sábado, 7 de mayo de 2011

Formas y fuentes de energía



 

 

Energía solar


Panel solar.

Concentradores parabólicos que recogen la energía solar en Almería,España.
La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol.

Energía solar


Concentradores parabólicos que recogen la energía solar en Almería,España.
La energía solar es la energía obtenida mediante la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol.

Tecnología y usos de la energía solar

Helios in flight.jpg
Clasificación por tecnologías y su correspondiente uso más general:
  • Energía solar activa: para uso de baja temperatura ( entre 35 °C y 60 °C,se utiliza en casas ),de media temperatura, alcanza los 300 °C,y de alta temperatura, llega a alcanzar los 2000 °C.Esta última,se consigue al incidir los rayos solares en espejos,que van dirigidos a un reflector,que lleva a los rayos a un punto concreto. También puede ser por Centrales de Torre y por Espejos Parabólicos.
  • Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
  • Energía solar térmica: Es usada para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción.
  • Energía solar fotovoltaica: Es usada para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se alteran con la radiación solar.
  • Energía solar termoeléctrica: Es usada para 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 otra energía. Según la energía con la que se combine es una hibridación:
    • Renovable: biomasa, energía eólica.16
    • No renovable: Combustible fósil.
  • Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los generadores.

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).
Otros usos de la energía solar y ejemplos más prácticos de sus aplicaciones:
  • Huerta solar
  • Central térmica solar, como:
    • la que está en funcionamiento desde el año 2007 en Sanlúcar la Mayor (Sevilla), de 11 MW de potencia que entregará un total de 24 GWh al año
    • y la de Llanos de Calahorra, cerca de Guadix, de 50 MW de potencia. En proyecto Andasol I y II.
  • Potabilización de agua
  • Cocina solar
  • Destilación.
  • Evaporación.
  • Fotosíntesis.
  • Secado.
  • Arquitectura sostenible.
  • Cubierta Solar.
  • Acondicionamiento y ahorro de energía en edificaciones.
    • Calentamiento de agua.
    • Calefacción doméstica.
    • Iluminación.
    • Refrigeración.
    • Aire acondicionado.
    • Energía para pequeños electrodomésticos.

    Energía eólica


    Parque eólico. Hamburgo, Alemania.

    Parque eólico de Sierra de los Caracoles, Uruguay.
    Energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, 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 eolico 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
    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.

    Ventajas de la energía eólica

  • Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.
  • Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.
  • No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático.
  • Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables.
  • Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc.
  • Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.
  • Su instalación es rápida, entre 4 meses y 9 meses
  • Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas.
  • Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas.
  • La situación actual permite cubrir la demanda de energía en España un 30% debido a la múltiple situación de los parques eólicos sobre el territorio, compensando la baja producción de unos por falta de viento con la alta producción en las zonas de viento. Los sistemas del sistema eléctrico permiten estabilizar la forma de onda producida en la generación eléctrica solventando los problemas que presentaban los aerogeneradores como productores de energía al principio de su instalación.
  • Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento. Los parques offshore son una realidad en los países del norte de Europa, donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.

Energía nuclear


Núcleo de un reactor nuclear de fisión de investigación TRIGA. Puede apreciarse la radiación Cherenkov, en azul.

Central nuclear de Ikata, con tres reactores de agua a presión (PWR). La refrigeración se realiza mediante un intercambio de agua con el océano.

Planta de energía nuclear Susquehanna, con dos reactores de agua en ebullición (BWR). La refrigeración se realiza en circuito cerrado mediante dos torres de refrigeración que emiten vapor de agua.

Central nuclear de Lemóniz (España) cuya puesta en marcha fue abandonada por la moratoria nuclear.
La energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, térmica y mecánica a partir de reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos.1 Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.

Energía hidráulica


Rotor de palas en un pequeño curso de agua.
Se denomina energía hidráulica o energía hídrica 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.


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. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas de represas, aunque estas últimas no son consideradas formas de energía verde por el alto impacto ambiental que producen.





