Energías No Renovables

(1)

(2)

TIPOS DE ENERGÍA

• Energía Cinética: es la que posee un cuerpo por

el hecho de estar en movimiento.

Gravitatoria (tener altura)

• Energía Potencial

Elástica (muelle)

• Energía Total

2

2 1

mv E_c 

mgh

E

_p



2

1 Kx

E

_p



p c

T

E

(3)

CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA

- PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA La energía ni se crea ni se destruye sino que se

transforma en otro tipo de energía

Energía: E = F d E: Energía (Julios, J)

F: Fuerza (Newton, N) D: distancia (m)

Potencia:

t

E

P



P: Potencia (watios, w)

(4)

FUENTES DE ENERGÍA Y

RECURSOS ENERGÉTICOS

• FUENTE DE ENERGÍA: Todo lo que permite extraer energía para realizar un trabajo útil.

Ejemplo: Petróleo, carbón, etc.

(5)

ENERGÍAS NO RENOVABLES

1. Fuentes de energía

1. Primarias 2. Secundarias

2. Combustibles fósiles

A. El petróleo

B. El gas natural

C. El carbón

3. Energía nuclear

1. Fisión 2. Fusión

(6)

FUENTES DE ENERGÍA

• PRIMARIAS:

fuentes de energía

naturales.



No renovables



Renovables

• SECUNDARIAS:

formas de energía

resultantes de la transformación de las

primarias en otro tipo de energía.

(7)

FUENTES DE ENERGÍA

PRIMARIAS

Fuentes de energía primarias No renovables Combustibles fósiles Energía nuclear Carbón

Petróleo y gases combustibles Renovables A lte rn at iv as Hidráulica Solar Eólica Biomasa

Residuos Sólidos urbanos Maremotriz y olas

(8)

EL PETRÓLEO

• Aceite mineral de color negro, menos

denso que el agua, compuesto por una

mezcla de hidrocarburos (C+H).

• Origen:

por descomposición de restos de

plantas y animales microscópicos,

(9)

EXTRACCIÓN Y TRANSPORTE DEL

PETRÓLEO

1. Localización del pozo mediante método sísmico (creación de ondas sísmicas artificiales)

2. Petróleo se haya entre una capa de gas natural y otra de agua salada.

3. Se perfora hasta que se llega al petróleo. (30%)

4. Mayor rendimiento: se inyecta agua y el petróleo sale empujado hacia arriba.

Solo se puede obtener un 50%.

Transporte: oleoductos y buques petroleros.

VÍDEO

(10)

Red de oleoductos

Instalaciones de almacenamiento

Oleoducto de productos en servicio

Oleoducto de crudo en servicio

Oleoducto de crudo en proyecto

Instalaciones de suministro a buques

Instalaciones aeroportuarias

(11)

REFINERÍA:

proceso de destilación

fraccionada continua

Los vapores resultantes suben por la torre de fraccionamiento

Al enfriarse los gases, se condensan los

diferentes productos a diferentes temperaturas + ligeros + pesados Petróleo caliente

(12)

(13)

(14)

Petróleo: productos obtenidos

Hidrocarburos Poder calorífico Características y aplicaciones

Muy volátiles e inflamables. Debido a su gran volumen y difícil licuefacción se suelen quemar en la propia refinería. Metano+Etano 8 500 kcal/m3

Butano 28 500 kcal/m3 Se suele vender en botellas de 12,5 kg (color naranja). Propano 22 350 kcal/m3 Se comercializa en botellas de acero de 11 kg y 35 kg.

Uso doméstico.

Gasolina 11 000 kcal/kg Se emplea en motores de explosión. Cuando se utiliza en motores de dos tiempos es necesario mezclarlo con un 2

% de aceite.

Queroseno Utilizado en motores de aviación.

Gasóleo 10 300 kcal/kg Empleado en motores Diesel y calefacciones.

