5.5.- Hacia un modelo energético sostenible.

Los criterios para construir un modelo energético sostenible serían:

• El ahorro y la eficiencia energética.

Una adecuada gestión de la demanda energética debe fundamentarse en la reducción del consumo energético actual, basado en el uso de combustibles fósiles, y en la mejora de la eficiencia energética, especialmente en el sector doméstico.
La eficiencia energética se refiere a la cantidad de energía primaria y final consumida por unidad de producto o servicio domestico o nacional. El uso racional y eficiente de los recursos energéticos permite producir un producto o dar un servicio consumiendo menos energía y generando niveles inferiores de contaminación.

• Utilización de energías renovables frente a las fósiles.

Promoción de las energías limpias y renovables en sustitución de las energías fósiles que contaminan y esquilman los recursos naturales. Las ventajas ambientales, estratégicas y socioeconómicas del uso de las energías renovables frente a las energías fósiles son las siguientes:

- Ambientales : No producen emisiones de CO2 y otros gases contaminantes a la atmósfera, con lo que evitan el incremento del efecto invernadero y el cambio climático. No generan residuos de difícil tratamiento, como los residuos peligrosos o nucleares. No dependen de combustibles finitos, son renovables y no se agotan.
 - Estratégicas: Son autóctonas, mientras que los combustibles fósiles se encuentran concentrados en un número determinado de países. Evitan la dependencia exterior aumentando la seguridad de suministro. Mientras que los combustibles fósiles aumentan las importaciones energéticas.
 - Socioeconómicas: Crean cinco veces más puestos de trabajo que las convencionales. Sin embargo las tradicionales crean menos empleos respecto a su volumen de negocio. Contribuyen al equilibrio interterritorial ya que pueden instalarse en zonas rurales. Permiten a España desarrollar tecnologías propias. Las energías tradicionales utilizan en su gran mayoría tecnología importada.

5.4.- Ventajas y desventajas de los distintos tipos de energías.

5.3.3.- Centrales de energías renovables.

Energía Eólica

La energía eólica es una de las propuestas que se ofrecen como sustituto de las energías fósiles ya que esta es renovable.

El viento acciona las hélices de un aerogenerador y éste, a su vez, mueve el rotor de un generador produciendo así electricidad.

Las ventajas de este tipo de energía residen sobre todo en que  es totalmente limpia ya que ni contamina ni emite gases de ningún tipo a la atmósfera, desventajas que tienen las energías tradicionales.

Energía Fotovoltaica

Este es otro tipo de energía renovable y no contaminante.

Los receptores del calor y la energía solar son una especie de “espejos” denominados células fotovoltaicas. Estos captan la energía solar y se convierte en electricidad. Tampoco emite gases a la atmósfera y puede ser sustituta de las energías tradicionales.

5.3.2.- Centrales nucleares.

Es una central termoeléctrica en la que un reactor nuclear actúa como caldera. La energía térmica se origina por la fisión de combustible nuclear formado por un compuesto de uranio.  

El combustible nuclear se encuentra en el interior de una vasija herméticamente cerrada, junto a un sistema de control de la reacción nuclear y un fluido refrigerante, constituyendo un reactor nuclear.

El calor generado en el combustible del reactor y transmitido después a un refrigerante se emplea para producir vapor de agua, que acciona el conjunto turbina-alternador, generando la energía eléctrica.

Los edificios de una central nuclear en comparación con una convencional de similar potencia son mucho más robustos y más grandes para alojar los sistemas redundantes instalados y que responden al fallo previsto.

Contaminación provocada

La energía nuclear produce residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados y controlados durante largo tiempo. No produce contaminación atmosférica de gases derivados de la combustión ni precisan el empleo de combustibles fósiles para su operación. Sin embargo, cabe destacar las emisiones contaminantes indirectas derivadas de su propia construcción, de la fabricación del combustible y de la gestión posterior de los residuos radiactivos.

