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1. GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
1. GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Las formas de generar energía eléctrica, actualmente se pueden dividir en dos grandes bloques:
Generación de energía con fuentes de energía renovable
Generación de energía con fuentes de energía no renovables.
A continuación se explica cada una las tecnologías con más detalle. Primero se muestran las tecnologías renovable y después las no renovables.
1.1 Energías renovables
1.1 Energías renovables
Las tecnologías renovables no se agotan con el consumo continuado, puesto que son fuentes de energía que nos ofrece la naturaleza de manera inagotable y que se pueden aprovechar transformándolas de diversas maneras para su uso en la sociedad.
Hay que tener en cuenta que no siempre están disponibles cuando se necesitan, con lo que muchas veces necesitan el apoyo de las energías no renovables para asegurar que la energía está siempre disponible para el usuario.
Todas estas energías son derivadas de la energía del sol o del movimiento de la luna alrededor de la tierra.
Energía Solar Fotovoltaica
Transforma la energía luminosa del sol en electricidad de corriente continua a través de paneles fotovoltaicos.
Se usa en lugares a los que no llegan las compañías eléctricas, aplicaciones espaciales, como generador de energía eléctrica limpia en lugar de la tradicional.
El coste por kilovatio es dos veces superior al de una central térmica o nuclear y emplea para ello bastante más superficie. Actualmente la fotovoltaica se ha abaratado de forma radical (caída de costes de más del 80% en la última década), convirtiéndose en la opción más competitiva tanto a gran escala como en autoconsumo residencial e industrial.
Esta energía solo está disponible cuando hace sol.
Energía Solar Térmica
Aprovecha la energía calorífica del sol para calentar agua tanto para calefacción, como para ACS (Agua Caliente Sanitaria). Solo está disponible cuando hace sol.
También hay cocinas solares para evitar el consumo de otro tipo de energía a la hora de hacer la comida.
Combustión de Biomasa
Transforma el calor producido en la combustión de la biomasa en calor, el calor mueve una turbina que conectada a un generador produce electricidad.
Se puede quemar madera, pellet, hueso de aceituna, astillas, etc. Así se obtiene un efecto neutro sobre el CO2, es decir, que El CO2 producido en la combustión se compensa con el oxígeno que se generó en la vida del árbol.
Está disponible siempre que se necesita.
Energía Eólica
Transforma la fuerza del viento en movimiento a través de sus hélices, para mover un generador eléctrico de corriente alterna.
Ha de estar situado en un lugar suficientemente alto para aprovechar la fuerza el viento.
Esta energía solo está disponible si hace viento.
Energía maremotriz
Utiliza el movimiento del agua del mar para mover turbinas que generan electricidad. Está disponible cuando hay olas y cambios en las mareas.
Hay varios sistemas que están en desarrollo, unos utilizan el movimiento de las olas para producir energía y otros las subidas y bajadas del nivel de agua con las mareas.
Energía Hidráulica
Aprovecha la energía del agua acumulada en los embalses para mover turbinas que generan electricidad.
La fuerza del agua se almacena en forma de energía potencial y está disponible siempre que el embalse tenga suficiente agua.
Se puede poner en marcha y parar en función de las necesidades energéticas.
Energía geotérmica
Transforma el calor del interior de la tierra en energía para mover turbinas y generar electricidad. Si no hay suficiente calor para todo el proceso, servirá como sistema de ahorro de la energía principal pre-calentando el agua en el punto inicial del proceso.
Puede utilizarse como sistema de apoyo de otros sistemas de generación de energía, ya que siempre está disponible.
1.2 Energías no renovables
1.2 Energías no renovables
Este tipo de fuentes de energía se encuentran en la naturaleza de forma limitada, de tal manera que se agotan con el uso. Cuando se agotan no se regeneran a corto plazo y no vuelven a estar disponibles. Se han formado a lo largo de miles de años de evolución del planeta.
Derivados del Petroleo
Son combustibles como la gasolina y el gasóleo. Siempre están disponibles mientras se tenga combustible suficiente para el proceso.
