FORMAS DE APROVECHAMIENTO DE LAS FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGÍA
PALOMA ROMÁN GÓMEZ
FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGÍA • • •
Se generan en procesos geológicos muy lentos a lo largo de millones de años son limitados. Su utilización genera problemas medioambientales son contaminantes. Son fuentes de energía muy centralizadas generan alta dependencia del exterior CARBÓN COMBUSTIBLES FÓSILES
FUENTES NO RENOVABLES
GAS NATURAL COMBUSTIBLES NUCLEARES
ENERGÍAS CONVENCIONALES FUENTES RENOVABLES
PETRÓLEO
ENERGÍA NUCLEAR
ENERGÍA HIDRÁULICA
1. COMBUSTIBLES FÓSILES
1. COMBUSTIBLES FÓSILES Proceden de la descomposición de animales y vegetales que existieron hace millones de años. •
EL CARBÓN
•
EL PETRÓLEO
•
EL GAS NATURAL
1.1. EL CARBÓN •
Combustible fósil, de alto poder calorífico , de color negro, muy rico en carbono.
•
Es una sustancia de origen vegetal procedente de la transformación de grandes cantidades de vegetales que vivieron durante el período carbonífero (hace 280 a 345 millones de años).
FORMACIÓN DEL CARBÓN En la formación del carbón se diferencian dos etapas: DIAGÉNESIS: en la que tiene lugar la descomposición de la materia orgánica por bacterias hasta formar turba 1º Descomposición de los vegetales muertos que se van acumulando en el fondo de una cuenca sedimentaria, comenzando a transformarse por la acción de bacterias aerobias, al quedar cubiertos parcialmente por agua. Durante esta etapa se produce una reducción de volumen de hasta un 50%. 2º Descomposición por bacterias anaerobias: Una vez que las bacterias aerobias consumen todo el oxígeno comienza la descomposición de la materia orgánica restante por bacterias anaeróbicas. En esta etapa se producen ácidos húmicos, los cuales van acidificando el medio hasta llegar a un ph 4 en el cual mueren las bacterias anaeróbicas. METASMORFISMO: etapa en la que continua el proceso de enriquecimiento en carbono por la acción del calor y la presión, al irse depositando nuevas capas de sedimentos encima. Debido al aumento de la temperatura y la presión el carbón mineral va evolucionando desde el lignito hasta la antracita, liberándose gases, sustancias volátiles y aceites, y enriqueciéndose cada vez más en carbono.
RANGO DE LOS CARBONES En funci贸n del grado de carbonizaci贸n experimentado por la material vegetal se diferencian: TURBA
LIGNITO
HULLA
Mayor contenido en C fijo Mayor poder calor铆fico
AUMENTO DEL RANGO Menor Humedad
Menor contenido en materia vol谩til
ANTRACITA
EXPLOTACIÓN DEL CARBÓN
Grandes costes económicos y sociales
MINA A gran profundidad
Se generan enormes escombreras de estériles (Cualquier material distinto al carbón)
SEGÚN LA PROFUNDIDAD DEL YACIMIENTO A escasa profundidad
A CIELO ABIERTO
Gran Impacto ambiental y paisajístico
- Riesgos de derrumbe de galerías - Riesgos de explosiones - Enfermedades asociadas (Silicosis) - Impacto paisajístico - Contaminación del aire por nubes de polvo - Contaminación de aguas superficiales y - subterráneas por lixiviados
USOS DEL CARBÓN • Es el principal combustible de las centrales térmicas para producir electricidad • De esta fuente procede el 30% de la energía eléctrica mundial En esquema: 1. Combustión del carbón con obtención de vapor de agua 2. El vapor de agua hace girar unas turbinas 3. Las turbinas mueven unos alternadores que transforman la energía mecánica en eléctrica
INCONVENIENTES DE LA COMBUSTIÓN DEL CARBÓN SO2 (Dióxido de Azufre)
Causante
Efecto invernadero
Genera
Combustible sucio CO2 (Dióxido de Carbono)
Causante
Lluvia ácida
1.2. EL PETRÓLEO • Líquido, de color oscuro, olor característico, más ligero que el agua • Compuesto químico complejo en el que coexisten partes sólidas, líquidas y gaseosas. • Formado por: - Una mezcla de hidrocarburos - Una pequeña proporción de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales • Se presenta de forma natural en depósitos de roca sedimentaria de origen marino.
