“Tipos de energía en el mundo”

1. Fuentes primarias de la energía.

Como hemos podido comprobar, a lo largo de los siglos la humanidad ha utilizado los diferentes recursos energéticos existentes en la naturaleza. Bien en forma de energía de la biomasa, presente en combustibles de origen vegetal o en la fuerza de los animales, o en forma de energía de los vientos o las corrientes. En cualquier caso el origen común podemos identificarlo en la energía proveniente del Sol, un auténtico reactor nuclear de fusión por confinamiento gravitatorio que a millones de kilómetros de distancia de la tierra actúa de motor del clima y de la fotosíntesis, sustento de la vida en el planeta. 

Cuando, en siglos después, el hombre empezó a explotar los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) no hizo otra cosa que seguir utilizando esta energía solar acumulada por los ecosistemas de un pasado remoto, hace millones de años. En tiempos recientes, con el descubrimiento de la energía nuclear, el hombre ha sido capaz por primera vez de generar y utilizar una fuente de energía completamente independiente del Sol. Sin embargo, la mayor parte de la energía primaria utilizada en la actualidad (2000) en el mundo sigue proviniendo, en última instancia, del Sol: un 93% (88% de los combustibles fósiles más un 5% de fuentes renovables), frente a un 7% proveniente de la energía nuclear y de energías renovables como la geotérmica y la mareomotriz que son ajenas al sol.

Como ya hemos señalado las fuentes primarias de energía son aquellas que son de uso directo o bien se emplean para generar electricidad. El criterio básico que se ha establecido para su clasificación es el de su finitud.

Así se distinguen dos tipos fundamentales:

Energías no renovables.

Energías renovables.

Las primeras son finitas porque su consumo disminuye las existencias disponibles. Las segundas tienen su origen en el flujo continuo de la energía del Sol y se disipan a través de los ciclos naturales. Su uso es por tanto ilimitado. Entre las primeras se distinguen los combustibles fósiles y los nucleares. Las renovables incluyen todas las restantes.

La distribución del consumo de energía primaria en el mundo en el año 2000 fue la siguiente (Fuente: Informe BP):

34,6% petróleo.

21,6% carbón.

21,4% gas natural. 

11,3% biomasa tradicional.

6,6% nuclear.

2,3% energía hidroeléctrica.

2,1% las nuevas energías renovables.

Hay muchos tipos de energía como los son:

1.1. Los combustibles fósiles.

1.1.1. El carbón.

1.1.2. El petróleo y el gas natural.

1.2. La energía nuclear.

1.2.1. La fisión.

1.2.2. La fusión.

1.3. Las energías renovables.

1.3.1. Solar.

1.3.2. Eólica.

1.3.3. Hidráulica.

1.3.4. Biomasa.

1.3.5. Marina.

1.3.6. Geotérmica.

2. Las fuentes secundarias de energía.

2.1. La energía eléctrica.

2.2. El hidrógeno.

Nuestros proyectos están dirigido a las energías renovables entre ellas la Solar, Eólica y Geotérmica.

1.3.1. La energía solar.

La energía solar es la energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión. Llega a la tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. La cantidad de energía que se recibe del sol anualmente se estima en 1,49·108 KWh. Se trata de una energía limpia, que utiliza una fuente, o combustible, inagotable y que no cuesta. Sin embargo el problema en relación a esta forma de energía radica en como poder aprovecharla de forma eficiente.

Dos son las direcciones actualmente utilizadas: conversión eléctrica y conversión térmica. Ambas dan lugar a los dos tipos de aprovechamiento hoy existentes:

Energía solar fotovoltaica.

Energía solar térmica.

La energía solar como fuente de energía presenta ciertas ventajas e inconvenientes en función de las cuales llegará a asentarse de manera más regular. Entre las ventajas destacamos la elevada calidad energética, el nulo impacto ecológico y su carácter inagotable a escala humana. Por otra parte, la forma semialeatoria en la que la tenemos disponible (sometida a ciclos de día-noche y estacionales), su forma dispersa de llegar a la tierra y que al no poderse almacenar de forma directa requiere una transformación energética, restringen moderadamente su uso.

