Energía La energía se define como la capacidad de realizar trabajo, de producir movimiento, de generar cambio. Es inherente a todos los sistemas físicos, y la vida en todas sus formas, se basa en la conversión, uso, almacenamiento y transferencia de energía. Puede presentarse como energía potencial (energía almacenada o como energía cin!tica (energía (energía en acción, acción, siendo siendo estas estas dos formas formas intercon interconvert vertíble íbles, s, es decir, decir, la energía energía poten potencia ciall libera liberada da se convie convierte rte en energ energía ía cin!ti cin!tica ca,, y !sta !sta cuando cuando se acumul acumula a se transfor transforma ma en energía energía potencial. potencial. La energía energía no puede puede ser creada creada ni destruida destruida,, sólo transformada de una forma en otra (Primera Ley de la "ermodin#mica. $eg%n su origen puede ser& •
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Energía 'uímica& es la contenida en los compuestos 'uímicos y 'ue a trav!s de distintos procesos, susceptible de ser liberada. Energía nuclear& contenida en los n%cleos atómicos y liberada a trav!s de los procesos de fisión y fusión nuclear. Es tambi!n llamada energía atómica. Energía el!ctrica& es la 'ue se manifiesta como resultado del flujo de electrones a lo largo de un conductor. Energía mec#nica& es la producida por la materia en movimiento. Energí rgía rad radiante& te& electromagn!tica.
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Estas formas son interconvertibles, y son ejemplo de ello la conversión de& •
Energía nuclear en energía el!ctrica, producida en las centrales nucleares.
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Energía 'uímica en energía mec#nica, producida en motores de combustión.
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Energía el!ctrica en energía radiante (luz y calor, producida en las l#mparas.
El ser humano ha desarrollado, a trav!s de su historia, sistemas de vida en los 'ue adem#s de la energía energía necesari necesaria a para su subsiste subsistencia ncia biológic biológica a (aliment (alimento o consume consume energía energía para manten mantener er y desa desarro rrolla llarr sus sistem sistemas as cultu cultural rales es y satis satisfa facer cer así así nece necesid sidad ades es etra etra alimenta alimentarias rias (viviend (vivienda, a, transpo transporte, rte, bienes bienes y servicio servicios,... s,.... . Para ello la humanida humanidad d ha recurrido al uso de distintas fuentes energ!ticas) en un principio fue el fuego, la energía solar, la energía animal, la energía eólica (viento, la hidr#ulica (agua... y en el %ltimo siglo la energía de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón y la nuclear. La *evolución +ndustrial (siglo + fue el inicio de una serie de cambios tecnológicos, econ económ ómic icos os y soci social ales es 'ue 'ue conc conclu luye yero ron n en la cons consol olid idac ació ión n de un mode modelo lo de
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subsistencia, a%n vigente, sustentado energ!ticamente en el uso de los combustibles fósiles, cuyas fuentes son recursos naturales no renovables (limitados en el tiempo. -ctualmente -ctualmente el /0 del consumo consumo mundial de de energía proviene de de ellos, y el el 1/ 0 restante restante se reparte en energía hidroel!ctrica (2340 y energía nuclear (250. El aumento de la población mundial y su efecto sobre el comportamiento de los modelos de producción y consumo de bienes y servicios, han provocado un marcado incremento en el consumo energ!tico. Los viejos modelos energ!ticos energ!ticos (combustibles (combustibles fósiles eran medianamente medianamente aptos aptos cuando el 6mundo era m#s chico7 (menor población mundial, menor consumo) el mundo de hoy necesita nuevas estrategias energ!ticas, energías m#s 6limpias7, m#s eficientes y m#s diversas. Estas nuevas formas est#n incluidas en las llamadas energías alternativas& •
Energía $olar& aprovechable en su forma t!rmica (calor y fotovoltaica (electricidad. (electricidad.
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Energía Eólica& aprovechable transform#ndola en energía el!ctrica y 8o mec#nica.
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Energía 9eot!rmica& aprovechable en forma t!rmica, el!ctrica y mec#nica.
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Energía de :iomasa& generando adecuadamente 6biog#s7.