Ventajas e inconvenientes

[editar] Ventajas

Se trata de una energía renovable y limpia de alto rendimiento energético.
[editar] Ventajas económicas
La gran ventaja de la energía hidráulica es la eliminación parcial de los costos de combustible. El costo de operar una planta hidráulica es casi inmune a la volatilidad de los combustibles fósiles como la gasolina, el carbón o el gas natural. Además, no hay necesidad de importar combustibles de otros países.
Las plantas hidráulicas también tienden a tener vidas económicas mas largas que las plantas eléctricas que utilizan combustibles. Sin embargo, hay plantas hidráulicas que siguen operando después de 50 a 100 años. Los costos de operación son bajos por que las plantas están automatizadas y tienen pocas personas durante operación normal. Estas plantas producen la misma cantidad de dióxido de carbono en comparación con la materia gris del planeta. Este hecho es beneficioso para la salud.
Como las plantas hidráulicas no queman combustibles, no producen directamente dióxido de carbono. Un poco de dióxido de carbono es producido durante el período de construcción de las plantas, pero es poco, especialmente en comparación a las emisiones de una planta equivalente que quema combustibles.

Presa de las Tres Gargantas (en el curso del río Yangtsé en China), la planta hidroeléctrica más grande del mundo. Generará una potencia de 22.5 GW, pero habrá afectado a más de 1.900.000 personas e inundado 630 km².

[editar] Inconvenientes

Pueden ser varios:
  • La construcción de grandes embalses puede inundar importantes extensiones de terreno, obviamente en función de la topografía del terreno aguas arriba de la presa, lo que significa perdida de tierras del valle, generalmente las más fértiles;
  • En el pasado se han construido embalses que han inundado pueblos enteros. Con el crecimiento de la conciencia ambiental, estos hechos son actualmente menos frecuentes, pero aun persisten;
  • Destrucción de la naturaleza. Presas y embalses pueden ser disruptivas a los ecosistemas acuáticos. Por ejemplo, estudios han mostrado que las presas en las costas de Norteamérica han reducido las poblaciones de trucha septentrional común que necesitan migrar a ciertos locales para reproducirse. Hay bastantes estudios buscando soluciones a este tipo de problema. Un ejemplo es la invención de un tipo de escalera para los peces;
  • Cambia los ecosistemas en el río aguas abajo. El agua que sale de las turbinas no tiene prácticamente sedimento. Esto puede resultar en la erosión de las márgenes de los ríos.
  • Cuando las turbinas se abren y cierran repetidas veces, el caudal del río se puede modificar drásticamente causando una dramática alteración en los ecosistemas.nota 

LA ENERGÍA QUÍMICA
 La energía química es una manifestación más de la energía. En concreto,
és uno de los aspectos de la energía interna de un cuerpo y, aunque se en-
cuentra siempre en la materia, sólo se nos muestra cuando se produce una
alteración íntima de ésta.

     En la ctualidad, la energía química és la que mueve los automóviles, los 
buques y los aviones y, en general, millones de máquinas. Tanto la combus-
tión del carbón, de la leña o del petróleo en las máquinas de vapor como la 
de los derivados del petróleo en el estrecho y reducido espacio de los cilin-
dros de un motor de explosión, constituyen reacciones químicas.

       

           



 El carbón y la gasolina gasificada se combinan con el oxígeno del aire, re-
accionan con él y se transforman suave y lentamente, en el caso del carbón,
o instantáne y rapidamente, en el caso de la gasolina dentro de los cilindros
de los motores. Las mezclas gaseosas inflamadas se dilatan considerable y 
rapidamente y en un instante comunican a los pistones del motor su energía
de traslación, su fuerza viva o de movimiento.

     Si se rodeasen el carbón o la leña, la gasolina y el petróleo de una atmós-
fera de gas inerte, por ejemplo nitrógeno gaseoso, ni los primeros arderían
ni los últimos explotarian en los cilindros. El nitrógeno no reacciona con 
aquellos cuerpos y las mezclas de gasolina y nitrógeno ni arden ni explotan.