FORMACIÓN DEL PETRÓLEO 1.
2. 3.
4.
4.
Acumulación de materia orgánica en cuencas sedimentarias marinas deficitarias en oxígeno (ambiente anaerobio), formándose un barro rico en materia orgánica (sapropel) Fermentación anaerobia de los restos orgánicos Enterramiento durante millones de años sometidos a grandes presiones y altas temperaturas con lo que: - La materia orgánica se transforma en hidrocarburos - Los barros y arenas en roca sedimentaria llamada roca madre Migración a través de los poros de las rocas o de fracturas hacia zonas de menor presión (hacia la superficie), al migrar dejan un residuo sólido (pizarras bituminosas). Acumulación al encontrarse con una roca impermeable al petróleo. Se llama: - A la roca en cuyos poros se acumula roca almacén - A la formación geológica donde se acumula trampa de petróleo
AMBIENTE DE FORMACIÓN DEL PETRÓLEO
TRAMPAS DEL PETRร LEO Anticlinal
Estructurales
Falla
Domo salino
Estratigrรกficas
LOCALIZACIÓN I • •
El petróleo se ha encontrado en todo tipo de medios Para su localización es necesario realizar numerosos estudios: -
Estudio de las formaciones rocosas, la disposición de los estratos, la existencia de fósiles, la composición del suelo. Se analizan fotos aéreas y de satélites Análisis de las variaciones de los campos magnéticos y gravitacionales. Realización de perfiles sísmicos del subsuelo.
LOCALIZACIÓN II
LOCALIZACIÓN III •
Con todos los estudios se elaboran mapas detallados de las zonas donde se espera encontrar petróleo.
•
Se realizan perforaciones de exploración (sondeos)
•
Una vez realizada la perforación, la presión debida a los gases disueltos hace que el petróleo salga a presión. Si no es suficiente se inyectan fluidos a presión o se extrae por bombeo
Esquema general y partes de una torre de perforación
FORMAS DE PERFORACIÓN •
Una vez realizada la perforación, puede ocurrir: 1.
Que la presión debida a los gases disueltos sea suficiente para que el petróleo salga a presión (surgencia natural).
2.
Que la presión no sea suficiente artificiales
se recurre a métodos
BOMBEO MECÁNICO: consiste en bajar una "bomba de profundidad" que suministre energía adicional e impulse el fluido. GAS LIFT: se inyecta gas que disminuye la densidad de la columna del fluido simulando las características de surgencia natural. BOMBEO HIDRÁULICO: se inyecta fluido motriz por una línea independiente de manera que al accionar la bomba, sube a la superficie junto con el petróleo. BOMBA ELECTROSUMERGIBLE: un motor eléctrico al cual llega corriente mediante un cable blindado, es bajado en la punta de la cañería de producción. Este motor acciona una bomba centrífuga de pequeño diámetro encargada de levantar el petróleo.
FORMAS DE PERFORACIÓN II
TRANSPORTE •
Como los yacimientos se localizan muy lejos de las zonas de consumo, el petróleo debe ser transportado.
•
El transporte se realiza a través de: OLEODUCTOS y PETROLEROS
REFINADO DEL PETRÓLEO •
El petróleo se extrae en forma de crudo, formado por una mezcla de hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólido, sin aplicación directa
•
Para su utilización se somete a destilación fraccionada Separa sus distintos componentes según su punto de ebullición 1. 2. 3.
•
Se separan los productos gaseosos: Metano, Etano, Butano, etc. Se separan los productos líquidos: Gasolina, Nafta, Queroseno, etc. Quedan depositados los productos sólidos: Alquitranes, Betunes, etc.
El poder calorífico del petróleo es de unas 10.000 Kcal / Kg.
REFINADO y USOS DEL PETRÓLEO
INCONVENIENTES DEL PETRÓLEO •
Agotamiento rápido de las reservas
•
Responsable del mayor aumento de CO2 y de azufre en la atmósfera
1.3. EL GAS NATURAL •
Procede de la fermentación de la materia orgánica acumulada entre los sedimentos.