Se aprovecha el calor de la combustión para generar vapor y/o un movimiento mecánico que se aprovecha para generar electricidad mediante turbinas.
El nivel de contaminación producido es alto y favorece el efecto invernadero y el calentamiento global.
Gas butano y propano
Aprovecha el calor de la combustión para generar un movimiento mecánico que se aprovecha para generar electricidad mediante turbinas.
Contamina menos que los combustibles anteriores. Es una energía más "limpia".
Carbón mineral
El carbón mineral (no vegetal) proveniente de la misma época que los derivados del petroleo.
El sistema de producción de energía es igual que en los casos anteriores, mueven turbinas para generar electricidad.
También se considera contaminante para la atmósfera.
Ciclo Combinado
Es una instalación en donde se quema generalmente gas natural para generar electricidad mediante la combinación de dos ciclos termodinámicos:
Ciclo Brayton (Turbina de gas): El gas natural se quema en una cámara de combustión junto con aire a alta presión. Los gases calientes resultantes de la combustión mueven directamente una turbina de gas acoplada a un generador eléctrico.
Ciclo Rankine (Turbina de vapor): Los gases de escape de la turbina anterior, que todavía salen a una temperatura muy elevada (en torno a los 500-600 °C), no se desaprovechan. Se introducen en una caldera de recuperación de calor para generar vapor a alta presión. Este vapor alimenta una segunda turbina (turbina de vapor) conectada a otro generador eléctrico.
Tiene una mayor eficiencia energética al aprovechar el calor residual de los gases de escape para mover un segundo ciclo, se alcanzan rendimientos de 55% o 60%,frente al 30-40% de las centrales térmicas clásicas
La Energía Nuclear
Es aquella que se libera como resultado de una reacción en el núcleo de los átomos. Actualmente, se divide en dos grandes tecnologías:
1. Fisión Nuclear (Tecnología actual) consiste en la división de un núcleo atómico pesado (habitualmente Uranio-235 o Plutonio-239) en núcleos más pequeños al ser bombardeado con neutrones.
Cómo funciona: Esta rotura provoca una reacción en cadena que libera una cantidad masiva de energía térmica. El calor generado se utiliza para calentar agua, producir vapor a alta presión y mover una turbina conectada a un generador eléctrico.
Ventajas:
Gran densidad energética: una pequeña cantidad de combustible produce enormes cantidades de electricidad de forma continua, lo que aporta estabilidad al sistema eléctrico.
Es una fuente de energía de base que no emite gases de efecto invernadero.
Inconvenientes:
Generación de residuos radiactivos de alta actividad y larga vida, cuya gestión y almacenamiento definitivo suponen un reto técnico y político complejo.
Riesgo asociado a la seguridad de las instalaciones (accidentes graves históricos como Chernóbil o Fukushima).
No se puede parar en un tiempo corto de tiempo
2. Fusión Nuclear (La energía del futuro) es el proceso inverso: consiste en la unión de dos núcleos atómicos ligeros (habitualmente isótopos de hidrógeno como el deuterio y el tritio) para formar un núcleo más pesado (helio).
Cómo funciona: Es el mismo proceso físico que alimenta el Sol y las estrellas. Para que se produzca, es necesario vencer la repulsión electrostática entre los átomos, sometiéndolos a temperaturas extremas (superiores a los 100 millones de grados Celsius) en estado de plasma. Para confinar este material se utilizan potentes campos magnéticos (como en los reactores tipo Tokamak o Stellarator) o sistemas de confinamiento inercial por láser.
Estado actual y perspectivas: Aunque la investigación lleva décadas en marcha con grandes proyectos internacionales (como el reactor experimental ITER), la fusión comercial todavía se encuentra en fase de desarrollo avanzado y experimentación en laboratorios de física de plasmas.
Ventajas frente a la fisión:
Es prácticamente inagotable (el deuterio se extrae del agua del mar y el tritio se puede generar a partir del litio).
No genera residuos radiactivos de alta actividad ni larga duración.
Es intrínsecamente segura: ante cualquier fallo técnico, el plasma se enfría de inmediato y la reacción se detiene de forma natural, sin riesgo de reacciones en cadena descontroladas.
