TEMA 6 - ENERGÍA d e

Energías no renovables: carbón Petróleo, gas natural, energía Nuclear.

carbón

El carbón es un combustible fósil, de color negro, formado por la acumulación de vegetales. Es una de las principales fuentes de energía no renovable, dado el poder calorífico que almacena.

Formación del carbón

Se formó en el periodo carbonífero, cuando grandes extensiones del planeta estaban cubiertas por una vegetación muy abundante que crecía en pantanos. Al morir estas plantas, quedaban sumergidas y se descompoonían poco a poco. La materia vegetal perdía átomos de oxígeno e hidrógeno, con lo que quedaba un elevado porcentaje de carbono. Encima de las turberas se fueron depositando sedimentos, y con movimientos geológicos endurecieron los depósitos hasta formar el carbón.

Utilización del carbón

El carbón se utiliza en:

Centrales térmicas: producción de energía eléctrica.

Coquería: fabricación de hierro rojo.

Siderurgia: procedimientos y técnicas dedicadas a la elaboración de materiales férricos.

Uso doméstico: calefacción.

Ventajas

Las ventajas del carbón son que es una energía barata y con alto poder energético ya que con poco volumen de carbón se consigue mucha energía.

Incovenientes

Los incovenientes del carbón son que es bastante contaminante, y que las minas de las que se extraen ofrecen poca seguridad a los trabajadores, y los accidentes son habituales.

Petróleo 

Es una mezcla de hidrocarburos, es decir, de compuestos de hidrógeno y carbono. Surgue de la descomposición de infinidades de minúsculos animales y plantas marinas muerta tapadas por gruesas capas de sedimento, hace aproximadamente unos 200 millones de años. Los animales y plantas muertas, fueron hundidos por el peso de los sedimentos y esa presión, junto con el calor de la Tierra, los convirtió en petróleo. Lo más importante es que es un recurso natural finito.

Para conseguir petróleo se ha llegado a perforar rocas hasta más de 5.000 metros de profundidad en el medio de desiertos o sobre enormes plataformas que flotan sobre el mar.

importancia económica 

Es conocido con el nombre de 'oro negro' ya que su cotización en el mercado internacional es muy alta. En la actualidad, el barril de crudo ronda los u$s78. Esta cotización tan elevada se debe a la gran demanda de este producto ya que, este, cuenta con múltiples aplicaciones. Las industrias petroleras mueven millones de dolares por año.
Se realizan santas cruzadas por encontrarlo ya que a las cuencas petroleras explotadas se les está acabando el recurso. Y la pelea por el recurso es causal de enfrentamientos armados.

Explotación

Para la búsqueda, extracción y tratamiento se requiere una gran mano de obra especializada. Durante la exploración del territorio para verificar la existencia del recurso se requieren geólogos, arqueólogos, mátematicos, ingenieros. En la etapa de extracción especialistas en la contrucción de las bombas de extracción o plataformas petroleras. Y finalmente en el tratamiento ingenieros químicos. Su extracción es realizada tanto en el continente como en plataformas contientales.

gas natural 

El gas natural constituye una importante fuente de energía fósil liberada por su combustión. Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos ligeros que se extrae, bien de yacimientos independientes (gas libre), bien junto a yacimientos petrolíferos o de carbón (gas asociado a otros hidrocarburos y gases). 1

De similar composición, el biogás se genera por digestión anaeróbica de desechos orgánicos, destacando los siguientes procesos: depuradoras de aguas residuales (estación depuradora de aguas residuales), vertederos, plantas de procesado de residuos y desechos de animales (SANDACH [Subproductos de origen Animal No Destinados A Consumo Humano]).

Como fuentes adicionales de este recurso natural, se están investigando los yacimientos de hidratos de metano, que podrían suponer una reserva energética superior a las actuales de gas natural.

energía nuclear 

La energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado, el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, energía térmica y energía mecánica a partir de reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos.1 Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.

Estas reacciones se dan en los núcleos atómicos de algunos isótopos de ciertos elementos químicos (radioisótopos), siendo la más conocida la fisión del uranio-235 (235U), con la que funcionan los reactores nucleares, y la más habitual en la naturaleza, en el interior de las estrellas, la fusión del par deuterio-tritio (2H-3H). Sin embargo, para producir este tipo de energía aprovechando reacciones nucleares pueden ser utilizados muchos otros isótopos de varios elementos químicos

Ventajas

La energía nuclear de fisión tiene como principal ventaja que no utiliza combustibles fósiles, por lo que no emite gases de efecto invernadero. Esto es importante debido al Protocolo de Kyoto, que obliga a pagar una tasa por cada tonelada de CO2 emitido. Además, genera gran cantidad de energía consumiendo muy poco combustible y las reservas de combustible nuclear son suficientes para abastecer a todo el planeta durante más de 100 años.

Desventajas

Además de producir una gran cantidad de energía eléctrica, también produce residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados y controlados durante largo tiempo. Las emisiones contaminantes indirectas derivadas de la construcción de las centrales nucleares, de la fabricación del combustible y de la gestión posterior de los residuos radiactivos son muy peligrosas y podrían llegar a tener una gran repercusión en el medio ambiente y en los seres vivos si son liberados o vertidos a la atmósfera, llegando incluso a producir la muerte, y condenar a las generaciones venideras con mutaciones.