•
Está compuesto por una mezcla de hidrógeno, metano, butano, propano y otros gases en proporciones variables.
•
Se encuentran en la naturaleza formando bolsas en el interior de la Tierra unas veces sólo y otras en compañía del petróleo.
•
Su origen es el mismo que el del petróleo, pero es más evolucionado ya que se forma en condiciones de presión y temperatura mayores.
TRANSPORTE Y USOS DEL GAS NATURAL •
Se transporta mediante gaseoductos o previa licuefacción (por enfriamiento) en barcos metaneros.
•
Tiene mayor poder calorífico que el carbón y el petróleo (unas 13.000 Kcal / Kg.)
•
Se utiliza como fuente de calor en cocinas, calefacciones domésticas y producción de electricidad.
Depósitos de gases licuados
1.4. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA MEDIANTE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES • Las formas de utilizar los combustibles fósiles para obtener energía son: 1.4.1. Combustión en centrales termoeléctricas para producir electricidad 1.4.2. Obtención de combustibles para mover vehículos 1.4.3. Combustión directa para obtener calor.
1.4.1. CENTRALES TERMOELÉCTRICAS • •
Transforman la energía calorífica, procedente de la combustión de los combustibles fósiles en energía eléctrica. Las partes de una central termoeléctrica clásica son:
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS: FUNCIONAMIENTO I 1º El combustible que llega es almacenado en una serie de depósitos
de almacenaje situados en un espacio colindante a la central El tipo de almacenamiento dependerá del tipo de combustible empleado. Hay centrales cuyo diseño les permiten quemar varios combustibles indistintamente, este tipo de centrales termoeléctricas reciben el nombre de centrales mixtas. 2º Antes de introducir el combustible en la caldera es previamente calentado y pulverizado, para que su combustión sea más rápida y completa.
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS: FUNCIONAMIENTO I 3º Una vez introducido el combustible en la caldera, los quemadores provocan su combustión generando energía calorífica, que convierte en vapor el agua que circula por los tubos que rodean las paredes de la caldera. La estructura de la caldera varia según el combustible empleado y la tecnología utilizada. El circuito donde se encuentra el agua se llama circuito primario, y se trata de un circuito cerrado (el agua que hay en su interior circula constantemente, independientemente que este en estado liquido o de vapor, y no se suelta al exterior)
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS: FUNCIONAMIENTO II 4º El vapor se dirige a gran presión a la turbina donde hay centenares de alabes de pequeño tamaño (pequeñas aspas, que forman una especie de hélice, que recibe el nombre de turbina) El vapor de agua a presión, al incidir sobre los alabes, hace girar el eje de la turbina. Este giro se transmite al eje del generador. 5º El generador es una máquina que transforma la energía cinética, de la rotación del eje, en energía eléctrica de una tensión determinada.
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS: FUNCIONAMIENTO III 6. La energía eléctrica producida, se transforma mediante los transformadores a una tensión de red adecuada, y se envía a los centros de consumo mediante líneas de alta tensión. 7. A la salida de las turbinas, el vapor pasa al condensador donde se enfría y convierte en agua gracias a un circuito de refrigeración. Este circuito traslada el calor a la atmósfera, mediante una torre de refrigeración, o lo descarga en el mar o en un río. Este segundo circuito no es un circuito cerrado y el agua que entra en él se devuelve al exterior mucho más caliente, ya sea en forma de vapor o de agua. 8. Al agua condensada se le hace circular mediante unas bombas y se le hace pasar por unos calentadores antes de volver a la caldera y volver a iniciar el ciclo.
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS: FUNCIONAMIENTO IV 9. Los gases producidos en la combustión, aparte de calentar el agua de los conductos de agua de la caldera, antes de salir al exterior por la chimenea se utilizan para calentar el aire que entra en la caldera y el combustible. 10. Los gases antes de ser soltados a la atmósfera por la chimenea también pasan por un sistema de filtros (precipitador) donde se limpia de partículas y agentes contaminantes, que podrían deteriorar el medio ambiente.
