El término biomasa incluye toda materia viva, o cuyo origen sea la materia viva. La biomasa es una de las fuentes de energía más primitivas. Actualmente puede considerarse un combustible alternativo al carbón, petróleo o gas, debido a su bajo impacto ambiental (solo desprende en su combustión el gas CO2) y a su renovación a corto plazo.
Podemos usar como biomasa:
Residuos forestales o agrícolas. Por ejemplo, ramas procedentes de la poda de árboles o de restos de bosques quemados o talados.
Cultivos energéticos. Plantaciones de cultivos de crecimiento rápido y destinadas entre otros usos a la producción de energía. Por ejemplo, la soja. En este caso, durante la fase completa (desarrollo del cultivo, cosecha, transporte del mismo, etc.) se consigue incluso una reducción global de CO2 atmosférico.
Residuos sólidos urbanos (RSU). Las basuras que generamos pueden usarse para producir biogás y, a partir de él, energía.
En primer lugar, el combustible principal de la instalación, residuos forestales, agrícolas o cultivos de plantas energéticas (1), es transportado y almacenado en la central. En ella puede ser sometido a un tratamiento de astillado (2) para reducir su tamaño, si ello fuera necesario. A continuación, pasa a un edificio de preparación del combustible (3), en donde generalmente se clasifica en función de su tamaño, fino y grueso, para después ser llevados a los correspondientes almacenes (4, 5 y 6).
El combustible,una vez preparado,se lleva a la caldera (7) para su combustión,y el calor producido hace que el agua que circula por las tuberías de la caldera se convierta en vapor de agua. Generalmente la caldera tiene una parrilla donde se quema el combustible grueso. El combustible fino se mezcla con el combustible de apoyo (generalmente un derivado del petróleo) procedente de su almacén (6), para ser quemado de la forma más eficiente posible.
El agua que circula por el interior de la caldera proviene del tanque de alimentación (10); antes de entrar allí, el agua ha pasado generalmente por un economizador, donde es precalentada mediante el intercambio de calor con los gases de combustión que salen de la propia caldera. Estos gases de combustión son sometidos a un proceso de recirculación por la caldera para reducir la cantidad de inquemados y así,aprovechar al máximo el poder energético y reducir las emisiones atmosféricas
Desde el punto de vista de cambio climático, se considera que los gases de invernadero emitidos en la producción de electricidad a partir de la biomasa no tienen impacto negativo, ya que el CO2 producido en la combustión es aproximadamente el mismo que la cantidad fijada por la masa vegetal durante su crecimiento. En cualquier caso, en la hipótesis de no utilizarse la biomasa en una central, el CO2 volvería a la atmósfera a través del proceso natural de descomposición de la materia orgánica.
4.- Centrales solares.
Podemos diferenciardos tipos de centrales solares eléctricas dependiendo de cómo se realice la transformación energética: centrales solares térmicas y centrales solares fotovoltaicas.
1. Central solar térmica.
El procedimiento es el mismo que en las centrales que acabamos de estudiar: una serie de helióstatos o espejos direcciones de grandes dimensiones reflejan La Luz solar hacia una torre, concentrando los rayos solares sobre la caldera. El calor es absorbido por el fluido de la caldera y conducido al generador de vapor de agua. Esta energía se transmite a un segundo circuito donde el agua se evapora y llega al grupo turbina-alternador donde se genera la electricidad. Por último el agua se vuelve a condensar en el condensador para reiniciar el proceso.
2. Central Solar fotovoltaica.
Algunos materiales emiten electrones cuando incide luz sobre ellos. La circulación de estas cargas eléctricas crea una corriente eléctrica. A este fenómeno se le llama efecto fotoeléctrico. Estos materiales forman las células solares o fotovoltaicas. Un panel solar está formado por varias células solares. En las células solares o fotovoltaicas se transforma directamente la energía solar en eléctrica. Estas placas están formadas por un material semiconductor (Silicio). Cuando la luz incide sobre ellas se genera una pequeña tensión en los extremos de sus bornes.
5.- Central eólica
La energía eólica es la energía que se obtiene del viento. Se trata de un tipo de energía cinética producida por el efecto de las corrientes de aire. Esta energía la podemos convertir en electricidad a través de un generador eléctrico.
Ventajas
Fuente de energía inagotable
Ocupa poco espacio
No contamina
bajo coste
Inconvenientes
El viento no está garantizado
Energía no almacenarle
Impacto en el paisaje
Afectan a las aves
6.- Central geotérmica Este tipo de energía se basa en los principios de la energía geotérmica, o en la explotación calor natural de la tierra (término geotérmica tiene su etimología del griego “GE” y “termos”, que literalmente significa “calor de la Tierra”). Este calor es liberado naturalmente por los procesos de descomposición nuclear de los elementos radiactivos dentro del núcleo, el manto y la corteza terrestre. Algunos de estos elementos son uranio, torio y potasio que están genuinamente contenidos en las áreas más internas de nuestro planeta.