Clasificación de la energía
Clasificación de la energía
Energía primaria: Es la energía tal y como se encuentra en la naturaleza, sin ningún tipo de transformación.
Energía final: Es la energía que se obtiene en los puntos de consumo, normalmente ha sufrido algún tipo de transformación para que llegue de una manera cómoda al usuario final. La energía final obtenida siempre es inferior a la energía primaria de la que se obtuvo esta. Se puede calcular su valor con la fórmula Energía final = Energía primaria - Pérdidas de Transformación - Pérdidas de Transporte.
Energía útil: Es la energía utilizada realmente en el punto final incluyendo las pérdidas que producen los equipos finales de usuario. Por ejemplo una caldera de gas convencional solo produce 0,8Kw por cada Kw de gas consumido, ya que no es capaz de aprovechar todo el poder calorífico del combustible con un rendimiento pequeño (80%). Una de gas de condensación produce 1,1Kw por cada Kw de gas consumido, con lo que tiene un rendimiento mayor (110%)
La energía en el mundo
La energía en el mundo
El sistema energético global se encuentra en un punto de inflexión histórico. Aunque la demanda total de energía sigue creciendo impulsada por la digitalización, la climatización y la mayor electrificación de la economía, el crecimiento de las fuentes limpias y renovables está batiendo todos los récords históricos, superando con creces el ritmo de expansión de los combustibles fósiles.
En el siguiente gráfico se puede observar de donde obtiene España la energía en el año 2026.
En la siguiente imagen puedes ver las reservas de combustibles que hay en la actulidad en el mundo y en España
Los combustibles se agotarán:
La capacidad de energía instalada a nivel Mundial y en España es:
El efecto invernadero
El efecto invernadero
Es un efecto por el que aumenta la temperatura ambiente de las ciudades o incluso a nivel mundial debido a la acumulación de gases conocidos como de efecto invernadero, como lo es el dióxido de carbono y el metano.
El efecto se acrecenta en las ciudades, que debido a la alta contaminación y acumulación de CO2, crean una cúpula que atrapa los rayos del sol y hace que la temperatura aumente en su interior por encima de los valores que se considerarían normales para ese lugar.
Actualmente se trata de reducir la emisión de gases contaminantes al máximo para evitar el aumento de este efecto sobre todo en las grandes ciudades.
En el siguiente dibujo se ve como actúa el efecto invernadero, aumentando la temperatura en una ciudad.
Las causas principales en las cuidades son el transporte, la edificación y los residuos orgánicos. Las soluciones incluyen la planificación urbana sostenible, el uso de energías renovables, el transporte público, la rehabilitación energética y la reducción de residuos.
Redución de emisiones contaminantes
Redución de emisiones contaminantes
El Protocolo de Kioto (1997) - Es un acuerdo internacional que tiene por objetivo reducir las emisiones de seis gases de efecto invernadero que causan el calentamiento global: Dióxido de carbono (CO2), gas metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), y los gases fluorados: hidrofluorocarburos (HFC), perfluorocarbonos (PFC) y hexafluoruro de azufre. En la siguiente imagen se pueden ver los países que están comprometidos con dicho protocolo y cuales no.
El Acuerdo de París (2015) Ante las limitaciones de Kioto, en la COP21 celebrada en París se adoptó un nuevo pacto universal, histórico y jurídicamente vinculante que entró plenamente en vigor en 2020. Objetivo principal: Contener el aumento de la temperatura media mundial muy por debajo de los 2 °C respecto a los niveles preindustriales, y continuar los esfuerzos para limitar ese incremento a 1,5 °C. Cada país presenta voluntariamente sus planes de reducción de emisiones y transición energética, revisándolos y endureciéndolos al alza cada cinco años para garantizar el progreso global.
El Marco Normativo Europeo Actual: Fit for 55 y Ley Climática. La Unión Europea ha endurecido su legislación para convertirse en el primer continente climáticamente neutro en 2050, Quiere reducir las emisiones netas de gases de efecto invernadero en al menos un 55% para el año 2030 en comparación con 1990.
Documental Quien Hace la LUZ
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