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS: RENDIMIENTO •
El rendimiento de las centrales termoeléctricas CLÁSICAS, no supera el 35 % teórico. Es decir, de la fuente de energía primaria quemada (un combustible fósil) solo se consigue convertir en electricidad teóricamente un 35 %, ya que en la práctica este porcentaje es mucho menor.
•
El 65 % restante se pierde en la atmósfera en forma de calor, lo que contribuye a calentarla.
TÉCNICAS QUE PERMITEN OBTENER MAYORES RENDIMIENTOS •
Las técnicas que permiten obtener rendimientos energéticos más altos son:
COGENERACIÓN
Proceso por el cual se genera electricidad y calor conjunta y simultáneamente
GENERACIÓN EN CICLO COMBINADO
Proceso por el que se genera electricidad y calor simultáneamente que se puede realizar en centrales de turbina de gas
TIPOS DE COGENERACIÓN • En función de la secuencia de utilización de energía se diferencian: TOPPING CYCLE
BOTTOMING CYCLE
El combustible es utilizado primero para la obtención de energía eléctrica y el calor remanente es recuperado para producción de energía térmica.
El combustible es utilizado primero para generar vapor que es utilizado en la producción de energía eléctrica en turbinas a vapor. El vapor es retornado al proceso total o parcialmente.
RENDIMIENTO COMPARADO Ciclo cl谩sico
Ciclo de Cogeneraci贸n
RENDIMIENTO COMPARADO Ciclo combinado con cogeneraci贸n
CENTRALES DE TURBINA DE GAS
•
Solo pueden quemar gas.
•
El gas es introducido junto con aire a presión en la cámara de combustión de una turbina de gas. Allí se produce la combustión y como consecuencia gases a gran presión, que moverán una turbina, que a su vez moverá un generador. Los gases de combustión son soltados directamente al exterior, después de ser filtrados.
•
El rendimiento es algo mejor que el de las centrales termoeléctricas clásicas, pero tampoco es superior al 35 %
1.4.2. APLICACIÓN DE COMBUSTIBLES PARA MOVER VEHÍCULOS
•
Los principales combustibles utilizados en motores térmicos son:
- GASOLINAS - GASOIL - QUEROSENOS •
Son derivados del petróleo.
GASOLINA Y GASOIL •
Se utilizan en diversos tipos de motores: 1. La gasolina se utiliza en motores de explosión. El motor de explosión es un tipo de motor de combustión interna que utiliza la explosión de un combustible, provocada mediante una chispa, para expandir un gas que empuja a un pistón. Existen de dos y de cuatro tiempos. El ciclo termodinámico utilizado es conocido como Ciclo Otto. Este motor, también llamado, motor de gasolina o motor Otto, es uno de los más utilizados en automoción.
MOTOR DE EXPLOSIÓN: PARTES Y FUNCIONAMIENTO
GASOIL 2. El gasoil se utiliza en motores de ciclo diésel. •
• •
•
•
El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro. Funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación
QUEROSENOS
โ ข
Los querosenos se utilizan como combustible en los aparatos con motores a reacciรณn, como los de aviones de medio y gran tonelaje.
APLICACIÓN DE COMBUSTIBLES PARA MOVER VEHÍCULOS •
En todos los casos se quema el combustible, procedente del petróleo transformando parte del calor producido en energía cinética que mueve el vehículo.