Ventajas
Limpia, no produce casi residuos
Costes de producción muy baratos
Inconvenientes
Expulsión de ácido sulfhídrico, arsénico en caso de accidentes o fugas
Limitaciones por su implantación, en zonas donde el calor del subsuelo sea muy alto.
7.- Energía biomasa
La biomasa puede considerarse como la materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía. Estos recursos biomásicos pueden agruparse de forma general en agrícolas y forestales. También se considera biomasa la materia orgánica de las aguas residuales y los lodos de depuradora, así como la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU), y otros residuos derivados de las industrias.
Un parque eólico es una instalación en la que se aprovecha la energía del viento para generar energía eléctrica. Está constituido por un conjunto de aerogeneradores en los que el movimiento de las aspas se aprovecha para obtener energía eléctrica.
CENTRALES ELÉCTRICAS
La corriente eléctrica que llega a nuestras viviendas se genera en centrales eléctricas. La mayoría de estas instalaciones están provistas de turbinas y alternadores.
La diferencia entre unas centrales y otras radica en la fuente de energía que se utiliza para mover la turbina.
1.- Central Térmica de Combustión.
La energía necesaria para mover la turbina se obtiene a partir del calor que se genera al quemar carbón, fuel, gas natural, madera o cualquier otro combustible.
Residuos no reciclables y altamente contaminantes.
Riesgos de contraer enfermedades relacionadas con la radiación.
Ventajas:
Gran potencia y rendimiento, generan gran cantidad de energía a partir de una pequeña cantidad de uranio.
No generan gases de efecto invernadero.
3.- Central hidroeléctrica
Una central hidroeléctrica es una instalación que permite aprovechar la energía que posee la masa de agua acumulada a una determinada altura para mover una turbina acoplada a un alternador que generará electricidad.
La energía se puede definir como la capacidad que tienen los cuerpos para producir cambios o transformaciones en otros cuerpos. La unidad de energía es el Julio.
Las máquinas transforman una forma de energía que reciben en su entrada en otra forma de energía que proporcionan a la salida.
2.- FUENTES DE ENERGÍA.-
Las sociedades actuales requieren de grandes cantidades de energía para realizar todas sus actividades
cotidianas: transporte, calefacción, obtención de electricidad para iluminación, máquinas, electrodomésticos, etc.
Pero… ¿de dónde sale toda esta energía?
Nuestro planeta posee grandes cantidades de energía. La energía está presente en la naturaleza por todas partes.
Sin embargo, uno de los problemas más importantes para el ser humano es conocer la forma de aprovechar dicha
energía y transformarla en energía útil.
Una fuente de energía es todo aquel material o fenómeno de la naturaleza a partir del cual se puede obtener energía
útil para ser aprovechada.
Las distintas fuentes de energía se agrupan principalmente en dos tipos, dependiendo de su posibilidad de
regeneración:
1) Fuentes de energía renovables: Son las fuentes de energía que se regeneran a un ritmo igual o mayor al
que se consumen.
2) Fuentes de energía no renovables: Se consumen a un ritmo más elevado al que se producen, y terminarán
agotándose.
También se pueden diferenciar en función del impacto ambiental que generen:
1) Fuentes de energía limpias, son fuentes cuya obtención produce un impacto ambiental mínimo, además no generan subproductos tóxicos o contaminantes.
2) Fuentes de energía contaminantes, su obtención produce efectos negativos en el medio ambiente, algunas por su forma de obtención (minas, construcciones,..); otras en el momento de su uso (combustible en general) y algunas producen subproductos altamente contaminantes ( residuos nucleares).
Otra clasificación se hace en función de su grado de desarrollo en la sociedad:
a) Fuentes convencionales: son las que llevan más tiempo explotándose, las “tradicionales” (carbón, petróleo,
gas, energía nuclear y energía hidráulica).
b) Fuentes alternativas: son las que aún están en estudio y desarrollo, por lo que su capacidad energética aún
no es demasiado alta (energía eólica, solar, geotérmica, etc.)
Las principales fuentes de energía utilizadas actualmente por el ser humano son: combustibles fósiles (carbón,
petróleo, gas natural), combustibles nucleares (uranio, plutonio, etc.), saltos de agua (cascadas, presas, etc.), viento,
sol, mareas, olas del mar, biomasa, biocombustibles, calor de la corteza terrestre, residuos sólidos urbanos (RSU),
etc.
