jueves, 7 de febrero de 2013

Recursos Energéticos Renovables



Recursos Energéticos Renovables[1].

Las fuentes de energía renovables son aquellas que se presenta en la naturaleza de modo continuo y prácticamente inagotable, o son inagotables, porque están en continua renovación, o si se agotaran no sería posible la vida en la Tierra.

Las fuentes renovables de energía son el agua de los ríos, el viento, el Sol, la Tierra, los seres vivientes, el mar. Las energías que se obtienen de estos recursos son llamadas respectivamente: hídrica, eólica, solar, geotérmica, biomasa, oceánica. Veamos algunas de las características de cada una de ellas.

Ø Energía Hídrica[2].

Cuando el Sol calienta las aguas de la superficie terrestre, las evapora; el Sol confiere a las moléculas de agua y al aire caliente una energía que permite que suban hacia capas más altas de la atmósfera, condensándose en forma de nubes. Las nubes son desplazadas por el viento y eventualmente se precipitan en forma de lluvia, nieve o granizo. Supongamos ahora que este agua cae en las montañas. En un sentido figurado, podríamos decir que el Sol ha "trabajado" para llevar el agua desde la superficie del mar a las montañas; el agua en las montañas tiene entonces esa energía que le ha transferido el Sol. Cuando el agua corre por los ríos, parte de esa energía potencial se va transformando en energía mecánica, que a su vez se usa para mover cosas, por ejemplo los molinos de agua. En la mayoría de los casos, la energía hídrica se usa para generar energía eléctrica, por eso es común hablar de energía hidroeléctrica.

EL agua embalsada a cierta altura tiene energía potencial. Si está en movimiento tiene energía cinética. Estas energías son el origen de la energía hidráulica.

Esta energía no suele emplearse directamente, sino que se transforma en energía eléctrica en las llamadas centrales hidroeléctricas. Estas suelen estar asociadas a grandes embalses, o aprovechar pequeños cauces de agua, como las llamadas minicentrales hidráulicas.

En estas centrales, el movimiento del agua se utiliza para mover las turbinas de un generador. Así, se convierte la energía cinética del agua en energía eléctrica. En estas centrales, el movimiento del agua se utiliza para mover las turbinas de un generador. Así, se convierte la energía cinética del agua en energía eléctrica.
  
 Fig. No. 1. Ciclo de transformación de la energía cinética del agua en energía eléctrica.

Principales Ventajas
Principales Inconvenientes
ü  Es una fuente de energía inagotable.
ü  Es limpia y gratuita.
ü  En periodos de sequía hay menos agua embalsada.
ü  La creación de embalses provoca impacto ambiental.

Ø Energía Eólica.

Cuando el Sol calienta la atmósfera en un lado del mundo, la otra mitad se enfría. Nuestra experiencia cotidiana nos indica que cuando el aire se calienta, sube, lo que implica que aire de otro lado más frío debe desplazarse hacia el lugar donde se está calentando el aire que sube. El viento es el movimiento del aire de la atmósfera, y se origina por las diferencias de temperatura en distintas zonas atmosféricas y por la rotación terrestre. Este es el origen de los vientos.

En los vientos el aire está en movimiento, sus moléculas tienen energía cinética. A la energía de los vientos, que es la suma de las energías cinéticas de sus moléculas, la llamamos energía eólica. Esta energía se usa o bien directamente, por ejemplo en los molinos para extraer agua de las capas freáticas, o para la molienda de cereales, o bien para producir electricidad.

El viento es la fuente de energía de la que se obtiene la energía eólica. La humanidad ha empleado y emplea la energía eólica directamente, para producir movimiento. Desde hace unos años, la energía eólica se transforma en eléctrica en las centrales eólicas. Una central eólica o parque eólico es un lugar donde se instalan aerogeneradores. Las palas de estos aparatos se mueven con el viento, haciendo que se muevan, a su vez, las turbinas de un generador que hay en su interior. Se produce así energía eléctrica.

En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. A finales de 2011, la capacidad mundial de los generadores eólicos fue de 238 gigavatios. En 2011 la eólica generó alrededor del 3% del consumo de electricidad mundial. En España la energía eólica produjo un 16% del consumo eléctrico en 2011. 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.
 
 Fig. No. 2. Parque Eólico Jepirachi Cabo de la Vela La Guajira

Principales Ventajas
Principales Inconvenientes
ü  Es una fuente de energía inagotable.
ü  Es limpia y gratuita.
ü  Es discontinua (no siempre hace viento).
ü  Provoca impacto ambiental (ocupación del terreno, cambios en el paisaje).

