica seca,
con un contenido de energía equivalente a 68000 millones de tep (toneladas
equivalentes de petróleo), que equivale aproximadamente a cinco veces la
demanda energética mundial
26. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
BIOENERGÍA
Procesos de Transformación de la Biomasa
La energía contenida en la biomasa seca es más fácil de aprovechar, mediante
procesos termoquímicos como la combustión, la pirólisis o la gasificación. El rendimiento
energético obtenido suele ser alto. En la tabla adjunta se indican los productos que se
obtienen en este aprovechamiento, entre los que destaca el calor (para
calefacciones, calderas, etc), la electricidad (obtenida haciendo pasar vapor a gran
presión por una turbina unida a un generador eléctrico), el vapor de agua caliente, o
diversos combustibles (metanol, metano).
31. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
ENERGÍA HIDRÁULICA
Energía Hidráulica
Se denomina energía hidráulica, energía hídrica o hidroenergía, a
aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y
potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de
energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica
sin represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma de energía
renovable.
32. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
ENERGÍA HIDRÁULICA
Energía Hidráulica
Se puede transformar a
muy diferentes escalas,
existen desde hace siglos
pequeñas explotaciones en
las que la corriente de un río
mueve un rotor de palas y
genera un movimiento
aplicado, por ejemplo, en
molinos rurales.
33. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
ENERGÍA HIDRÁULICA
Nuevas Tecnologías en Energía Hidráulica
Se trata del Oyster, una maquinaria gigantesca de nada menos que 18
metros de largo, la cual aprovechará el recurso hidráulico de las olas para
convertirlo en energía eléctrica, y que será instalado en las costas de las
Orcadas para funcionar a modo de prueba en pos de considerarlo viable
comercialmente.
Desarrollado en la Universidad Queens de Belfast y diseñado en gran
parte por el profesor Trevor Whittaker, el Oyster es un oscilador con pistones
integrados, que cuando son activados por la acción de las olas bombea la
presión del agua por una cañería submarina hacia la costa. Sobre la misma,
generadores energéticos convencionales convierten esta agua con alta presión
en energía eléctrica.
36. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
CELDAS DE COMBUSTIBLE
Celdas de Combustible
Son dispositivos que a través de reacciones electroquímicas, la
oxidación del oxigeno y la oxidación de un combustible (generalmente
hidrógeno) transforman la energía química de estos elementos en energía
eléctrica y térmica.
40. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
PEMFC CELDAS DE COMBUSTIBLE
(Proton Exchange
Tipo
Membrane Fuel
Cells)
Temp. Op. °C 60-80
Reg. Temp. Bajo
H2 (puro o
Combustible
reformado)
Ion Portador en el
H+
Electrolito
Veneno CO>10ppm
Transporte,
Aplicaciones Dispositivos
Portátiles
41. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
DMFC CELDAS DE COMBUSTIBLE
Tipo (Direct Methanol
Fuel Cells)
Temp. Op. °C 60-80
Reg. Temp. Bajo
Combustible CH3OH
Ion Portador en el
H+
Electrolito
Veneno CO>10ppm
Transporte,
Aplicaciones Dispositivos
Portátiles
42. ENERGÍAS ALTERNATIVAS
AFC CELDAS DE COMBUSTIBLE
Tipo
(Alkaline Fuel Cells)
Temp. Op. °C 100-150
Reg. Temp. Medio
Combustible H2
Ion Portador en el
OH-
Electrolito
Veneno CO, CO2
Astronáutica, Ing.
Aplicaciones
Militar
43. PAFC
Tipo (Phosphoric Acid
Fuel Cells)
Temp. Op. °C 180-220
Reg. Temp. Medio
H2
Combustible
(reformado)
Ion Portador en el
H+
Electrolito
CO>1%
Veneno
H2S>50ppm
Astronáutica, Ing.
Aplicaciones
Militar
44. SOFC
Tipo (Solid Oxide
Fuel Cells)
Temp. Op. °C 750-1050
Reg. Temp. Alto
H2, CO
Combustible Reformedo y
CH4
Ion Portador en el
CO32-
Electrolito
Veneno H2S>1ppm
Generación de
Aplicaciones
Electricidad
45. MCFC
(Molten
Tipo
Carbonate
Fuel Cells)
Temp. Op. °C 650
Reg. Temp. Alto
H2, CO
Combustible Reformedo y
CH4
Ion Portador en el
O2-
Electrolito
Veneno H2S>0.5ppm
Generación de
Aplicaciones
Electricidad