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Energía de ;areas& aplicada a generadores el!ctricos
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Energía
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1.- Energía Química. La energía 'uímica es el potencial de una sustancia 'uímica para eperimentar una transformación a trav!s de una reacción 'uímica o, de transformarse en otras sustancias 'uímicas. >ormar o romper enlaces 'uímicos implica energía. Esta energía puede ser absorbida o evolucionar desde un sistema 'uímico. ?uando uno de estos lazos se rompe, ocurre una reacción 'uímica y es cuando se usa energía 'uímica. El lazo es liberado y es reusado ya sea en forma de nuevos lazos con otros #tomos o se libera en forma de calor. @no no puede ver o tocar la energía 'uímica, pero puedes ver cu#ndo es liberada a la hora 'ue ocurre la reacción. @n gran ejemplo de energía 'uímica es cuando un tubo de dinamita eplota. La mol!cula de "A" es convertida en agua, dióido de carbono y monóido de carbono. ;uchos lazos de rompen, y la energía 'ue mantenía estos lazos unidos provee la energía necesaria para crear los nuevos lazos. "oda la energía 'ue sobra es lo 'ue vemos en forma de eplosión.
1.1 Energía química potencial La energía 'uímica potencial es una forma de energía potencial relacionada con la disposición estructural de los #tomos o las mol!culas. Esta disposición puede ser resultado de los enlaces 'uímicos entre las mol!culas . La energía 'uímica de una sustancia puede ser transformada en otras formas de energía por reacción 'uímica. El t!rmino similar de potencial 'uímico se utiliza para indicar el potencial de una sustancia de eperimentar un cambio de configuración, en la forma de r ea cc ió n ' uí mi ca , t ra ns po rt e e sp ac i al , i nt er c am bi o d e p ar t íc ul a c on u n reservorio. - c on ti nu ac ió n un os cu an to s ej em pl os de en er gí a 'u ím ic a&
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Energía nuclear. En las reacciones nucleares de fisión o fusión se g en er a n a lt er ac io ne s ' uí mi ca s e n l os #tomos ' ue s e t ra ns fo rm an e n energía 'uímica. La combustión de un combustible. @n ejemplo de este caso lo tenemos al 'uemar un combustible y obtener energía t!rmica en for ma de calor. La digestión por parte de un organismo vivo. Los alimentos, a trav!s d e d et er mi na da s r ea cc io ne s e n e l e st óm ag o s e c on v ie rt en e n e ne rg ía 'uímica para el organismo. La fotosíntesis. Las plantas verdes obtienen ener gía tr ansf orm ando la energía solar en energía 'uímica en la fotosíntesis, la energía el!ctrica se puede convertir en energía 'uímica a trav!s de reacciones electro'uímicas.
Transformaciones de Energía 3B La energía 'uímica se transforma en energía el!ctrica utilizando una pila (como ya hemos comentado anteriormente, durante este proceso, cuando se produce el calentamiento de la pila, decimos 'ue hay p!rdidas de calor. 1B La energía 'uímica se transforma en energía t!rmica por medio de calderas de combustión, incluso cuando 'uemamos le=a. CB La energía el!ctrica se puede transformar en energía mec#nica mediante el calentamiento del motor, en este caso tambi!n se producen p!rdidas de calor. 5BLa energía el!ctrica se transforma en calor, un ejemplo cotidiano son las placas de calor o bombas de calor. 4B Energía mec#nica a energía el!ctrica. DB - partir de la energía hidr#ulica y eólica obtenemos energía mec#nica. B 9racias a la energía solar obtenemos energía el!ctrica. B Energía nuclear se transforma en las centrales nucleares en energía t!rmica.
2.- F.E.M
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?uando un voltaje es generado por una batería, o por la fuerza magn!tica de acuerdo con la ley de >araday, este voltaje generado, se le llama tradicionalmente 6fuerza electromotriz7 o fem. La fem representa la energía por unidad de carga (voltaje, generada por un mecanismo y disponible para su uso. Ao es una 6fuerza7, el termino fem se conserva por razones históricas. Es %til distinguir estos voltajes generados de los cambios de voltaje 'ue ocurren en un circuito, como resultado de una disipación de energía, como por ejemplo en una resistencia.
2.1 FEM Inducida. La fuerza magn!tica ejercida sobre las cargas de un conductor en movimiento, genera un voltaje (una fem inducida. El voltaje generado, puede considerarse 'ue es el trabajo realizado por unidad de carga. Este caso de fem inducida es una de las muchas situaciones donde la fem generada esta descrita por la ley de >araday.
