INTRODUCCIÓN
• Energía: Capacidad para producir trabajo.
• Distintos tipos de energía: Calorífica, electromagnética, mecánica, potencial, nuclear…
• Todos los intercambios de la energía cumplen las dos leyes de la Termodinámica.
CALIDAD DE LA ENERGÍA
• La utilidad de cada tipo concreto de energía se evalúa en su capacidad para producir trabajo útil por unidad de masa o volumen.
• La energía de mayor calidad será la más concentrada.
• La energía de menor calidad será la más dispersa.
• Tabla 13.1 pág 323.
RENTABILIDAD ECONÓMICA
• Rentabilidad económica: factor muy importante para la utilización de una
fuente energética y vendrá indicada por su accesibilidad, facilidad de explotación y de transporte, etc.
SISTEMAS ENERGÉTICOS
• Conjunto de procesos realizados sobre la energía desde sus fuentes originarias hasta sus usos finales. Fases:
• Proceso de captura o extracción: Conseguir la energía de la fuente originaria.
• Proceso de transformación en energía secundaria: Fuente de energía que se puede usar directamente.
• Transporte: Llevar la energía hasta su lugar de utilización.
• Consumo.
RENDIMIENTO ENERGÉTICO
• Es la relación entre la energía suministrada al sistema y la que obtenemos de él expresado en %.
COSTE ENERGÉTICO
• Precio que pagamos por utilizar la energía secundaria.
COMBUSTIBLES FÓSILES
• Recurso: Estimación teórica de la cantidad total que hay en la corteza terrestre de un determinado combustible fósil o de un mineral. Cantidad fija y
determinada por los procesos geológicos.
• Reserva: Cantidad descubierta de un combustible fósil cuya explotación resulta económicamente rentable.
• 79,6% de la energía comercial usada procede de combustibles fósiles, que producen graves problemas de contaminación y de incremento del efecto invernadero, debido a sus emisiones de CO2 y de otros gases.
• No podemos abandonar su uso hasta que no dispongamos de los sustitutos adecuados.
CARBÓN
• Se formó por la acumulación de restos de vegetales en fondos
pantanosos, lagunas o deltas, que en ausencia de oxígeno, sufrieron una fermentación, debido a la acción de ciertas bacterias sobre celulosa o lignina, que nos da carbón, metano y CO2.
• Rápido enterramiento que evite la putrefacción de los restos vegetales.
• Es un combustible de alto poder calorífico y uno de los más abundantes. También es el más sucio. Tiene gran contenido en S, por lo que al
quemarlo desprende a la atmósfera SO2, principal causante de la lluvia ácida. Emite el doble de CO2 que el petróleo.
• Explotaciones a cielo abierto o en minas.
• Las minas generan grandes escombreras formadas por estériles que ocupan mucho terreno, dando un gran impacto paisajístico.
• Es imposible eliminar las centrales térmicas, pero existen varias estrategias para minimizar sus impactos:
• Sustitución de combustibles con menor contenido en azufre.
• Preprocesado del combustible para eliminar el azufre que se pueda.
PETRÓLEO
• Se originó por muerte masiva de plancton marino que al sedimentar formó barros sapropélicos. La materia orgánica se convierte en hidrocarburos por fermentación, mientras que las arenas se convierten en rocas sedimentarias que constituyen la roca madre.
• Petróleo baja densidad, con lo que tiende a aflorar hacia la superficie,
disipándose en la atmósfera y dejando un residuo. Si choca al ascender con una masa impermeable, se acumulará.
• Transporte por oleoductos, petroleros.
• Petróleo: Líquido de color oscuro más ligero que el agua.
• Separación del crudo por destilación fraccionada.
• Usos del petróleo: gases licuados, gasolina, nafta y queroseno, gasoil, fuel, síntesis de otros productos químicos.
GAS NATURAL
• Procede de la fermentación de la materia orgánica acumulada en los sedimentos.
• Mezcla de hidrógeno, metano, butano, propano y otros gases variables.
• Extracción sencilla: gas fluye por sí solo, muy económico.
• Transporte por gasoductos, que son sencillos y de bajo riesgo.