     Finalmente, hay que mencionar la más reciente y espectacular aplicación
de la energía química para lograr lo que durante muchos siglos constituyó su
sueño: el viaje de ida y vuelta al espacio ex
terior y a la Luna, asi como la co-
locación de distintos tipos de satélites artificiales en determinadas órbitas
 
 

Energía mecánica


La energía mecánica puede manifestarse de diversas maneras.
La energía mecánica es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial, cinética y la elástica de un cuerpo en movimiento. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.
En la energía potencial puede considerarse también la energía potencial elástica, aunque esto suele aplicarse en el estudio de problemas de ingeniería y no de física.

Tecnologías asociadas a la energía mecánica

Algunos tipos de energía mecánica son:
  1. Energía hidráulica: Se deja caer agua y se aprovecha la energía potencial obtenida. Se utiliza para generar energía eléctrica y para mover molinos de harina.
  2. Energía eólica: Producida por los vientos generados en la atmósfera terrestre. Se utiliza para generar energía eléctrica, como mecanismo de extracción de aguas subterráneas o de ciertos tipos de molinos para la agricultura.
  3. Energía mareomotriz: Producto del movimiento de las mareas y las olas del mar. Se transforma en energía eléctrica.

Energía eléctrica

Su uso es una de las bases de la tecnología utilizada por el ser humano en la actualidad.
La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.
Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de— que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa, gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato.
Tiene una utilidad directa para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como pudiera ser el uso de corrientes en medicina, resultando en cambio normalmente desagradable e incluso peligrosa, según las circunstancias. Sin embargo es una de las más utilizadas, una vez aplicada a procesos y aparatos de la más diversa naturaleza, debido fundamentalmente a su limpieza y a la facilidad con la que se le genera, transporta y convierte en otras formas de energía. Para contrarrestar todas estas virtudes hay que reseñar la dificultad que presenta su almacenamiento directo en los aparatos llamados acumuladores.
La generación de energía eléctrica se lleva a cabo mediante técnicas muy diferentes. Las que suministran las mayores cantidades y potencias de electricidad aprovechan un movimiento rotatorio para generar corriente continua en un dinamo o corriente alterna en un alternador. El movimiento rotatorio resulta a su vez de una fuente de energía mecánica directa, como puede ser la corriente de un salto de agua, la producida por el viento, o a través de un ciclo termodinámico. En este último caso se calienta un fluido, al que se hace recorrer un circuito en el que mueve un motor o una turbina. El calor de este proceso se obtiene mediante la quema de combustibles fósiles, reacciones nucleares y otros procesos.
La generación de energía eléctrica es una actividad humana básica, ya que está directamente relacionada con los requerimientos actuales del hombre. Todas la formas de utilización de las fuentes de energía, tanto las habituales como las denominadas alternativas o no convencionales, agreden en mayor o menor medida el ambiente, siendo de todos modos la energía eléctrica una de las que causan menor impacto.

La energía eléctrica se crea por el movimiento de los electrones, para que este movimiento sea continuo, tenemos que suministrar electrones por el extremo positivo para dejar que se escapen o salgan por el negativo; para poder conseguir esto, necesitamos mantener un campo eléctrico en el interior del conductor (metal, etc.).Estos aparatos construidos con el fin de crear electricidad se llaman generadores eléctricos. Claro que hay diferentes formas de crearla, eólicamente, hidráulicamente, de forma geotérmica y muchas más.


Energía térmica


Imagen del Sol tomada a través de rayos X.
Se denomina energía térmica a la energía liberada en forma de calor. Puede ser obtenida de la naturaleza o del sol, mediante una reacción exotérmica, como la combustión de algún combustible; por una reacción nuclear de fisión o de fusión; mediante energía eléctrica por efecto Joule o por efecto termoeléctrico; o por rozamiento, como residuo de otros procesos mecánicos o químicos. Asimismo, es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica, como la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.
La obtención de energía térmica implica un impacto ambiental. La combustión libera dióxido de carbono (CO2) y emisiones contaminantes. La tecnología actual en energía nuclear da lugar a residuos radiactivos que deben ser controlados. Además deben tenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas generadoras de energía y los riesgos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados, como los derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.
 

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