Fuelóleo 9 900 kcal/kg Se utiliza en centrales térmicas en sustitución del carbón. Aceites 9 800 kcal/kg No se emplean como fuente de energía, sino para el

engrasado de piezas móviles.

Ceras (parafinas, 9 500 kcal/kg Usos industriales. vaselinas)

Alquitrán 9 200 kcal/kg Pavimentos de carreteras e impermeabilizante en terrazas, tejados, etcétera.

(15)

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETRÓLEO

• Vertidos en el transporte

• Emisión de gases (CO, CO₂, NOx) • Emisión de partículas sólidas

• Soluciones:

– Gasolina sin plomo – Gasóleos sin azufre

– Sustitución de instalaciones de fuelóleo y gasóleo por gas natural VÍDEO

Contaminación

atmosférica

Efecto invernadero

Lluvia ácida

(16)

(17)

(18)

(19)

GAS NATURAL

• _Origen:

parecido al petróleo, por lo que

generalmente está en una capa superior a él o

de forma independiente. VÍDEO

• _{Composición:}

– Metano 84%

– Etano y Propano

• _{Características:}

– Gran poder calorífico.

– Combustión limpia (no cenizas).

(20)

Gas Natural: obtención

Extracción en

yacimientos

Almacenamiento

en gasómetros Transporte

Gasoductos

Plantas de licuefacción

Buques metaneros

Plantas de regasificación

(21)

Gas Natural: aplicaciones

• Combustible doméstico

• Combustible industrial

• Centrales eléctricas de ciclo combinado

• Combustible en vehículos

(22)

Gas Natural: impacto ambiental

• Combustión: menor emisión de gases:

– 40 % menos CO

₂

que carbón

– 50 % menos NO

₂

que carbón

(23)

(24)

(25)

EL CARBÓN

Según su

procedencia

, se clasifican en:

 Carbón mineral: procede de la transformación de

grandes masas de vegetación.

 Carbones artificiales: fabricados o modificados por el hombre.

Carbón vegetal: se obtiene de la quema de madera. En desuso.

Carbón activo: se obtiene del carbón de turba tratado químicamente.

Carbón mineral

Antracita Hulla Lignito Turba

+ Carbono,+antiguo _{- Carbono,+reciente}

(26)

Tipos de carbones minerales

Tipo Antracita Hulla Lignito Turba Porcentaje de

carbono 95% 85% 75% 50%

Poder Calorífico aprox. (kcal/kg)

8000 7000 6000 2000

Procedencia Era Primaria Era Primaria Era Secundaria Muy Reciente

Características Carbonización _Completa Carbonización _Completa

Carbonización Incompleta. Produce cenizas

(27)

(28)

Aplicaciones según el tipo

• _Turba:

_{producción de abonos agrícolas,}

mal combustible.

• Lignito:

producción de energía eléctrica

en centrales térmicas

• _Hulla:

_{más común, producción de energía}

eléctrica

• _Antracita:

_{combustible doméstico e}

industrial, mejor de los carbones.

(29)

EXTRACCIÓN DEL CARBÓN

• Explotación en profundidad: mediante la excavación de galerías. Costosa.

(30)

(31)

(32)

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DE CENTRALES

TÉRMICAS DE CARBÓN

• Emisión de gases

• Emisión térmica:

(en sistemas de refrigeración en circuito abierto)

COMBUSTIÓN DE CARBÓN

EMISIONES DE:

•SOx (óxidos de azufre) •NOx (óxidos de nitrógeno •Metano

•CO₂ (dióxido de carbono)

(33)

NUEVAS TECNOLOGÍAS EN

CENTRALES TÉRMICAS

Encaminadas a

aumentar el rendimiento

desde 40 hasta 60 %

• Combustión en lecho fluido: mezcla del carbón molido con cal > rendimiento

< emisión de azufre

• Gasificación de carbón : inyección de O₂ o aire + vapor de agua a una masa de carbón gas combustible que posteriormente se quema

• Central de Ciclo combinado : > rendimiento

(34)

Central de ciclo combinado

• La energía térmica del combustible es transformada en electricidad mediante dos ciclos termodinámicos: el

correspondiente a una turbina de gas y el convencional de agua/turbina vapor.