• Otra manera es licuarlo y transportarlo en barcos similares a los petroleros.
• Uso directo en hogares y en industria y centrales térmicas.
• 65% menos de CO2 que los otros combustibles fósiles.
ENERGÍA NUCLEAR: FISIÓN
• En la década de los 50 prometía producir electricidad a coste bajo.
• Esto ha cambiado debido a que la construcción y mantenimiento, junto a los frecuentes fallos y paradas de reactores, etc., ha llevado a que sea un problema.
• La energía nuclear ha pasado de ser considerada como la panacea a ser
considerada como el método más peligroso e inadecuado de producir energía.
FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR NUCLEAR
• Cuando un núcleo de Uranio- 235 se divide por impacto de un neutrón en dos núcleos más ligeros (Kr- 92 y Ba- 141 y 3 n). Esto genera una gran energía que si se crean nuevos núcleos de uranio. Esto provoca una reacción en cadena, que da una explosión atómica. Para controlar la velocidad se introduce entre las barras de combustible, un moderador que absorbe los neutrones emitidos, sin que se den nuevas fisiones. Este material moderador será agua en un 75% de los reactores, grafito en el 20% y agua pesada en el 5% restante.
• Reactor más común: Refrigerado por agua ligera. Para su seguridad se utilizan varios circuitos independientes entre sí:
• Circuito primario: Confinado dentro de la vasija principal del reactor, y el agua en este circuito nunca abandona el mismo.
• Circuito de refrigeración secundario: Enfría al primario, originando vapor de agua que impulsan a las turbinas que atacarán a una dínamo y producirán electricidad.
• Una central nuclear puede afectar al microclima de la zona, haciéndolo más cálido y húmedo. Además el agua de refrigeración aumenta la Tª de los ríos y puede
alterar los ecosistemas.
• El combustible nuclear se saca del uranio: Se procesa y se separa por métodos físicos el U- 235 del resto de isótopos. Luego se enriquece con Pu- 239 para mejorar la fisión.
• Pasados tres o cuatro años, la concentración de U- 235 es muy baja y se retiran las barras y se almacenan en una piscina. Cuando se han almacenado muchas, se
transportan a centrales de reprocesado: se extrae Pu y otros isótopos de vida media corta. Residuos restantes permanecen con una actividad de 10 000 años.
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA
• La energía potencial que impulsa el agua en su camino hacia el mar puede ser capturada y transformada en energía eléctrica mediante embalses.
• Al abrir las compuertas, se libera la energía, que impulsa las turbinas, que conectadas a una dinamo, transformará la energía mecánica en eléctrica.
• Es de bajo coste y mínimo mantenimiento. No emite ningún tipo de
contaminación durante su funcionamiento y favorece la regulación del caudal.
• Aspectos negativos: Reducción de biodiversidad, dificultad de la emigración de peces, navegación fluvial y transporte de elementos aguas abajo, disminución de caudal de ríos, variación del nivel freático, cambio en la composición química de agua embalsada, riesgos geológicos de tipo mixto, riesgos inducidos en
inundaciones, etc.
SISTEMAS ARQUITECTÓNICOS PASIVOS
• La energía que se consume en los hogares se utiliza para calentarlos, enfriarlos e iluminarlos.
• Se puede ahorrar energía para este fin utilizando un diseño adecuado que coincida con la arquitectura tradicional. Esto es la llamada arquitectura bioclimática.
CENTRALES TÉRMICAS SOLARES
• Se utiliza el calor procedente del Sol para producir electricidad, para ello se captura y concentra la luz solar. Tres maneras de hacerlo:
• Mediante un disco parabólico formado por un conjunto de espejos que concentran la luz en un punto central.
• Mediante un espejo cilindricoparabólico que dirige la luz hacia un tubo situado en la línea central.
• Espejos planos que dirigen la luz hacia un punto situado en lo alto de una torre.
• Una vez concentrado el calor solar, se utilizará para calentar hasta 400ºC el aceite que circula por un circuito cerrado. Este a su vez calienta al agua que circula por otro circuito que mueve la turbina que esta conectado a un
CENTRALES SOLARES
FOTOVOLTAICAS
• Se convierte directamente la luz del Sol en electricidad. Se utiliza un material semiconductor que al absorber fotones proporciona una corriente eléctrica.