3.- Pilas !aterías. Pila el"ctrica. Fispositivo 'ue convierte la energía 'uímica en el!ctrica. "odas las pilas contienen un electrolito ('ue puede ser lí'uido, solido o en pasta, un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrolito es un conductor iónico. @na de los electrodos produce electrones y el otro los recibe.
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-l conectar los electrodos al aparato 'ue hay 'ue alimentar, llamado carga, se genera una corriente el!ctrica. Las pilas en las 'ue el producto 'uímico no puede volver a su forma original, una vez 'ue la energía ha sido convertida (es decir, se han descargado, se llaman pilas primarias o voltaicas. Las pilas en las 'ue el producto 'uímico puede ser reconstituido pasando una corriente el!ctrica a trav!s de el en dirección opuesta a la operación normal de la pila, se llaman pilas secundarias o acumuladores.
3.1.- Pilas primarias. >undamentalmente eisten tres tipos& •
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GincBcarbono o Leclanche& son las pilas m#s baratas y comunes, pero de muy baja capacidad. -dem#s se comportan mal a bajas temperaturas, no siendo capaces de suministrar corrientes elevadas. ?loruro de GincBcarbono& $u precio es intermedio, se comportan bien a baja temperatura y suministran intensidades elevadas, aun'ue siguen teniendo una capacidad baja. -lcalinas& este tipo de pila ofrece duración y potencia, pero a costa de utilizar mercurio. -un'ue el contenido toico por unidad es menor 'ue en las pilas de botón, es suficiente, para contaminar 34,/// litros de agua, m#s de la 'ue bebe una persona durante toda su vida. Pilas verdes& los fabricantes est#n comenzando a sacar al mercado un nuevo tipo de pilas, conocidas como verdes, ecológicas o biopilas.
3.1.1.- Pilas de alta densidad de energía# •
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Litio& En general se venden de CH8celda, su vida es muy larga de 3/ a 1/ a=os, y se comportan muy bien en temperaturas etremas. $u corriente de descarga es baja y su precio muy elevado. ;ercurio& en desuso por problemas ambientales. $ustituidas por& Iido de Plata& son las típicas pilas de botón actuales de 3.4H. Pilas $alinas& son las primeras 'ue aparecieron. "ienen menos duración y potencia pero su contenido toico es muy bajo. Podemos desecharlas en la basura.
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Pilas de :otón& una pila muy utilizada es la pila de cincBoido de mercurio, conocida normalmente como pila de mercurio. Puede tener forma de disco pe'ue=o y se utiliza en audífonos, y relojes de pulsera el!ctricos.
3.2 Pilas secundarias. $cumuladores. "res son los par#metros m#s importantes 'ue definen un acumulador.
La capacidad Es la cantidad de energía 'ue es capaz de acumular y por consiguiente, de restituir. $e epresa en -mperiosBhoras y su símbolo es -h. La capacidad varía en función de la tecnología con 'ue se fabri'ue el acumulador, desde algunas decenas de m-h para los acumuladores de botón de AiB?d a m#s de 5/// -h para los de plomo. La capacidad de un acumulador se ve afectada por los siguientes factores& La capacidad restituida por un acumulador no es constante, pues depende de las condiciones de descarga, si la temperatura es baja, la capacidad disminuye. Lo mismo si la demanda de corriente es elevada. Para una misma tecnología la capacidad de un elemento es proporcional a su volumen.
La tensión Haría en función de la tecnología, y se conoce como tensión nominal y es la tensión media del acumulador en fase de descarga y en funcionamiento. Este valor varia, disminuyendo a lo largo del tiempo de utilización, dependiendo de cada tecnología. Las variaciones de esta tensión son debidas en parte a la resistencia interna.
La resistencia interna Es una característica 'ue penaliza al acumulador. Por ella se provoca la caída de tensión en el acumulador cuando aumenta la corriente consumida. Es debida, en parte, a las coneiones internas, a la inercia de la reacción 'uímica y a los elementos de protección 'ue se sit%an en el interior del acumulador.