La energía solar fotovoltaica es un tipo de energía solar renovable basada en la aplicación del llamado efecto fotovoltaico, que se produce al incidir la luz sobre unos materiales denominados semiconductores, de tal modo que se genera un flujo de electrones en el interior del material, y en condiciones adecuadas, una diferencia de potencial que puede ser aprovechada. Como el resto de las energías renovables se caracteriza por presentar un impacto ambiental muy limitado y por ser inagotable a escala humana. Como ventajas adicionales presenta una elevada calidad energética y una ausencia total de ruidos en los procesos energéticos. Debido a su sencillez, fiabilidad y operatividad, la energía solar fotovoltaica se emplea comercialmente para la generación eléctrica en el mismo lugar de la demanda, satisfaciendo pequeños consumos. Además, tiene la ventaja de no necesitar ningún suministros exterior ni la presencia de otro tipo de recursos.

Atendiendo a sus aplicaciones actuales, podemos dividir este tipo de energía en tres grandes grupos:

Aplicaciones tradicionales, como el suministro eléctrico en emplazamientos de difícil acceso para la red eléctrica convencional o con áreas de difícil abastecimiento eléctrico: electrificación de viviendas o explotaciones rurales o suministro de diferentes sistemas de telecomunicaciones, señalización...

Aplicaciones conectadas a la red: centrales de potencia o centrales fotovoltaicas y pequeñas instalaciones asociadas a consumidores domésticos o industrias.

Aplicaciones singulares, dedicadas a la alimentación energética de objetos particulares, y que abarcaría desde los satélites artificiales a las pequeñas aplicaciones de objetos de bolsillo.

La energía solar térmica se basa en el efecto térmico producido por la luz solar. La naturaleza de la energía solar hace posible que el hombre la utilice directamente mediante diferentes dispositivos artificiales que concentran los rayos solares y transfieren la energía a los fluidos que le interesan.

Se distinguen tres clases en función del nivel de temperatura alcanzado:

Baja: (T < 100 º C).

Media: (100 º C < T < 400º C).

Alta: (T > 400º C).

Existe otra clasificación equivalente a la anterior, en función de la necesidad de seguimiento y concentración del sol en el colector:

Sin seguimiento y pequeña concentración (baja temperatura).

Con seguimiento continuo del sol en uno de los ejes y concentración de la energía solar en un eje (media temperatura).

Con seguimiento en dos ejes y foco puntual (alta temperatura).

En el primer caso, los que emplean fluidos de baja temperatura, los colectores empleados son de placa plana, seguidos de tubos de vacío y colectores de baja concentración. Para las aplicaciones de media temperatura, se emplean colectores cilindro parabólicos. Y para la alta temperatura, discos parabólicos o centrales de torre con helióstatos.

Hay que hacer constar que la principal aplicación de la energía solar térmica de media y alta temperatura es la producción de vapor que se emplea en diferentes fines, fundamentalmente la producción de energía eléctrica de modo similar a las centrales convencionales.

Las aplicaciones de los sistemas de baja temperatura son la producción de agua caliente sanitaria.

Por último existe una variedad de la energía solar térmica de baja temperatura, consistente en su aprovechamiento pasivo. Consiste éste en introducir modificaciones en su diseño y los materiales empleados, para que se convierta en un instrumento de captación, acumulación y distribución de energía.

1.3.2. Eólica.

El viento es consecuencia de la radiación solar. Las diferencias de insolación entre los distintos puntos de la tierra generan diferentes áreas térmicas y los desequilibrios producen diferencia de densidad en las masas de aire que se traducen en diferencias de presión.

Como todo gas, por tanto también el aire, se mueve desde las zonas de alta presión a las de baja presión y esto provoca el desplazamiento que origina el viento (aire en movimiento). Sin embargo, es el conjunto de las fuerzas (fuerza ejercida por las diferencias de presión, fuerza gravitacional, de rozamiento o de fricción, de coriolis) que intervienen en las masas de aire lo que determina su circulación en la atmósfera, que es de dos tipos:

Circulación planetaria: es debida a la incidencia de los rayos del sol sobre la tierra y al efecto de rotación de esta, teniendo en cuenta también el movimiento de translación y la presencia de las masas continentales y oceánicas.