Clasificación de la energía
3.- LA ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica es la forma principal en la que consumimos la energía. Es la más utilizada actualmente debido a:
- Se puede transformar fácilmente en otras formas de energía.
- Se puede transportar a grandes distancias.
- Se puede obtener de fuentes muy diversas.
Para obtener electricidad es necesario utilizar una serie de máquinas denominadas generadores. El proceso más común para obtener electricidad es calentar agua a partir de una fuente de energía (carbón, fueloil, gas, etc). Se obtiene vapor ffde agua que se hace pasar por una turbina que a su vez hace girar un generador o alternador que produce corriente eléctrica.
En el siguiente vídeo se presenta el proceso de generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica y ver la importancia que esta tiene en el día a día.
EJERCICIO.-
¿Qué tipo de transformación de energía logran los siguientes objetos?
− Estufa eléctrica: Energía eléctrica en energía térmica.
− Bombilla
− Estufa de gas
− Motor de un coche
− Altavoz
− Pila
− Placa solar para el agua
− Aerogenerador
− Micrófono
− Motor eléctrico
− Fuegos artificiales
− Carbón en una caldera
− Dinamo de una bici
2.3. LAS CENTRALES ELÉCTRICAS
La energía eléctrica se obtiene a partir de la
transformación de diversas formas de energía
primaria (combustible fósiles, hidráulica, nuclear,
viento, etc.) en unas instalaciones denominadas
centrales eléctricas.
En todas las centrales eléctricas, excepto las
fotovoltaicas, tiene lugar el mismo proceso:
1) La energía primaria se transforma en
energía cinética (movimiento) de un fluido
(agua, vapor de agua o gas).
2) El movimiento del fluido se transforma en el
giro de un eje en una máquina denominada
turbina.
3) El giro del eje se transforma en energía
eléctrica en una máquina denominada
alternador.
LA TURBINA
En la turbina, el fluido incide con fuerza sobre unos
álabes o paletas y provoca el giro del eje al que
están sujetos. Las turbinas pueden ser de distintos
tipos: hidráulicas, de vapor o de gas, dependiendo
del tipo de fluido que circule por ellas (agua, vapor
de agua o gas, respectivamente).
El giro del eje de la turbina se aplica al alternador,
que se encarga de producir electricidad.
EL ALTERNADOR
El alternador es una máquina eléctrica capaz de transformar el movimiento de giro transmitido
por la turbina en energía eléctrica.
El funcionamiento de los alternadores se basa en el llamado “principio de inducción
electromagnética”, que establece que “si se desplaza un conductor en presencia de un campo
magnético, se induce en él una fuerza electromotriz (f.e.m.) o tensión”. Igualmente, “si se somete
un conductor fijo a un campo magnético variable (por el movimiento del imán que lo produce)
también se induce en dicho conductor una fuerza electromotriz”.
TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
La electricidad que llega a nuestras casas normalmente se genera a grandes distancias de nuestros hogares y suele pasar por un proceso de transporte y distribución.
Históricamente, en los comienzos de la electricidad las distribuciones eran muy cortas, ya que solían existir centrales de pequeño tamaño y potencia para los usuarios de alrededor, lo que no requería grandes distancias de cableado. El uso de la corriente alterna permitió gracias al transformador (inventado en 1884) transportar electricidad a grandes distancias, elevando el voltaje en la central y reduciéndolo en los puntos de utilización.
Manteniendo la misma potencia, al elevar el voltaje también se reduce la corriente del circuito y eso permite a las líneas de AT usar conductores se sección mucho mas delgada y también se minimizan las pérdidas eléctricas en el conductor.
Actualmente existen unas redes primarias de transporte a voltajes de 230 y 400 kV, estas redes recorren las centrales mas importantes y las subestaciones de las principales capitales, conectandolas entre si. En las centrales se suele generar la electricidad a tensiones de entre 6 y 25 kV, que posteriormente se eleva a la tensión de la red a la que se conecta.
Las redes de 110 y 132 kV alimentan subestaciones secundarias en donde se reduce la alta tensión a media tensión a niveles normalmente de 20 o 25 kV y de 6, 11 y 15 kV en redes más antiguas. Las redes de media tensión recorren ciudades y pueblos ya que son las encargadas de alimentar los centros de transformación que reducen el nivel de voltaje a BT a tensiones de 130/230 V y 230/400 V, que corresponden a los antiguos voltajes de 127/220 y 220/380 V. Estas redes de BT son las que finalmente dan servicio a viviendas, locales e industrias.
