Generación de calor y electricidad a través de los hidrocarburos (gas, petróleo y carbono)
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| FUENTES DE ENERGÍA -Eólica -Solar fotovoltaica -Nuclear -Generación de calor y electricidad a través de los hidrocarburos (gas, petróleo y carbono) -Mareomotriz y undomotriz -Hidráulica -Hidrogeno -Biomasa -Solar térmica EÓLICA:
La industria de la energía eólica en tiempos modernos comenzó en 1979 con la producción en serie de turbinas de viento por los fabricantes Kuriant, Vestas, Nordtank, y Bonus. Aquellas turbinas eran pequeñas para los estándares actuales, con capacidades de 20 a 30 kW cada una. Desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente, y la producción se ha expandido a muchos sitios.
Este almacenamiento se realiza a través de una batería formada por condensadores y permite regular la producción de electricidad que se vierte a la red eléctrica. Hidroelectricidad Bombeada: consiste en bombear agua hasta un depósito a cierta altura, almacenando la energía como energía potencial. Se trata del sistema de almacenamiento más desarrollado y comúnmente empleado hasta el momento. Almacenamiento con Aire Comprimido: el almacenamiento se realiza comprimiendo el aire en las horas de menos demanda. En las horas de mayor demanda, sin embargo, el aire se vuelve a expandir, de manera que se genera la energía requerida. Pilas de hidrógeno: esta tecnología se encuentra todavía en investigación, pero parece que podrá tener grandes repercusiones en la industria energética. Se basa en producir hidrógeno empleando el exceso de energía eólica en las horas valle, almacenarlo y liberarlo de nuevo en las horas de mayor demanda en celdas de hidrógeno.
Se construye de corriente continua o alterna según los casos para transformar la energía mecánica originada por el viento sobre el rotor en energía útil para el consumo. http://2.bp.blogspot.com/_DZnE-5puo0Y/TGdtgjgmgpI/AAAAAAAAANw/DdtGqrZecEs/s1600/aerogeneradores.gif GENERADOR EOLICO. ENERGIA FOTOVOLTAICA:
- la contaminación que produce el proceso productivo de los componentes, - la utilización del territorio, - el impacto visual, - el impacto sobre la flora y la fauna. La contaminación producida en la fabricación de los componentes de los panales fotovoltaicos y las emisiones de contaminantes que producen dependen de la tecnología utilizada. En algunos tipos de células se evidencian posibles riesgos en caso de incendio, debido a la formación de gases tóxicos. Por este motivo, los paneles fotovoltaicos al final de su vida útil tienen que ser debidamente reciclados. Los sistemas fotovoltaicos de tamaño medio o grande pueden, en cambio, tener un impacto visual no evitable, que depende sensiblemente del tipo de paisaje (de su valor). ENERGIA HIDRAULICA:
http://www.energiasolar.ws/informacion/usos-energia-hidraulica.html http://www.fisicanet.com.ar/energias/alternativas/en01_fentes_de_energia.php http://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctrica ENERGÍA MAREOMOTRIZ La energía mareomotriz es la que se obtiene aprovechando las mareas, mediante su empalme a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más segura y aprovechable. Es un tipo de energía renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una penetración notable de este tipo de energía. Los generadores de corriente de marea Tidal Stream Generators (o TSG por sus iniciales inglés) hacen uso de la energía cinética del agua en movimiento a las turbinas de la energía, de manera similar al viento (aire en movimiento) que utilizan las turbinas eólicas. Este método está ganando popularidad debido a costos más bajos y a un menor impacto ecológico en comparación con las presas de marea. La energía mareomotriz dinámica es una tecnología de generación teórica que explota la interacción entre las energías cinética y potencial en las corrientes de marea. Se propone que las presas muy largas se construyan desde las costas hacia afuera en el mar o el océano, sin encerrar un área. Se introducen por la presa diferencias de fase de mareas, lo que lleva a un diferencial de nivel de agua importante en aguas marinas ribereñas poco profundas con corrientes de mareas que oscilan paralelas a la costa, como las que encontramos en el Reino Unido, China y Corea. Cada represa genera energía en una escala de 6 a 17 GW. ENERGÍA UNDIMOTRIZ: La energía undimotriz, o energía olamotriz, es la energía generada por el movimiento de las olas. Es menos conocida y extendida que otros tipos de energía marina, como la mareomotriz, pero cada vez se aplica más. Algunos sistemas pueden consistir en:
INCONVENIENTES:
CONVERTIDOR DE ENERGIA PELAMIS El convertidor de energía de las olas Pelamis es un ejemplo de tecnología emergente que usa el movimiento del oleaje oceánico, para crear electricidad. Es un ejemplo práctico de generador undimotriz. El sistema Pelamis de obtención de energía está diseñado más desde el punto de vista de resistencia a las condiciones marinas que para obtener la más eficiente conversión de energía posible. Por tanto, en vez de intentar absorber toda la energía disponible en cada ola, convierte solo una porción. El objetivo es que el sistema pueda sobrevivir casi sin mantenimiento en condiciones meteorológicas marinas muy adversas (tormentas, ciclones) que podrían dañar un sistema optimizado solamente para la eficiencia de conversión. ENERGIA DEL HIDROGENO: Hidrógeno Es importante notar que el hidrógeno no es una fuente de energía, sino un vector: no existe aislado en la naturaleza, por lo que no se puede extraer de ningún sitio a bajo costo. Esto significa que si queremos usar hidrógeno para cualquier fin, primero hemos de generarlo, proceso en el que siempre se consume más energía de la que se obtiene después al usarlo. El hidrógeno obtenido puede ser comprimido y almacenado en tanques por varios meses hasta que se lo necesite. El hidrógeno representa energía almacenada, se puede quemar como cualquier combustible para producir calor, impulsar un motor, o producir electricidad en una turbina. Lo novedoso de esta tecnología es que la producción de hidrógeno es realizada a partir de fuentes de energías renovables. La celda de combustible utiliza de una manera más limpia y más eficiente el hidrógeno, recombina el hidrógeno y el oxígeno para producir energía eléctrica, obteniendo como único subproducto agua pura. Actúa como un electrolizador funcionando al revés. La agrupación de la celda de combustible, el electrolizador, el almacenaje de hidrógeno y la fuente de energía renovable constituyen el ciclo de hidrógeno renovable VENTAJAS DE USAR EL HIDROGENO COMO ENERGIA
ENERGÍA SOLAR TERMICA: La energía solar térmica o energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y, a partir de ella, de energía eléctrica. Adicionalmente puede emplearse para alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para producir frío con el que se puede acondicionar el aire de los locales. Una instalación Solar Térmica está formada por captadores solares (elementos que capturan la radiación solar y la convierten en energía térmica) un circuito primario y secundario, intercambiador de calor, acumulador, vaso de expansión y tuberías. Si el sistema funciona por Termosifón sera la diferencia de densidad por cambio de temperatura la que moverá el liquido. Si el sistema es forzado entonces necesitaremos además: bombas y un panel de control principal. El circuito primario, es circuito cerrado, transporta el calor desde el captador hasta el acumulador (sistema que almacena calor). El líquido calentado (agua o una mezcla de sustancias que puedan transportar el calor) lleva el calor hasta el acumulador. Una vez enfriado, vuelve al colector para volver a calentar, y así sucesivamente. El acumulador es un depósito donde se acumula el agua calentada útil para el consumo. Tiene una entrada para el agua fría y una salida para la caliente. La fría entra por debajo del acumulador donde se encuentra con el intercambiador, a medida que se calienta se desplaza hacia arriba, que es desde donde saldrá el agua caliente para el consumo. El circuito secundario o de consumo, (circuito abierto), entra agua fría de suministro y por el otro extremo del agua calentada se consume. El agua fría pasa por el acumulador primeramente, donde calienta el agua caliente hasta llegar a una cierta temperatura. Las tuberías de agua caliente del exterior, deben estar