• Las células se han de realizar a partir de silicio monocristalino: Fabricación muy cara.
• Nueva experimentación con silicio policristalino.
• Energía fotovoltaica genera electricidad sin contaminación, sin ruidos y sin partes movibles.
• Rentabilidad alta.
• Inconvenientes: Espacio para su instalación, impacto visual y variabilidad de su producción.
• España primer productor de células fotovoltaicas de Europa.
ENERGÍA DE BIOMASA
• Energía procedente de materia orgánica de ser susceptible de ser utilizada como combustible.
• Ventaja: Recurso potencialmente renovable y tiene un balance cero de emisiones.
• Inconvenientes: Transporte caro e ineficiencia económica.
BIOMASA ENERGÉTICA
• Quema directa de leña para calentarse, calentar agua y cocinar. 80% energía consumida en los hogares de los países en vías de desarrollo.
• Numerosos ejemplos de usos de biomasa para calefacción y/o agua caliente en viviendas aisladas, edificios públicos, etc.
• También se emplea en centrales térmicas para conseguir electricidad.
BIOGÁS
• Combustible gaseoso formado por metano, CO2 y otros gases en pequeñas proporciones.
• Carburantes líquidos que proceden de la transformación de la biomasa mediante procesos químicos. Tipos:
• Bioetanol: Se obtiene por fermentación alcohólica y posterior destilación y
deshidratación de vegetales ricos en almidón. Con la deshidratación se consigue aumentar su grado de alcohol desde el 15% al 99%, por lo que se consigue que sea un buen combustible para automóviles. En vehículos FFV se ha conseguido utilizar E5, E10 y E85. Brasil E95 y E100. Otros combustibles: E- diesel.
ENERGÍA EÓLICA
• La humanidad lleva muchos siglos utilizando la energía eólica mediante el uso de molinos de vientos. Actualmente se usan aerogeneradores para la
conversión en energía eléctrica.
• No emite contaminación alguna.
• Tiene como aspectos negativos el impacto visual, muerte de aves e incremento de la erosión. Aspas metálicas que producen interferencias electromagnéticas.
• El precio de esta energía ha disminuido debido a la introducción de métodos normalizados.
• Interacciones Tierra- Luna- Sol produce mareas que pueden ser utilizadas como energía electrica.
• 1966: Primera central mareomotriz en la desembocadura del Rance (Francia). Energía suficiente para abastecer a la región de Bretaña.
USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA
•
A partir de la crisis del petróleo de 1973, nuevo planteamiento de la
energía: ahorro.
•
Uno de esos mecanismos es la congeneración: producción combinada
de dos formas útiles de energía a partir de una única fuente de
combustible. Utilizar el 90% de la energía del combustible contra el
33% de una planta energética.
•
Medidas específicas al uso de la energía:
•
Aumentar la eficiencia en el sistema eléctrico: Sistema de
transporte del 33% de eficiencia. Creación de negavatios como
medida de rentabilidad.
•
Valoración de los costes ocultos de la energía.
•
Reducción del consumo en los diferentes sectores:
•
Transporte 40%
•
Industria 32%
•
Consumo en hogares 16%
•
Medidas de ahorro personales:
•
Usar más el transporte público y menos el privado
•
Utilizar la arquitectura solar pasiva en la medida de lo posible.
•
Comprar electrodomésticos eficientes, lámparas de bajo
consumo y cocinar con olla a presión.
RECURSOS MINERALES
• Los recursos minerales ampliamente explotados durante la historia.
• Algunos de gran valor estratégico. Imperios dependientes de esos recursos minerales (Cu y Sn)
• España gran tradición minera (Explotaciones de Médulas de León).
• Técnicas de explotación han evolucionado con el desarrollo. A la vez también ha evolucionado los impactos.
• Los recursos minerales pueden ser de dos tipos: metalíferos y no metalíferos.
RECURSOS MINERALES METALÍFEROS
• Obtención de metales y de energía.
• Industria actual depende de unos 88 minerales diferentes. Solo se utilizan los que se obtienen de la corteza continental.
rentable.