•
En todos los casos el rendimiento energético de esta transformación ronda el 30 %, es decir se pierde el 70 % de la energía primaria, en forma de calor en la atmósfera
1.5. IMPACTO AMBIENTAL DEBIDO AL USO DE LOS COBUSTIBLES FÓSILES I SOBRE LA ATMÓSFERA Producen
Pérdida de la calidad del aire
Debido a
Cambio climático
Calentamiento de la atmósfera Debido a
Emisiones de gases y partículas
Emisiones de energía calorífica
Como
CO2 Vapor de agua
Debidos a la combustión
Hidrocarburos sin quemar Monóxido de carbono (CO)
Producto de una mala combustión
Óxidos de azufre (SOx). Óxidos de nitrógeno (NOx) Partículas (como el plomo) Producto de las impurezas de los combustibles
IMPACTO AMBIENTAL DEBIDO AL USO DE LOS COBUSTIBLES FÓSILES II SOBRE EL CLIMA Produce
Cambio climático El uso de combustibles fósiles produce CO2 Causante del
Que contribuye a
Aumentar el efecto invernadero
IMPACTO AMBIENTAL DEBIDO AL USO DE LOS COBUSTIBLES FÓSILES III SOBRE EL SUELO Afecta
Deteriorando la capa superficial del suelo fértil
Debido a
Degradando y contaminando ecosistemas
Debido a
Aumentando la erosión y dañando grandes extensiones de terreno fértil Debido a
Lluvia ácida Producida por las emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno generadas en la combustión de hidrocarburos
Vertidos de productos derivados del petróleo
Residuos sólidos generados en las centrales térmicas
Los desmontes que se llevan a cabo en la minería a cielo abierto
IMPACTO AMBIENTAL DEBIDO AL USO DE LOS COBUSTIBLES FÓSILES IV SOBRE EL AGUA Afecta
Alterando los ecosistemas
Contaminando ecosistemas
Aumentando el grado de acidez
Degradando y contaminando ecosistemas
Al
Aumentar la temperatura del agua
Utilizada en los circuitos de refrigeración de las centrales térmicas
Debido a
Debido a
Debido a
Lluvia ácida
A los sistemas de lavado de los materiales utilizados en la minería del carbón, que arrastran partículas contaminantes
Que provoca en ríos y lagos un nivel de acidez que termina convirtiéndolos en inhabitables
Vertidos en los mares producidos por el transporte marino del petróleo
2. ENERGÍA NUCLEAR
2.1. ENERGÍA NUCLEAR
•
Es la energía que desprenden los núcleos de los átomos cuando se produce una reacción nuclear.
•
La liberación de energía nuclear se puede realizar mediante dos procesos: - La fisión nuclear - La fusión nuclear
2.1. FISIÓN NUCLEAR • Rotura del núcleo de un átomo mediante el bombardeo de partículas (protones, neutrones) • Fenómeno en el que se libera gran cantidad de energía en forma de calor y radiaciones, ya que una pequeña parte de la masa se transforma en energía • Para producir la fisión se necesitan átomos muy pesados y grandes, como el Uranio, muy escasos en la naturaleza • La energía nuclear se emplea para producir electricidad en las centrales nucleares
2.2. PARTES DE UNA CENTRAL NUCLEAR • •
Transforman la energía desprendida en la fisión nuclear, en energía eléctrica. Las partes de una central nuclear son:
FUNCIONAMIENTO I
2.3. FUNCIONAMIENTOII
1.
En el reactor se genera calor procedente de la fisión de los átomos del combustible. Este calor es absorbido por un fluido refrigerante, generalmente agua.
2.
Este agua se encuentra a una altísima temperatura, pero se mantiene en estado líquido debido a la altísima presión del circuito en el que se encuentra. Este circuito es cerrado, es decir, el agua circula por él pero nunca se suelta al exterior. Generalmente este circuito no sale al exterior del edificio del reactor y recibe el nombre de circuito primario de refrigeración. Dentro del circuito primario, el fluido es conducido mediante tuberías desde el reactor a los generadores de vapor y regresa de nuevo al reactor mediante el impulso de bombas de circulación.
3.
En los generadores de vapor, el calor se transmite del fluido del circuito primario al agua que circula por otro circuito, denominado secundario. El agua de este segundo circuito se convierte en vapor, ya que la presión en este circuito es mucho menor. El refrigerante del circuito primario nunca se mezcla con el agua del circuito secundario. A partir de aquí el funcionamiento de la central nuclear es totalmente análogo al de una central termoeléctrica.
2.3. FUNCIONAMIENTOIII 4. El circuito secundario, donde se encuentra el agua es un circuito cerrado, es decir, el agua que hay en su interior circula constantemente, independientemente que este en estado liquido o de vapor, y no se suelta al exterior. 5. El vapor se dirige a gran presión a la turbina donde hay centenares de alabes de pequeño tamaño. Los alabes son pequeñas aspas, que forman una especie de hélice, a esta hélice se le llama turbina. El vapor de agua a presión hace girar el eje de la turbina, al incidir sobre los alabes. Este giro se transmite al eje del generador por estar ambos ejes unidos. 6. El generador es una máquina que transforma la energía cinética de la rotación del eje en energía eléctrica de una tensión determinada.