cubiertas por aislantes. Las bombas, en caso de que la instalación sea de circulación forzada, son de tipo recirculación (suele haber dos por circuito), trabajando una la mitad del día, y la pareja, la mitad del tiempo restante. La instalación consta de los relojes que llevan el funcionamiento del sistema, hacen el intercambio de las bombas, para que una trabaje las 12 horas primeras y la otra las 12 horas restantes. Si hay dos bombas en funcionamiento, hay la ventaja que en caso de que una deje de funcionar, está la sustituta, de modo que así no se puede parar el proceso ante el fallo de una de estas. El vaso de expansión absorbe variaciones de volumen del fluido caloportador, el cual circula por los conductos del captador, manteniendo la presión adecuada y evitando pérdidas de la masa del fluido. Las tuberías de la instalación se encuentran recubiertas de un aislante térmico para evitar pérdidas de calor con el entorno. Se dispone también de un panel principal de control en la instalación, donde se muestran las temperaturas en cada instante (un regulador térmico), de manera que pueda controlarse el funcionamiento del sistema en cualquier momento. Aparecen también los relojes encargados del intercambio de bombas. ENERGIA NUCLEAR: Es la energía que desprenden los átomos de uranio cuando se provoca una fisión al ser bombardeados con neutrones. La fisión (proceso de desintegración del núcleo) libera energía radiante y cinética, y produce electricidad; esto se lleva a cabo dentro de un reactor nuclear. Generalmente, los Reactores Nucleoeléctricos contienen miles de tubos metálicos de Zirconio, los cuales interiormente poseen pastillas de Oxido de Uranio con diferentes grados de enriquecimiento. Estos son arreglados en conjunto, que denominamos ensambles de combustible y son colocados dentro del Reactor. A lo largo del primer arranque del reactor, junto a los ensambles de combustible, encontramos las fuentes emisoras de Neutrones (el fósforo para iniciar la fisión nuclear). Dentro del mismo y cercano a los ensambles de combustible se localizan las Barras de Control, las cuales son de Boro o de Cadmio, y al ser desplazadas entre los ensambles, incrementan o disminuyen la absorción de Neutrones, pudiendo cambiar la población de éstos. Para comenzar la reacción de fisión es necesario extraer las Barras de Control, consiguiendo que los Neutrones lleguen a las pastillas de Oxido de Uranio y sean absorbidas por el Núcleo del U-235, adquiriendo una gran inestabilidad que le permite partirse; apareciendo a una alta velocidad promedio (2.5 Neutrones), Radiación Gamma y usualmente dos productos de fisión. Estos contienen Energía Cinética, los cuales al ir atravesando la materia de la pastilla producen fricción, generando calor, el cual trata de conducirse al exterior incrementando la temperatura de la pared metálica de Zirconio. Este calor al resultar extraído en forma permanente con agua u otro fluído, se obtiene un flujo continuo de calor. A los Neutrones rápidos que surgen en la fisión, es preciso disminuirles su velocidad o bien moderarlos de forma tal que se incremente la probabilidad de fusionar a otros núcleos U-235, y de esta manera poder alcanzar una reacción en cadena. Si continuamos con el proceso de extracción de Barras de Control las fisiones se incrementarán cada vez más, alcanzándose a sostener en una reacción en cadena. Es decir, se da un punto, en que al no extraer más Barras de Control, la reacción nuclear se autosostendrá; el Reactor ha adquirido su primera criticidad y se declara el Reactor arrancado. De aquí en adelante, al extraer solamente Barras de Control el flujo de calor aumenta, con lo que la pared metálica de Zirconio y el agua refrigerante elevan su temperatura hasta que la misma obtiene condiciones de saturación y de esta forma producir vapor dentro del Reactor y directamente dirigirlo al Turbogenerador. Denominamos a este esquema como Ciclo Directo de Reactor de Agua Hirviente (BWR); en caso inverso si el agua se presuriza y se frena la posibilidad de que hierva dentro del Reactor, pero se traslada este calor a un Generador de Vapor pudiendo hervir agua de otro circuito, dicho vapor resultante moverá el Turbogenerador. Este