• Las reservas se van modificando con el paso del tiempo. Cuanta mayor demanda, mayor explotación del mineral que lo contiene, por lo que hay que recurrir a los que tienen menor riqueza. De esta manera, siempre que se disponga de las tecnologías adecuadas, los recursos minerales se pueden ir transformando en reservas. También pueden aumentar las reservas si se implantan nuevas
tecnologías empleadas en las prospecciones geológicas y localización de nuevos yacimientos.
• Se están sustituyendo metales como Pb, Sn y Cu por nuevos materiales. Como los plásticos: PE, PVC, PET, PS, etc. También Si para fibras ópticas y ciertos metales como acero y aluminio.
ALUMINIO
• Metal muy abundante en la corteza terrestre. Constituye la bauxita, que fue extraída por primera vez en 1825.
• En 1886 comenzó su explotación comercial.
• Producción en aumento: 25 millones de Tm/año.
• Metal ligero, maleable, resistente a la corrosión y fácilmente reciclable: uso de materia para fabricación de diversos productos.
• Obtención del aluminio:
1. Se reduce la bauxita con NaOH hasta conseguir aluminato sódico (NaAlO3) y unos barros constituidos por óxidos de pH muy elevado. 2. Se calcina el aluminato junto Al(OH)3 y se obtiene Al2O3 (alúmina)
• Deforestación y pérdida de biodiversidad por la destrucción o la fragmentación de los hábitats naturales en los países en los que existe minería de bauxita, que son los que poseen suelos de laterita en Países en vías de desarrollo.
• Aumento de las diferencias sociales Norte- Sur, ya que el procesado del metal se lleva a cabo en países ricos, lo que supone un agravio comparativo entre los países del Sur, que aportan la materia prima, y los países del Norte, que obtienen y
comercializan el producto final.
• La obtención del aluminio por electrolisis es el proceso tecnológico que más energía consume en el mundo. Esto se resolvería con mejoras tecnológicas y con la
MINERÍA
• Causa graves impactos en el medio ambiente, porque se remueven
inmensos volúmenes de tierras, y se abandonan, quedando en una situación de degradación total.
• Legislación española obliga a las compañías mineras a realizar una
evaluación del impacto ambiental antes de construir una mina, y una vez abandonadas, tener un plan de restauración del paisaje.
• Compañías mineras introducen estos gastos en sus cálculos sobre la rentabilidad de la explotación.
• Principales impactos medioambientales de la minería:
• Impactos sobre la atmósfera.
• Impactos sobre las aguas.
• Impactos sobre el suelo
• Impactos sobre la flora y la fauna
• Minerales usados como fertilizantes: N, P, K. El fósforo se saca del apatito, que se encuentra en pequeña proporción en todas las rocas. El nitrógeno se
consigue por la fijación atmosférica y biológica. El potasio se encuentran en las sales marinas.
• Rocas usadas en la construcción: Mayor volumen y peso de todos los recursos minerales:
• Bloques de piedra: Empleados como refugio o para rendir culto a los muertos. Al principio se usa la piedra tal y como se encuentran. Luego comienza la arquitectura tradicional, que se basa en la extracción de la piedra de las canteras. Esto se está sustituyendo por cemento y hormigón, y solo se usa desde un punto de vista ornamental.
• Rocalla: Cualquier tipo de roca triturada que se usa para construir el firme de las carreteras, vías de ferrocarril y para fabricar el hormigón.
• Arena y grava: Se extraen de las graveras. Produce graves impactos.
• Hormigón: Masa elaborada con una mezcla de cemento con arena o grava. A veces se añaden barras de hierro para aumentar su consistencia (hormigón armado)
• Yeso: Es calcinar la roca del mismo nombre, para que pierda la mayor parte del agua, con lo que se convierte en un polvillo blanquecino que se mezcla con agua y se emplea como argamasa.
• Arcillas: Se han empleado como materiales de construcción desde tiempos antiguos. Al principio se moldeaba y secaba al sol y posteriormente se
cocían. Ahora se cuecen y se emplea para fabricar ladrillos, tejas o baldosas rústicas, y se puede vidriar para hacer azulejos.