2.3. FUNCIONAMIENTO IV 7. La energía eléctrica producida, se transforma mediante los transformadores a una tensión de red adecuada, y se envía a los centros de consumo mediante líneas de alta tensión. 8. A la salida de las turbinas, el vapor pasa al condensador donde se enfría y convierte en agua gracias a un circuito de refrigeración. Este circuito traslada el calor a la atmósfera, mediante una torre de refrigeración, o lo descarga en el mar o en un río. Este segundo circuito no es un circuito cerrado y el agua que entra en él se devuelve al exterior mucho más caliente, ya sea en forma de vapor o de agua.
2.3. FUNCIONAMIENTO V 9. Al agua condensada se le hace circular mediante unas bombas y se le hace pasar por los generadores de vapor, o intercambiadores de calor, antes de volver a iniciar el ciclo.
2.4.1. PARTES DEL REACTOR NUCLEAR I • Es la instalación en la que se realiza la reacción nuclear controlada y donde se genera el calor que permite producir energía utilizable • Es la caldera de la central nuclear.
2.4.1 PARTES DEL REACTOR NUCLEAR II • En esquema, un reactor nuclear consta: Elemento
235
U
Utilizado
COMBUSTIBLE
Uranio
Enriquecimiento hasta un 3-4% de 235 U
como
Óxido de uranio (UO2)
MODERADOR
REFRIGERANTE
REFLECTOR BLINDAJE
Sistema que transforma los neutrones de alta velocidad (generados en la fisión) en otros lentos capaces de incidir sobre otros átomos
Sobre todo se utilizan
Fluidos que eliminan rápidamente el calor generado del núcleo del reactor. No Deben ser corrosivos, y deben tener gran capacidad calorífica y poca capacidad de capturar neutrones
Agua ligera, agua pesada, grafito, etc.
Como
Agua, CO2
Controla y evita que los neutrones generados se escapen del reactor Sistema de protección que impide la salida de la radiación al exterior
Sobre todo se utilizan
Hormigón, plomo
2.4.2. TIPOS DE REACTORES Los reactores pueden clasificarse en función de las proporciones de material fértil y de material no fértil: a) REACTORES SIMPLES: Destinados a la producción de energía calorífica. Estos "queman" uranio natural con enriquecimiento de uranio-235. b) REACTORES CONVERTIDORES: Tienen una función mixta (obtener energía y producir materiales fisionables). Utilizan uranio natural y en ellos se transforma en energía todo el U-235 contenido en el uranio natural. Además, convierte parte del Uranio-238 en plutonio-239 para ser utilizado posteriormente. a) REACTORES REPRODUCTORES: Su función es producir materiales fisionables a partir de materiales fértiles (la producción de energía calorífica es secundaria)
2.7. GEOGRAFÍA NUCLEAR A ESCALA PLANETARIA
2.8. CENTRALES NUCLEARES EN ESPAÑA • •
En España hay siete centrales nucleares con un total de nueve reactores nucleares. Se distribuyen de la siguiente forma:
2.9. FUSIÓN NUCLEAR I • Es la unión de varios átomos ligeros para formar otro átomo más pesado. • Este fenómeno está acompañado de la liberación de gran cantidad de energía en forma de calor y radiación. • Para producir la fusión se necesitan átomos ligeros como el Hidrógeno, muy abundantes en la naturaleza
2.9. FUSIÓN NUCLEAR II • Es la que genera la energía en las estrellas. • En el Sol la fusión nuclear consiste en la colisión y fusión de núcleos de hidrógeno para originar helio. • En los reactores de fusión, las reacciones más apropiadas son las de: - deuterio-deuterio - deuterio-tritio Para que la reacción sea posible es necesario acercar los núcleos entre sí y vencer elevadas fuerzas de repulsión aumentando la presión y la temperatura, que elevan la densidad de partículas y la energía de los choques. • Se requieren temperaturas de unos 100 millones de grados a las que los átomos se encuentran en un estado llamado PLASMA, en el que los núcleos y los electrones se encuentran separados
2.9. FUSIÓN NUCLEAR III • Al no existir un material capaz de contener el plasma, no se ha logrado controlar la reacción en un reactor, se están experimentando dos tipos de confinamiento. CONFINAMIENTO MAGNÉTICO