es llamado el esquema de los prototipos de Reactores de agua presurizada PWR o de agua pesada PHWR. El reactor se encuentra aislado para minimizar los riesgos. Las centrales nucleares representan un importante factor de riesgo por las posibles fugas radioactivas y los residuos altamente radioactivos que genera. La evaluación del impacto de esta fuente de energía, nos presenta los siguientes efectos: contaminación del aire, del suelo, de aguas subterráneas y envenenamiento radioactivo. El uranio es una fuente de energía no renovable y el 78% del mismo está en manos de pocos: Canadá, EEUU, Australia, Namibia, Níger y Sudáfrica http://www.edualter.org/material/consumo/energia4_2.htm http://www.cnea.gov.ar/ http://energia3.mecon.gov.ar/contenidos/verpagina.php?idpagina=370 http://www.proyectohormiga.org/udidac/energias/index.html Generación de calor y electricidad a través de los hidrocarburos (gas, petróleo y carbono) Carbón: es u recurso “sólido”; es un mineral de origen orgánico constituido básicamente por carbono. Su formación es el resultado de la condensación gradual de la materia de plantas parcialmente descompuestas a lo largo de millones de años. La combustión del carbón produce energía eléctrica en las centrales térmicas o termoeléctricas. El carbón es muy abundante en comparación con otros combustibles fósiles. Los analistas predicen en ocasiones que a nivel mundial el uso del carbón aumentara cuando haya escasez de petróleo. Los suministros actuales de carbón pueden durar del orden de 200 años o mas. El carbón generalmente se extrae de las minas. La China e India son los mayores usuarios de carbón como fuente energética. Gas: es un recurso “gaseoso”; el gas natural consiste en una mezcla de gases en proporciones variables (más del 70% de metano y otros en proporciones menores como nitrógeno, dióxido de carbono y etano) Se forma por degradación de materia orgánica, y se utiliza como combustible para proporcionar calor, impulsar turbinas productoras de electricidad o mover motores. Es el combustible fósil con menor impacto medioambiental ya que se emplea directamente desde la naturaleza. Petróleo: es un recurso “líquido”; es un compuesto orgánico formado por dos elementos (C6 y H1). La formación de una reserva de petróleo lleva cientos de miles de años y es el resultado de la desintegración por bacterias, de material animal y vegetal que quedan depositados en la plataforma continental y se descomponen. Para su extracción de realizan pozos empleando torres de perforación que llegan a perforar varios km en profundidad hasta encontrar el yacimiento. El petróleo crudo se somete a un proceso de refinamiento para su transformación en diferentes productos. Los grandes productores son los países de Oriente Medio y los mayores consumidores, EEUU y Japón. http://www.proyectohormiga.org/udidac/energias/index.html http://www.lenntech.es/efecto-invernadero/combustibles-fosiles.htm#ixzz26V6doxij Biomasa Es el resultado del proceso de transformación que sufre la materia orgánica de origen animal o vegetal. Este proceso puede hacerse de manera natural o artificial, y se generan subproductos que pueden utilizarse como combustible. La biomasa puede ser natural (podas naturales); seca (cáscaras de almendras, podas frutales); residual húmeda (aguas residuales urbanas e industriales); cultivos energéticos (cardo, girasol destinados a la producción de biocarburantes); biocarburantes (reciclado de aceites, la transformación del trigo, maíz, girasol). Se utiliza para producir energía térmica (agua o aire caliente), eléctrica (mover turbinas) y mecánica (vehículos alimentados con biocarburantes) Sus ventajas son que no emite gases que provocan efecto invernadero; por el bajo contenido de azufre no aporta a la lluvia ácida; disminuye la contaminación al reemplazar el uso de combustibles fósiles. Algunas desventajas serían que el rendimiento en calderas es inferior que el de el combustible fósil; se necesita mayos cantidad de biomasa para conseguir la misma cantidad de energía producida por otras fuentes, y los canales de distribución están menos desarrollados. http://www.proyectohormiga.org/udidac/energias/index.html Lozano, Markowskyj, Yuan. |