Ø Energía Solar.

Ya hemos visto que el Sol es el origen de dos fuentes energéticas, la hídrica y la eólica, pero también se lo puede aprovechar más directamente.

Llamamos energía solar a aquella que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética proveniente del Sol. Cuando el Sol calienta las cosas, éstas aumentan de temperatura. En algunos casos se puede usar esta energía calórica para calefacción, refrigeración, para cocinar y también para producir energía eléctrica. Esta forma de energía solar se llama "fototérmica" ("fotos" quiere decir "luz", "termia" quiere decir "referido al calor").

  Einstein describió un fenómeno que se llama "efecto fotovoltaico" (en realidad es por esto y no por la Teoría de la Relatividad por lo que ganó el premio Nobel). Este fenómeno consiste en que cuando algunos materiales son irradiados por luz, por ejemplo por la luz del Sol, emiten electrones; en este caso, la energía solar se transforma directamente en energía eléctrica. A los lugares donde se realiza la transformación de la energía solar en energía eléctrica se les llama centrales solares. Cuando se usa de esta forma, la energía solar se llama "fotovoltaica". Se la emplea para hacer funcionar los relojes y calculadoras solares.

En solo quince minutos recibimos del Sol la energía suficiente como para satisfacer las necesidades de la humanidad durante un año. Esta inmensa cantidad de energía se produce por fusión nuclear.

En la actualidad empleamos la energía solar directamente en diversos sistemas de calefacción. La producción de energía eléctrica puede hacerse por vía térmica, aprovechando la radiación solar para poner en ebullición un líquido cuyo vapor moverá las turbinas de un generador de electricidad.

Fig. No. 3. Planta para la captación de energía solar.

Principales Ventajas
Principales Inconvenientes
ü  Es una fuente renovable. El Sol seguirá emitiendo energía al menos durante 5.000 millones de años.
ü  Nos llega de forma gratuita.
ü  Es una energía limpia, ya que ni su uso directo ni su transformación producen residuos contaminantes.
ü  Es intermitente. El Sol se pone todas las noches y reduce mucho su potencia los días nublados.
ü  Para su transformación en energía eléctrica es necesaria una tecnología que, de momento, es cara y rinde poco.

Ø Energía Geotérmica.

Energía contenida también en el interior de la Tierra en forma de gases. Al ser extraída se presenta en forma de gases de alta temperatura (fumarolas), en forma de vapor y agua hirviendo (geyser) y en forma de agua caliente (fuentes termales). La temperatura de la Tierra aumenta aproximadamente 25 grados por kilómetro de profundidad. Debido a ello, llega un momento en que las rocas se funden. En las regiones volcánicas, donde el magma está más cerca de la superficie terrestre, se pueden realizar perforaciones que permiten calentar agua y extraer de la Tierra esa energía calórica que tienen los cuerpos a muy alta temperatura. Con el calor se puede producir vapor para mover alternadores de generación eléctrica.

Fig. No. 4. Fuente de energía Térmica (geyser).

Ø Biomasa.

Es la energía contenida en la materia orgánica, que producen las plantas y los animales. La que genera los animales es biomasa animal y las de las plantas biomasa vegetal.

Con la fotosíntesis, las plantas transforman la energía solar en energía química. Posteriormente, esta energía puede ser utilizada para combustión. Por ejemplo, a partir de la caña de azúcar se puede producir alcohol. Con eses de animales se puede producir gas metano. Como sabemos, también la madera se puede quemar.
 
Fig. No. 5. Energía calórica a partir de la quema de madera.

Ø Energía Oceánica o Mareomotriz.

Utiliza la fuerza de las olas del mar, el Sol calienta el agua de la superficie de los mares, pero no sus profundidades. Las diferencias de temperatura que se establecen se pueden aprovechar para generar energía.

El Sol y la Luna con su atracción producen las mareas. El empuje de la marea que sube se puede usar para producir energía eléctrica. En la marea alta el agua se embalsa y se usa para generar energía eléctrica o mover molinos durante la marea baja. El Movimiento de mareas es generado por la interacción gravitatoria entre la Tierra y la Luna. Tal movimiento se utiliza para traspasar energía cinética a generadores de electricidad. La gran dificultad para la obtención de este tipo de energía es su alto costo y el establecimiento de un lugar apto geográficamente para confinar grandes masas de agua en recintos naturales.
Fig. No. 6. Turbinas de planta mareomotriz.



[1]http://es.wikipedia.org/
[2]http://www.cnea.gov.ar/xxi/divulgacion/consumo/c_consumo_f3.html

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