Nadia Val..

Tema 4 La producción de energía

Índice 1. Formas y usos de la energía 2. La producción de energía eléctrica 3. Centrales térmicas convencionales 4. Centrales hidroeléctricas 5. La energía solar 6. La energía del viento 7. Otras energías alternativas 8. El ahorro energético

1 . Formas y usos de la energía La necesidad de energía es una constatación desde el comienzo de la vida misma. Un organismo para crecer y reproducirse precisa energía, el movimiento de cualquier animal supone un gasto energético, e incluso el mismo hecho de la respiración de plantas y animales implica una acción energética. En todo lo relacionado con la vida individual o social está presente la energía . *, Producción energética del mundo: 75% de combustibles fósiles 12% de combustión de madera 6% de energía hidráulica 5% energía nuclear 2% otros. Producción Energética en el Mundo

2 . La producción de energía eléctrica La energía eléctrica se produce en los aparatos llamados generadores o alternadores. Una central eléctrica es una instalación capaz de convertir la energía mecánica, obtenida mediante otras fuentes de energía primaria, en energía eléctrica Esquema de una centra eléctrica. La energía mecánica procede de la transformación de la energía potencial del agua almacenada en un embalse de la energía térmica suministrada al agua mediante la combustión del carbón, gas natural, o fuel, o a través de la energía de fisión del uranio

Para realizar la conversión de energía mecánica en eléctrica, se emplean unos generadores, más complicados que los que acabamos de ver en la pregunta anterior, que constan de dos piezas fundamentales: El estator : Armadura metálica, que permanece en reposo, cubierta en su interior por unos hilos de cobre, que forman diversos circuitos. El rotor : Está en el interior del estator y gira accionado por la turbina. Está formado en su parte interior por un eje, y en su parte más externa por unos circuitos, que se transforman en electroimanes cuando se les aplica una pequeña cantidad de corriente. Cuando el rotor gira a gran velocidad, debido a la energía mecánica aplicada en las turbinas, se produce unas corrientes en los hilos de cobre del interior del estator. Estas corrientes proporcionan al generador la denominada fuerza electromotriz, capaz de producir energía eléctrica a cualquier sistema conectado a él.

3 . Centrales térmicas convencionales Una central térmica para producción de energía eléctrica, es una instalación en donde la energía mecánica que se necesita para mover el rotor del generador y por tanto para obtener la energía eléctrica, se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera. El vapor generado tiene una gran presión, y se hace llegar a las turbinas para que su expansión sea capaz de mover los alabes de las mismas. Las denominadas termoeléctricas clásicas son de: carbón, de fuel o gas natural. En dichas centrales la energía de la combustión del carbón, fuel o gas natural se emplea para hacer la transformación del agua en vapor. Una central térmica clásica se compone de una caldera y de una turbina que mueve al generador eléctrico. La caldera es el elemento fundamental y en ella se produce la combustión del carbón, fuel o gas.

4 . Centrales Hidroeléctricas Una centras hidroeléctrica es aquella que utiliza la energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda. En general aprovechaban energía potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una o varias turbinas hidráulicas las cuales transmiten la energía a un alternador en cual la convierte en energía eléctrica. * Tipos de centrales hidroeléctricas Centrales al aire libre: pie de la presa, o relativamente alejadas de esta, y conectadas por medio de una tubería en presión. Centrales en caverna, generalmente conectadas al embalse por medio de túneles, tuberías en presión, o por la combinación de ambas

Otros tipos de centrales hidroeléctricas Centrales mareomotrices Artículo principal: energía mareomotriz Utilizan el flujo y reflujo de las mareas. Pueden ser ventajosas en zonas costeras donde la amplitud de la marea es amplia, y las condiciones morfológicas de la costa permiten la construcción de una presa que corta la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía. Centrales mareomotrices sumergidas. Utilizan la energía de las corrientes submarinas. En 2002, en Gran Bretaña se implementó la primera de estas centrales a nivel experimental. Centrales que aprovechan el movimiento de las olas. Este tipo de central es objeto de investigación desde la década de los 80. A inicios de agosto de 1995, el "Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY)" construyó la primera central que utiliza la energía de las olas en el norte de Escocia. La potencia de esta central es de 2 MW. Lamentablemente fue destruida un mes más tarde por un temporal. Los tipos de turbinas qué hay son Francis, Turgo, Kaplan y Pelton. Para la transformación de la energía mecánica en energía eléctrica.

5 . La energía solar La energía solar es la energía obtenida directamente del Sol. La radiación solar incidente en la Tierra puede aprovecharse, por su capacidad para calentar, o directamente, a través del aprovechamiento de la radiación en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es un tipo de energía renovable y limpia, lo que se conoce como energía verde. La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es de aproximadamente 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potencia se la conoce como irradiancia. La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones

La instalación de centrales de energía solar en la zonas marcadas en el mapa podría proveer algo más que la energía actualmente consumida en el mundo (asumiendo una eficiencia de conversión energética del 8%), incluyendo la proveniente de calor, energía eléctrica, combustibles fósiles, etcétera. Los colores indican la radiación solar promedio entre 1991 y 1993 (tres años, calculada sobre la base de 24 horas por día y considerando la nubosidad observada mediante satélites). Energía solar pasiva : Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos. Energía solar térmica : Producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción. Energía solar fotovoltaica : Producir electricidad mediante placas de semiconductores que se excitan con la radiación solar. Energía solar termoeléctrica : Producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta temperatura (aceite térmico) Energía solar híbrida : Combina la energía solar con la combustión de biomasa, combustibles fósiles, Energía eólica o cualquier otra energía alternativa. Energía eólico solar : Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los generadores.