C.1.3.B -cumuladores. -cumulador plomoBacido. Es el tipo de acumulador recargable m#s com%n por su buena relación de desempe=oB costo aun'ue es la de menor densidad de energía por peso y volumen. El tipo de
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acumulador m#s usado en el presente, dado su bajo costo, es la batería de plomo y #cido sulf%rico con electrolito lí'uido. En ella, los dos electrodos est#n hechos de plomo y el electrolito es una solución de agua destilada y #cido sulf%rico. ?uando la batería est# cargada, el electrodo positivo tiene un depósito de dióido de plomo y el negativo es plomo. -l descargarse, la reacción 'uímica 'ue toma lugar hace 'ue, tanto la placa positiva como la negativa, tengan un depósito de sulfato de plomo. La >iguras 4.3 y 4.1 ilustran estos dos estados.
?omo el proceso 'uímico libera gases (hidrógeno y oígeno se necesita 'ue el conjunto tenga ventilación al eterior. El dise=o de las tapas de ventilación permite la evacuación de estos gases, restringiendo al m#imo la posibilidad de un derrame del electrolito. En una batería de PbB#cido el electrolito interviene en forma activa en el proceso electro'uímico, variando la proporción de #cido en la solución con el estado de carga del acumulador. ?uando la batería est# descargada, la cantidad de #cido en la solución disminuye. $i la batería est# cargada, la cantidad de #cido en la solución aumenta. Este mecanismo tiene una derivación pr#ctica& monitoreando la concentración del #cido se puede determinar el estado de carga de la batería. Este monitoreo se hace usando un densímetro. -cumulador
ue inventada en 3JJ por Ernst Kaldemar unger, inventor e ingeniero sueco. Es una batería robusta 'ue es tolerante al abuso, (sobrecarga, descarga profunda y cortocircuitos y puede tener muy larga vida. Es muy com%n utilizar esta batería en situaciones de copia de seguridad en las 'ue se puede cargar de forma continua y puede durar m#s de 1/ a=os. Es una batería recargable 'ue tiene oido de ní'uel +++.
Hentajas&
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>#cil fabricación -dmite sobrecargas repetidas, descargas totales e incluso cortocircuitos sin p!rdida significativa de capacidad.
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Fesventajas&
Ao contamina, no contiene metales pesados y el electrolito diluido se puede usar en aplicaciones agrícolas. ?ompuesta de elementos abundantes en la corteza de la tierra (hierro, ní'uel, potasio. >unciona en un mayor rango de temperaturas entre B5/M? a 5DM?.
"arda varias horas en cargarse y la descarga tambi!n es muy lenta. $olo posee una eficacia del D40 del 3//0 'ue tiene.
Acumulador Ion-Litio.
El trabajo con baterías de litio empezó en 3J31 pero fue a principios de la d!cada del / cuando las primeras baterías no recargables de litio fueron comercializadas. El litio es el m#s liviano de todos los materiales, posee el mayor potencial electro'uímico y es el mayor generador de energía. @sando litio met#lico como electrodo negativo las baterías recargables son capaces de proveer alto voltaje y ecelente capacidad, obteniendo así una gran densidad de energía. - causa de la inestabilidad inherente al metal N litio, especialmente durante su carga, las investigaciones se orientaron hacia la b%s'ueda de una batería de litio no met#lico usando iones de litio como dióido de litioBcobalto (Li?oI 1. En las baterías de +onBLitio el #nodo no est# formado por litio met#lico sino por otro material mucho m#s seguro, como por ejemplo, grafito, capaz de almacenar iones de Litio en una forma menos reactiva 'ue la del litio met#lico, sin un notable detrimento de su densidad energ!tica. %urante la descarga de una &atería de Ion-'itio. Los iones litio cambian espont#neamente del electrodo negativo al electrolito y de este al electrodo positivo. El electrolito permite el paso de iones pero no de electrones. -l mismo tiempo, los electrones fluyen espont#neamente del electrodo negativo al positivo a trav!s del %nico camino 'ue dejamos libre& a trav!s de nuestro circuito el!ctrico. - medida 'ue avanza la descarga, el potencial O de cada electrodo cambia, de forma 'ue su diferencia disminuye y cae por tanto el voltaje de la celda a medida 'ue sacamos carga el!ctrica de la batería.
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%urante la carga de una &atería de Ion-'itio. :ombeamos electrones en el electrodo negativo y los etraemos del positivo.