Estos residuos tardan siglos en descomponerse y por lo que su almacenamiento debe asegurar protección y que no contaminen durante todo este tiempo. Uno de los procedimientos más utilizados es su almacenamiento en contenedores cerámicos, pero ahora se está proponiendo su almacenamiento en cuevas profundas, los llamados almacenamientos geológicos profundos (AGP) donde el objetivo final es que queden enterrados con seguridad durante varios miles de años aunque esto no puede garantizarse.

Los residuos más peligrosos generados en la fisión nuclear son las barras de combustible, en las que se generan isótopos que pueden permanecer radiactivos a lo largo de miles de años como el curio, el neptunio o el americio. También se generan residuos de alta actividad que deben ser vigilados, pero que duran pocos años y pueden ser controlados.

Otra gran preocupación es que roben estos residuos y los utilicen como combustible para bombas atómicas o armas nucleares, ya que en sus inicios la energía nuclear se utilizó para fines bélicos. Por eso estas instalaciones poseen niveles de seguridad más elevados que el resto de instalaciones industriales.

Energía eléctrica: Generación Transporte 

y Distribución

La energía eléctrica apenas existe libre en la Naturaleza de manera aprovechable. El ejemplo más relevante y habitual de esta manifestación son las tormentas eléctricas. La electricidad tampoco tiene una utilidad biológica directa para el ser humano, salvo en aplicaciones muy singulares, como pudiera ser el uso de corrientes en medicina, resultando en cambio normalmente desagradable e incluso peligrosa, según las circunstancias. Sin embargo es una de las más utilizadas, una vez aplicada a procesos y aparatos de la más diversa naturaleza, debido fundamentalmente a su limpieza y a la facilidad con la que se la genera, transporta y convierte en otras formas de energía. Para contrarrestar todas estas virtudes hay que reseñar la dificultad que presenta su almacenamiento directo en los aparatos llamados acumuladores.

La generación de energía eléctrica se lleva a cabo mediante técnicas muy diferentes. Las que suministran las mayores cantidades y potencias de electricidad aprovechan un movimiento rotatorio para generar corriente continua en una dinamo o corriente alterna en un alternador. El movimiento rotatorio resulta a su vez de una fuente de energía mecánica directa, como puede ser la corriente de un salto de agua o la producida por el viento, o de un ciclo termodinámico. En este último caso se calienta un fluido, al que se hace recorrer un circuito en el que mueve un motor o una turbina. El calor de este proceso se obtiene mediante la quema de combustibles fósiles, reacciones nucleares y otros procesos.

La generación de energía eléctrica es una actividad humana básica, ya que está directamente relacionada con los requerimientos actuales del hombre. Todas la formas de utilización de las fuentes de energía, tanto las habituales como las denominadas alternativas o no convencionales, agreden en mayor o menor medida el ambiente, siendo de todos modos la energía eléctrica una de las que causan menor impacto.

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TRANSPORTE:

La tecnología de transporte de electricidad lleva la energía eléctrica desde los puntos de generación a los puntos de distribución. Para evitar las pérdidas, dicho transporte se realiza a alta o muy alta tensión, entre 220 y 500 kV.

Debido a la liberalización del sector eléctrico en España, las actividades de generación, transporte y distribución de la energía eléctrica deben realizarse por compañías independientes.

En España, casi la totalidad de la red de transporte está en manos de Red Eléctrica puesto que el mercado de transporte no es rentable para la entrada de otras compañías.

DISTRIBUCIÓN:

La Red de Distribución de la Energía Eléctrica o Sistema de Distribución de Energía Eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico cuya función es el suministro de energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios finales (medidor del cliente). Se lleva a cabo por los Operadores del Sistema de Distribución (Distribution System Operator o DSO en inglés).

Los elementos que conforman la red o sistema de distribución son los siguientes:

Subestación de Distribución de casitas: conjunto de elementos (transformadores, interruptores, seccionadores, etc.) cuya función es reducir los niveles de alta tensión de las líneas de transmisión (o subtransmisión) hasta niveles de media tensión para su ramificación en múltiples salidas.

Circuito Primario.

Circuito Secundario.

La distribución de la energía eléctrica desde las subestaciones de transformación de la red de transporte se realiza en dos etapas.

La primera está constituida por la red de reparto, que, partiendo de las subestaciones de transformación, reparte la energía, normalmente mediante anillos que rodean los grandes centros de consumo, hasta llegar a las estaciones transformadoras de distribución. Las tensiones utilizadas están comprendidas entre 25 y 132 kV. Intercaladas en estos anillos están las estaciones transformadoras de distribución, encargadas de reducir la tensión desde el nivel de reparto al de distribución en media tensión.

La segunda etapa la constituye la red de distribución propiamente dicha, con tensiones de funcionamiento de 3 a 30 kV y con una característica muy radial. Esta red cubre la superficie de los grandes centros de consumo (población, gran industria, etc.), uniendo las estaciones transformadoras de distribución con los centros de transformación, que son la última etapa del suministro en media tensión, ya que las tensiones a la salida de estos centros es de baja tensión (125/220 ó 220/380 V[1] ).

La líneas que forman la red de distribución se operan de forma radial, sin que formen mallas, al contrario que las redes de transporte y de reparto. Cuando existe una avería, un dispositivo de protección situado al principio de cada red lo detecta y abre el interruptor que alimenta esta red.

La localización de averías se hace por el método de “prueba y error”, dividiendo la red que tiene la avería en dos mitades y energizando una de ellas; a medida que se acota la zona con avería, se devuelve el suministro al resto de la red. Esto ocasiona que en el transcurso de localización se pueden producir varias interrupciones a un mismo usuario de la red.