Circulación a pequeña escala: es la producida por la orografía del terreno, que puede alterar el movimiento en las capas bajas de la atmósfera.

En síntesis, los factores que determinan los vientos de un punto determinado pueden resumirse en: situación geográfica, características climáticas locales, estructura topográfica de la zona, irregularidades puntuales del suelo, altura sobre el nivel del suelo.

De la energía solar que llega a la tierra, aproximadamente el 2% se convierte en energía eólica, un 35% de esta se disipa en la capa inferior de la atmósfera, y se considera que solo un 10% del total de energía eólica es aprovechable. Sin embargo estos datos son optimistas para la energía eólica, pues ese, aparentemente, pequeño porcentaje supone un potencial energético de 1,3·1011 Kw. que equivale a 20 veces la producción mundial de energía.

1.3.6. Geotérmica.

Se denomina energía geotérmica a aquella derivada del calor almacenado en el interior de la tierra. Este calor se produce, principalmente por la desintegración espontánea, natural y continua de los isótopos radioactivos que existen en muy pequeña proporción en todas las rocas naturales.

En el núcleo de la tierra el nivel térmico es muy superior al de la superficie. En él se pueden alcanzar temperaturas de hasta 4000ºc , disminuyendo a medida que se asciende hacia la superficie. Se denomina gradiente térmico a la variación de la temperatura con la profundidad, siendo el valor medio normal 3ºc por cada 100 metros. La diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie da lugar a un flujo de calor transfiriéndose la energía térmica por conducción. Las temperaturas que se alcanzan en el interior de la Tierra justifican el interés por utilizar su energía térmica, Sin embargo, el bajo flujo de calor, debido a la baja conductividad de sus materiales, hace que sea muy difícil su aprovechamiento. Por otra parte, hay zonas donde se producen anomalías geotérmicas que dan lugar a un gradiente de temperatura superior al habitual y constituyen una excepción; estas reciben el nombre de yacimientos geotérmicos (generalmente son zonas volcánicas. 

La forma de extraer la energía térmica del yacimiento es por medio de un fluido que pueda circular por las proximidades del mismo, calentándose, y que después pueda alcanzar la superficie donde se aprovechara su energía térmica. Sus aplicaciones dependerán del estado en que se encuentre el fluido, vapor o mezcla de ambas fases. Según el yacimiento, fluido formara parte de él o será inyectado artificialmente. De este modo podemos clasificar los sistemas de obtención de energía geotérmica según las diferentes posibilidades de yacimientos:

Sistemas hidrotérmicos.

Sistemas geopresurizados.

Sistemas de roca caliente.

Sistemas hidrotérmicos: Tienen en su interior el fluido portador de calor (agua procedente de la lluvia o deshielos), pudiendo encontrarse este en estado liquido o gaseoso en función del calor y/o presión del yacimiento. Estos son los únicos que se encuentran en etapa comercial de los tres que se exponen.

Sistemas geopresurizados: Son similares a los anteriores con la salvedad de que se encuentran a mayor profundidad. Este tipo de sistemas presentan una serie de inconvenientes que dificultan la explotación y el desarrollo de una tecnología apta para su uso, como son: su difícil acceso, alto grado de minerales disueltos y su bajo nivel térmico. Por otra parte, también ofrece la ventaja de una variedad de energías diferentes de manera simultanea: energía de presión del agua, energía térmica del agua y el gas natural.

Sistemas de roca caliente: Están hechos por formaciones rocosas impermeables que tienen una temperatura elevada (150-300ºC) sin que exista en su interior ningún fluido que las recorra. Aunque estos sistemas tienen un alto potencial térmico, la profundidad a la que se encuentran y el carácter impermeable de la roca dificultan su aprovechamiento, y aun se encuentra en vías de desarrollo.