Hentajas& • • • • •
-lta densidad de energía Poco peso Ao necesitan de mantenimiento Ao presentan efecto memoria :aja descarga durante su almacenamiento
+nconvenientes& •
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*e'uiere un circuito de seguridad para mantener los límites de voltaje m#imo y mínimo. $e degradan con el tiempo. -lmacenar en lugares fríos al 5/0de su carga. ?apacidad de descarga moderada. Limitaciones en su transporte (compa=ías a!reas Precio superior a otras baterías. "ecnología en desarrollo.
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3.3.- (ue)as tecnologías en &aterías. 3.3.1.- (anodot. Los ingenieros de $toreFot han desarrollado un nuevo compuesto bioBorg#nico de nano cristales 'ue es el 'ue utilizan tanto en los electrodos (c#todo y #nodo, 'ue almacenan la energía de la batería, como en el electrolito, 'ue permite 'ue los iones fluyan entre un electrodo y otro. Las peculiares propiedades el!ctricas de esta sustancia, 'ue es a la 'ue han llamado Aanodot, son las 'ue permiten cargar la batería a una velocidad increíblemente mayor 'ue la 'ue estamos acostumbrados, mientras 'ue su velocidad de descarga es e'uivalente a la de las unidades de LiB+on 'ue usamos actualmente. Para 'ue esta innovación sea posible no solo es necesario modificar la estructura y la composición de las baterías, sino tambi!n el cargador. Es imprescindible utilizar un módulo de carga especial, capaz de suministrar la corriente necesaria a los
nanodotsQ. Itra importante ventaja de esta tecnología es 'ue, seg%n sus creadores, la naturaleza org#nica de este compuesto permite fabricarlo manteniendo su precio bajo control. R ahora vienen los inconvenientes. Los responsables de $toreFot han confirmado 'ue a%n tardar#n un a=o m#s en igualar la capacidad de las baterías actuales. Itra pega es el cargador, 'ue es mucho m#s voluminoso y el doble de caro 'ue uno normal, aun'ue tambi!n est#n trabajando para resolverlo. Es evidente 'ue si tenemos en cuenta el tiempo de desarrollo 'ue a%n les 'ueda y la necesidad de superar las pruebas de seguridad a las 'ue es sometida una tecnología como esta por los organismos oficiales antes de llegar al mercado, no nos 'ueda m#s remedio 'ue esperar. $eg%n $toreFot no podr#n iniciar la fabricación masiva de sus baterías hasta finales de 2*1+, y es posible 'ue se trate de una previsión optimista
3.3.2.- Tin ,nuclear &atteries un)eiled. +nvestigaciones dieron a conocer la 6batería nuclear7 'ue produce energía a partir de la degradación de isotopos. ?onforme una sustancia radioactiva se degrada, estas desprenden partículas cargadas las cuales al ser propiamente almacenadas puede producir una corriente el!ctrica. Las baterías nucleares han sido utilizadas para fines militares y aeroespaciales, pero son de tama=os muy grandes. La universidad de ;issouri afirma 'ue estas baterías acumulan millones de veces m#s de energía 'ue las baterías comunes oluciones 'iquidas. Las baterías nucleares son una atractiva propuesta para un sinfín de aplicaciones, puesto 'ue los isotopos 'ue son los encargados de brindar la energía proveen de una gran cantidad de corriente por largos periodos de tiempo.
?omo resultado, hemos visto aplicaciones en la industria aeroespacial, donde estas baterías son usadas para energizar los transbordadores 'ue se envían al espacio. $in embargo debido a sus grandes tama=os sus aplicaciones a'uí en la tierra son limitadas. El e'uipo de ;issouri liderado por ae Kan SnoT, usaron un semiconductor lí'uido para capturar y usar las partículas degradadas, desprendidas de los materiales radioactivos. La mayoría de las baterías nucleares usan semiconductores sólidos para cosechar las partículas, pero debido a la etrema cantidad de energía 'ue estas liberan, estos semiconductores se ver#n da=ados con el paso del tiempo. Esto significa 'ue, para construir una batería 'ue dure tanto tiempo como el isotopo dentro de ella, estas deben ser construidas m#s largas.