CONFINAMIENTO INERCIAL
Crear un contenedor de paredes magnéticas en forma trocoidal capaz de contener plasma a las condiciones de P y T necesarias Someter pequeñas bolitas de combustible (deuterio-tritio) a pulsaciones de rayos láser de alta potencia que las obligan a comprimirse (implosión) transformando el combustible en plasma haciendo posible la reacción
2.10. IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES I IMPACTOS SOBRE LA ATMÓSFERA
Pérdida de la calidad del aire
Cambio climático
Calentamiento de la atmósfera
Por
Debido a
Emisión de energía calorífica
Emisión de gases
Vapor de agua
Producidos en la
Óxidos de azufre (SOx) Óxidos de nitrógeno (NOx) Partículas (como el plomo) Hidrocarburos sin quemar Monóxido de carbono (CO) Dióxido de carbono (CO2) Producidos
Refrigeración de la central
Construcción de la central
en la
Obtención del combustible
2.10. IMPACTO DE LAS CENTRALES NUCLEARES II construcción de la central
SOBRE EL CLIMA
Se produce
Cambio climático
Debido a
Debido
Efecto invernadero
a
Anhídrido carbónico (CO2)
Generado en
Obtención del combustible nuclear
Destrucción de suelo fértil
SOBRE EL SUELO
Se produce
Debido
Destrucción de espacios naturales
a
Alteración de ecosistemas de ríos, mares o lagos
SOBRE EL AGUA
Explotaciones a cielo abierto
Producida por
Para
Obtención del combustible nuclear
Contaminación térmica al ser utilizados para la refrigeración de la central
Se produce
Contaminación de ríos, mares y ecosistemas próximos
Producida por
Los sistemas de lavado de los materiales utilizados en la minería
2.11. OTROS INCONVENIENTES INCONVENIENTES
Aparición de isótopos radiactivos de vida corta perjudiciales para los seres vivos, durante las fases de extracción, enriquecimiento y utilización Los reactores nucleares pueden sufrir accidentes que ocasionan escapes muy peligrosos (Ej.: Chrenóbil) Los residuos nucleares producidos mantienen su actividad durante más de 10.000 años No se conoce forma de eliminar los residuos nucleares (se almacenan en cementerios nucleares) Vida útil limitada (30-40 años)
3. ENERGÍA HIDRÁULICA
3. ENERGÍA HIDRÁULICA •
Energía que tiene el agua cuando se mueve a través de un de río debido al desnivel del terreno
•
Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. El agua una vez utilizada, es devuelta al río aguas abajo.
•
Se puede aprovechar para la producción de energía eléctrica mediante instalaciones llamadas saltos hidroeléctricos.
•
Se basa en utilizar la energía potencial del agua para transformarla en energía cinética y esta utilizarla para mover un sistema mecánico.
•
Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación e instalar grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad.
3.1. PARTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
3.2. FUNCIONAMIENTO I • La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura a un nivel inferior. La energía potencial que posee el agua debida a la altura, durante la caída, se convierte en cinética. • EL agua al caer pasa por unas turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que se transforma en energía eléctrica por medio de generadores.
ENERGÍA POTENCIAL
PRESA
ENERGÍA CINÉTICA
TUBERÍA FORZADA
ENERGÍA MECÁNICA
TURBINA
ALTERNADOR
3.2. FUNCIONAMIENTO II •
La Presa, es un muro cuya misión es retener el agua, formando un embalse. Su diseño depende en gran medida de las características del terreno.
•
La tubería forzada canaliza el agua hacia las turbinas. Mediante compuertas se varía el caudal, que llega a las turbinas. Las rejillas filtradoras evitan que elementos como ramas, troncos, etc., puedan llegar a las turbinas y las dañen.
•
En la sala de máquinas se encuentran los grupos turbina alternador. El eje de cada turbina está unido al de su alternador correspondiente. La potencia, el número y el tipo de turbinas y alternadores, dependerá de las características de la central hidroeléctrica.