• La turbina de gas consta de un compresor de aire, una

cámara de combustión y la cámara de expansión. • El compresor comprime el aire a alta presión para

mezclarlo posteriormente en la cámara de combustión con el gas. En esta cámara se produce la combustión del combustible en unas condiciones de temperatura y presión que permiten mejorar el rendimiento del

(35)

Central de ciclo combinado

• A continuación, los gases de combustión se conducen hasta la turbina de gas para su expansión. La energía se transforma, en energía mecánica de rotación que se

transmite a su eje. Parte de esta potencia es consumida en arrastrar el compresor y el resto mueve el generador eléctrico .

• Los gases de escape de la turbina de gas transfieren su energía a un fluido, que en este caso es el agua, que

circula por el interior de los tubos para su transformación en vapor de agua.

• A partir de este momento se pasa a un ciclo

convencional de vapor/agua.

(36)

Central de ciclo combinado

Turbina de gas

Obtenemos E. eléctrica

Gas

Vapor de agua

Turbina de vapor

(37)

(38)

ENERGÍA NUCLEAR: FISIÓN

• Recursos

: Uranio-235 y Plutonio-239

• Uranio

: sustancia metálica pesada y radiactiva

presente en el

mineral

de uranio

• Plutonio

: elemento metálico pesado y radiactivo

producido de forma

artificial

al absorber P-238

un neutrón

• Isótopos: Átomos que se diferencian en el número de neutrones. Son naturales o artificiales.

• 235U: Isótopo de Uranio.

(39)

CENTRALES NUCLEARES

• _Principio:

Ruptura del núcleo de Uranio emisión de

dos isótopos + liberación de 3 neutrones +

(40)

• _{TIPOS DE CENTRALES:}

– PWR:



Reactor de Agua a Presión



_{El agua a presión mueve la}

turbina.

– BWR:



Reactor de Agua en Ebullición



El vapor de agua a presión mueve

la turbina.

(41)

CENTRAL NUCLEAR

(42)

REACTOR NUCLEAR

Donde tiene lugar la reacción nuclear.

• Material:

235

U y

239

Pu.

• Moderador:

sustancia que disminuye la

velocidad de fisión producidos por la fisión,

para que continúe la reacción.

• Absorbedor:

Absorbe los neutrones y evita

la reacción en cadena explosiva.

• Fluido refrigerante:

agua, que se haya

fuera del reactor.

(43)

Circuito Primario

1) Agua del reactor va al generador de vapor. El agua refrigera el reactor y extrae el calor

2)En el generador de vapor, el agua cede su calor, al circuito secundario

3)El condensador transforma el vapor que pasa por la turbina en agua.

Agua Generador de _vapor

Circuito Secundario

Turbina Generador

Bomba

Circuito Terciario

Condensador _{Agua fría} Agua caliente

(44)

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DE

CENTRALES NUCLEARES

• Riesgo de grave peligro en caso de

accidente. Vídeo 1, Vídeo 2

• Tratamiento de residuos. Vídeo 1, Vídeo

(45)

(46)

(47)

(48)

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA

PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

La transformación de Energía Térmica en

Mecánica es el paso que más limita el

rendimiento de las instalaciones.

te fococalien

focofrío

T





1 

Rendimiento de

(49)

DIAGRAMA DE TRANSFORMACIONES

ENERGÉTICAS

Energía química del combustible 90% Energía Térmica del vapor 40% Energía Cinética de la turbina 40% Energía Eléctrica Del alternador

El rendimiento global de esta central térmica sería:

34 , 0 95 , 0 4 , 0 9 , 0 100 34 100 95 100 40 100 90      