6 . La energía del viento Energía eólica es la energía obtenida del viento, o sea, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas. El término eólico viene del latín Aeolicus , perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masa de aier que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión

Energía eólica es la energía obtenida del viento, o sea, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas. El término eólico viene del latín Aeolicus , perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. A finales de 2007, la capacidad mundial de los generadores eólicos fue de 94.1 gigawatts. [1] Mientras la eólica genera alrededor del 1% del consumo de electricidad mundial, [2] representa alrededor del 19% de la producción eléctrica en Dinamarca, 9% en España y Portugal, y un 6% en Alemania e Irlanda (Datos del 2007). La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es su intermitencia.

7 . Otras energías alternativas Para proponer nuevas fuentes de energía que puedan ser utilizadas actualmente, su relación de emergía neta debe ser mayor que 1. Para que sea competitiva y económica, esta proporción debe ser más grande que la proporción de una actual fuente de energía (vea la Sección 26.3 y 26.4). Algunas fuentes alternativas de energía que fueron propuestas para el futuro tienen una proporción de emergía neta menor que uno. Otras tienen proporciones que son mucho menores que las fuentes de energía usuales que sustentan la economía. Si una fuente de energía tiene una relación de emergía neta menor que 1, entonces consume más energía de la que produce y por tanto no es una fuente, es un consumidor. Fuentes como ésta pueden existir solamente cuando son abastecidas ricamente por otras energías con las cuales pueden subsistir. Calentadores solares de agua son un ejemplo, pues no pueden producir más energía de la que consumen.

Calentadores de agua con energía solar La energía solar es ampliamente utilizada en climas soleados para calentar paneles con tubos, en los cuales el agua se calienta porque su superficie negra absorbe energía solar. Esta agua caliente se almacena en tanques y es usada directamente como agua caliente o bombeada para ayudar en el calentamiento de la casa. Estos calentadores solares de agua son caros porque son hechos de costosos vidrios, plásticos y metales. Energía solar a través de biomasa. La biomasa es una cantidad de materia orgánica viva o muerta. Las sociedades humanas han utilizado siempre varios tipos de biomasa para alimentación, combustible, vestuario y casa. La utilización de energía solar para crecimiento forestal y productos agrícolas (alimentos, maíz, heno, etc.) es la principal vía de entrada de la energía solar en la economía. Usar estos productos para generar combustibles líquidos, gas o electricidad es viable, pero como requiere mucha concentración, son necesarias grandes extensiones de tierra. Turba (hulla). Reservas substanciales de turba se encuentran en muchas áreas del mundo. La turba es la descomposición parcial de materia vegetal en pantanos y fango. Su energía es de concentración intermedia entre las plantas verdes y la madera. Para rendir emergía neta, debe secarse naturalmente con vientos áridos y energía solar. Algo de la energía obtenida debe retornar al medio para restaurar la tierra antes de minar la turba. Además, muchos depósitos son tierras encharcadas que actualmente proporcionan productos especiales y servicios de otras formas

Hidroelectricidad En las áreas montañosas y con fuertes aguaceros, la relación de eMergía neta para la energía hidroeléctrica puede ser de 10 a 1. Una parte de esta energía proviene del trabajo geológico para producir el dique para que pueda ser represado, pero esto no es considerado en el cálculo del valor neto de la eMergía. El rendimiento es bajo si consideramos la eMergía solar del trabajo del río antes de ser desviado por el dique. La energía de las olas que llegan a la tierra a lo largo de la costa de todo el mundo, es grande en cantidad total y hace mucho trabajo diario: formando olas en las playas y haciendo sedimentación de las rocas. Sin embargo, es de difícil uso para operaciones industriales por causa de su extensión a lo largo de la costa. Además, es variable, con enorme energía en un día y casi nada en el próximo. El ascenso y el descenso del nivel de agua debido a las mareas, ha sido utilizado para producir electricidad con eMergía neta en varias partes del mundo, donde las mareas son de 6 metros (20 pies) o más; existe un pequeño número de áreas con grandes mareas.

8 . El ahorro energético En los países industriales la industria utiliza entre la cuarta parte y un tercio del total de energía consumido en el país. En los últimos años se ha notado un notable avance en la reducción del consumo de energía por parte de las industrias. Las empresas se han dado cuenta de que una de las maneras más eficaces de reducir costos y mejorar los beneficios es usar eficientemente la energía. Reciclar las materias primas es una de las maneras más eficaces de ahorrar energía. Aproximadamente las tres cuartas partes de la energía consumida por la industria se usa para extraer y elaborar las materias primas. Si los metales se sacan de la chatarra sólo se necesita una fracción de la energía empleada para extraerlos de los minerales. Así por ejemplo, reciclar el acero emplea sólo el 14% de la energía que se usaría para obtenerlo de su mena. Y en el caso del aluminio la energía empleada para reciclarlo es sólo el 5% de la que se usaría para fabricarlo nuevo.

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