3.2. FUNCIONAMIENTO III •
El agua, al salir a gran velocidad de la tubería forzada, presiona sobre los alabes de la turbina, por lo que esta gira, produciendo el giro del alternador, que genera la corriente eléctrica. Para que el rendimiento sea alto, la turbina debe aprovechar al máximo la energía del agua.
•
Los transformadores se encargan de conseguir una tensión de salida, hacia la red eléctrica, de unas características adecuadas.
•
Las líneas eléctricas de transporte se encargan de que la energía llegue a los centros de consumo.
3.3. CENTRALES MINIHIDRÁULICAS •
Es un tipo especial de central hidroeléctrica, utilizada para la generación de energía eléctrica, a partir de la energía potencial o cinética del agua.
•
Se considera un tipo de energía renovable y se encuentra dentro de la regulación jurídica asociada a estas energías. Las minicentrales han sido muy utilizadas a lo largo del tiempo (a nivel local o incluso privado) debido a su pequeño tamaño, precio y facilidad de instalación.
•
Según la legislación española, una central se considera minihidraúlica si tiene una potencia instalada menor o igual a 10MW (REAL DECRETO 436/2004, BOE 27/03/04).
3.4. IMPACTO AMBIENTAL DE LAS CENTRALES HIDRÁULICAS I •
Las centrales hidroeléctricas de más de 5.000 Kw de potencia instalada, tienen unos fuertes impactos ambientales
•
Tienen periodos de recuperación superiores a dos años, ya que la recuperación está relacionada con ciclos más largos del clima, por lo que no se consideran renovables.
•
El mayor problema de las grandes centrales eléctricas es la colmatación de los pantanos, debida a los aportes de tierra de los ríos, esto produce la perdida de capacidad y disminución de la fertilidad del suelo aguas abajo, problemas de muy difícil solución.
3.4. IMPACTO AMBIENTAL DE LAS CENTRALES HIDRÁULICAS II SOBRE LA ATMÓSFERA
SOBRE EL SUELO
SOBRE EL AGUA
SOBRE LA FLORA Y FAUNA SOBRE EL PATRIMONIO
Elevada evaporación en los pantanos
Aumento de la humedad ambiental
Cambios en las condiciones climáticas de los ecosistemas
Cubren tierras fértiles y zonas de alto valor ecológico
Se rompe el equilibrio ecológico
Acaban con las riberas de los ríos
Se eliminan corredores naturales que utilizan determinadas especies
La intensa evaporación en los pantanos
Disminución de la cantidad de agua dulce
Acaban con las riberas de los ríos
Disminución de la calidad del agua
Las presas se convierten en obstáculos insalvables para la flora y fauna
Aparición de enfermedades endémicas Destrucción de zonas de puesta de muchas especies
inundación de pueblos y desplazamiento de poblaciones
3.5. DISTRIBUCIÓN DE CENTRELES HIDRÁULICAS EN ESPAÑA I • España posee unas 800 centrales hidroeléctricas • Las 20 centrales de más de 200 MW representan en conjunto el 50% de la potencia hidroeléctrica total instalada. • Existen centenares de pequeñas instalaciones con potencias menores de 20 MW.
3.5. DISTRIBUCIÓN DE CENTRELES HIDRÁULICAS EN ESPAÑA II •
El criterio de distribución de las centrales obecede a la existencia de caídas de agua con la suficiente altura y energía.
•
Existen densas concentraciones de centrales en las montañas del ángulo noroeste y en el Pirineo, donde empezaron a construirse desde principios del siglo XX para abastecer de energía a la industria catalana.
•
La mayor concentración de grandes centrales se localiza en ríos Duero y Tajo cuando abandonan la Meseta, en la frontera con Portugal.
•
Las centrales de Villarino, Saucelle, Aldeadávila, José María de Oriol y Cedillo, suman el 20% del total de la potencia hidráulica instalada en España, y el 7% de la potencia eléctrica total.
3.6. POTENCIA HIDROELÉCTRICA EN ESPAÑA • La potencia total instalada es superior a 20.000 MW
3.7. A NIVEL MUNDIAL
Recursos hidroeléctricos
Generación de energía hidroeléctrica