5.3.1.- Centrales de combustibles fósiles.

Las centrales de combustibles fósiles producen electricidad a partir de la energía química almacenada en un combustible (petróleo, carbón o combustibles nucleares).

Contaminación provocada

Uno de los problemas asociados a las centrales térmicas de carbón o petróleo es la contaminación provocada por los gases emitidos a la atmósfera durante la combustión del petróleo o el carbón. Se generan óxidos de nitrógeno y de azufre. Y, aunque las chimeneas de las centrales térmicas son altas para intentar minimizar los efectos de la emisión de gases tóxicos en el entorno, estas centrales contaminan la atmósfera.

Centrales de ciclo combinado

Son centrales térmicas de última generación, más eficientes y menos contaminantes. La construcción de este tipo de centrales ha proliferado durante los últimos años en los países desarrollados. Sin embargo, los grupos ecologistas recuerdan sus inconvenientes para el medio ambiente.

En este tipo de centrales hay dos turbinas: unas de gas y otra de vapor.

Se quema el gas, y los gases resultantes de la combustión son los que mueven la primera turbina.

Después el gas, que aún sigue muy caliente, se utiliza para calentar agua y crear vapor que es el componente que mueve la segunda turbina (la turbina de vapor), creando nuevamente energía.

El vapor utilizado se refrigera y vuelve a convertirse e agua con el objetivo de optimizar el proceso lo más posible.

Al igual que en las demás centrales el principal problema es la emisión de gases a la atmósfera durante la combustión de, en este caso, el gas. Y aunque se intente regular esta emisión, sigue habiendo una parte que contamina el medioambiente.

5.3.- Producción de energía eléctrica. Tipos de centrales.

La generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón local sistema de suministro eléctrico.

La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica.

Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales generadoras se clasifican en termoeléctricas (de carbón, petróleo, gas, nucleares y solares termoeléctricas), hidroeléctricas (aprovechando las corrientes de los ríos o del mar: mareomotrices), eólicas y solares fotovoltaicas. La mayor parte de la energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los dos primeros tipos de centrales reseñados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en común el elemento generador, constituido por un alternador de corriente, movido mediante una turbina que será distinta dependiendo del tipo de energía primaria utilizada.

• Centrales termoeléctricas

Una central termoeléctrica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) como de la fisión nuclear del uranio u otro combustible nuclear o del sol como las solares termoeléctricas. Las centrales que en el futuro utilicen la fusión también serán centrales termoeléctricas.

 

 En su forma más clásica, las centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presión y temperatura, se expande a continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un Condensador donde circula por tubos agua fría de un caudal abierto de un río o por torre de refrigeración.

En las centrales termoeléctricas denominadas de ciclo combinado se usan los gases de la combustión del gas natural para mover una turbina de gas.

 

• Centrales hidroeléctricas

Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la electricidad en alternadores. Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:

La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador.

La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada.

• Centrales eólicas

La energía eólica se obtiene mediante el movimiento del aire, es decir, de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que el dicho viento produce. Los molinos de viento se han usado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear agua u otras tareas que requieren una energía. 

 

En la actualidad se usan aerogeneradores para generar electricidad, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montañosas o islas. La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.

• Centrales fotovoltaicas

Se denomina energía solar fotovoltaica a la obtención de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos. Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. 

 

El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos. A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica.

5.2.- Energía y transporte.

Transporte de la energía en bruto

 

 Con excepción de la energía solar de uso directo (por ejemplo, para calentar agua en una casa) la energía en bruto recorre miles de kilómetros cargada en buques y ferrocarriles, y debe ser procesada y afinada.

El transporte de crudo entre los yacimientos y las refinerías está a cargo de una flota de unos 4.000 grandes buques y de una red de oleoductos de decenas de millares de kilómetros. Un día cualquiera, unos 5 millones de toneladas de petróleo están en movimiento a lo largo de esta red.

El principal problema del transporte de crudo estriba en su peligrosidad. Se han producido accidentes en oleoductos que han dejado decenas de víctimas. Los vertidos, en tierra o en mar, son otro grave problema. En los últimos treinta años, las costas de Galicia han sufrido tres vertidos catastróficos (Urquiola, Aegean Sea y Prestige).

 Transporte del gas natural desde sus yacimientos

 

 El gas natural necesita poca transformación para ser utilizado en sus destinos finales de la industria y los hogares. En ocasiones es preciso filtrarlo de impurezas o reducir su grado de humedad. Una vez que está listo, comienza su largo viaje a partir de los yacimientos hasta las grandes estaciones de distribución en el país de destino.

Buena parte del gas es transportado directamente en gasoductos. Otra parte importante se transporta en forma de Gas Natural Licuado (GNL). El gas en bruto se enfría y comprime hasta que pasa al estado líquido. Entonces de carga en grandes buques metaneros, que depositan su carga en estaciones de regasificación (como la de Barcelona, la primera en funcionar). De ahí, el gas natural reconstituído se inyecta en la red fina de distribución.

 Transporte del carbón

 

 Los bajos precios del carbón en las explotaciones a cielo abierto y la exigencia de quemar combustibles bajos en azufre en las centrales térmicas han impulsado el comercio mundial de carbón desde países lejanos. El transporte de larga distancia puede ser rentable, pero en términos de eficiencia ambiental es un desastre.

El carbón requiere poca transformación para su transporte como energía primaria. Las principales operaciones son el cribado, para extraer cuerpos extraños y obtener una calidad uniforme, y el lavado, para eliminar impurezas.

Refinado y transporte de combustible nuclear

 

 A diferencia del petróleo, el gas o el carbón, el combustible nuclear necesita un complejo proceso de elaboración antes de poder ser transportado (con enormes precauciones) para su uso como energía primaria.

l trayecto del combustible nuclear entre la mina de uranio y el reactor es un proceso estrechamente controlado por los gobiernos y por organizaciones internacionales, la principal de las cuales es la OIEA (Organización Internacional de Energía Atómica).

El mineral de uranio triturado es transformado para obtener uranio enriquecido en el isótopo radiactivo U235 . El subproducto que queda atrás (uranio empobrecido) se utiliza para fabricar munición de guerra, ya que su enorme densidad le da un alto poder de penetración.

Las pastillas de uranio  enriquecido comienzan su viaje  hacia las centrales nucleares rodeadas de excepcionales medidas de seguridad, para evitar  un accidente radiactivo. Además, cada gramo de material fisible es controlado, para evitar su uso por parte de grupos terroristas o de gobiernos no autorizados para usar la energía nuclear.

5.1.1.- Energía primaria y energía final

Una fuente de energía primaria es toda forma de energía disponible en la naturaleza antes de ser convertida o transformada. Los tipos de energía primaria posibles son:
- Energía humana y animal.
- Energía mecánica.
- Energía química.
- Energía nuclear.
 - Energía solar.
y energia térmica terrestre.
Consiste pues en la energía contenida en los combustibles crudos y otras formas de energía que constituyen una entrada al sistema. Si no es utilizable directamente, debe ser transformada en una fuente de energía secundaria. En la industria energética se distinguen diferentes etapas: la producción de energía primaria, su almacenamiento y transporte en forma de energía secundaria, y su consumo como energía final.

5.1.- El problema energético

Consiste en la reducción de los recursos energeticos, como por ejemplo, el petróleo. La crisis de los combustibles fósiles han hecho mirar a la ciencia, hace tiempo, a otras posibles formas de aprovechamiento y generación de la energía que consumimos. Poco a poco, debido a problemas económicos derivados, han sido los gobiernos y las multinacionales las que han prestado atención a los avances, y poco a poco seremos los ciudadanos los que lo hagamos.

UNIDAD 5.- LA ENERGÍA

5.0.-  Introducción

El término energía tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.
En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.