Las solución que resento el equio !ue incororar un semiconductor l"quido# en el cual las art"culas ueden asar a tra$%s de el sin ro$ocarle nin&'n da(o. ) est*n tra+a,ando ara miniaturiar estas +ater"as. -un'ue toda la idea radi'ue en el uso de materiales radioactivos, los aparatos son m#s seguros bajo condiciones de operación normal, siendo estas en contenedores de grandes tama=os. 6People hear the Kord 6nuclear7 and thinS of something very dangerous7 Fr. ae, líder del e'uipo ;issouri al ser entrevistado por la :?? AEK$.
/.- (ue)as tecnologías en fuentes de energía. /.1.- Energías reno)a&les. $e denominan fuentes de energías renovables las 'ue son de origen natural y pueden emplearse ilimitadamente, por dos razones& • •
$u suministro es abundante y pr#cticamente inagotable. Las materias primas de donde provienen esas energías, se pueden renovar, caracteriz#ndose por tener un bajo impacto ambiental.
;uchas de estas energías son inconsistentes (sol y viento y cuando se descubrieron los combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas y se desarrollaron las tecnologías para su utilización, se vio 'ue los barcos, el trasporte terrestre, las industrias, los sistemas de calefacción, etc., funcionaban de forma constante sin depender de la climatología. Lo 'ue no se sabía entonces es 'ue su uso se iba a generalizar de tal forma 'ue se presentarían problemas de escasez de esos combustibles, así como problemas ambientales producidos por sus residuos.
/.2.- Principales fuentes de energía reno)a&le. Las energías renovables se pueden clasificar de muchas maneras, pero actualmente se suele hacer sobre todo por su origen.
-sí tenemos& •
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Energía solar# Es la base de las dem#s energías. $in sol no eistiría vida. La energía solar, se utiliza para producir electricidad o para producir calor y frio. Energía e0lica# Es la energía procedente del viento, 'ue en la actualidad se emplea sobre todo para producir electricidad. Para ello se disponen par'ue eólicos con modernos molinos de viento, llamados aerogeneradores. "ambi!n se pueden colocar pe'ue=os molinos eólicos en casa. !iomasa# Es la energía 'ue lleva la materia org#nica y 'ue se puede liberar por combustión, fermentación, rotura celular, etc. Energía geot"rmica# $e aprovecha la energía almacenada en la corteza terrestre para climatizar viviendas y edificios, conservar alimentos, etc.
Energía hidráulica: La ener&"a de los saltos de a&ua ara roducir electricidad est* amliamente etendida or todo el mundo# /asta el unto que en la actualidad el 90 de la electricidad de ori&en limio# corresonde a dic/os saltos de a&ua.
Eisten tambi!n otras fuentes energ!ticas renovables tales como& •
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idrogeno# ?omo veremos m#s adelante, el hidrogeno es una fuente muy interesante de energía, y se est#n desarrollando las tecnologías m#s adecuadas para su aprovechamiento. Mareas# $on una fuente energ!tica muy conocida de energía, y se est#n desarrollando dispositivos para su mejor aprovechamiento. las de mares oc"anos# "ambi!n son una fuente energ!tica muy conocida, pero 'ue puede mejorarse su aprovechamiento con nuevas t!cnicas. Procesos at0micos de fusi0n# esta tecnología est# en estudio y probablemente no se pondr# en pr#ctica hasta dentro de 1/ a=os, en el mejor de los casos. $e trata de fusionar #tomo de hidrogeno, en cuya reacción se libera una cantidad enorme de energía, sin problemas de radiactividad como ocurre ahora con el uranio en las centrales nucleares.
/.2.1.- 'a !iomasa La :iomasa la podemos definir como cual'uier material de origen org#nico 'ue alacena energía utilizable. - su vez, la energía 'ue acumula la biomasa tiene su origen en el sol. @na de las directivas de la @nión Europea, destinada al tema de las energías renovables, define la biomasa como ,la fracci0n &iodegrada&le de los productos desec4o residuos de origen &iol0gico procedentes de acti)idades agrarias forestales así como de los residuos industriales municipales. @na de las formas de biomasa m#s utilizada por el hombre ha sido la 'uema de las partes secas y le=osas de los #rboles, el fuego, 'ue le ha dado energía para cocinar, calentarse, etc. E5pectati)as de la !iomasa.
En el sitio de internet de Irganización de las Aaciones @nidas para la -gricultura y la -limentación viene esta información sobres las epectativas de la biomasa como fuente de energía& 6Eisten diferentes procesos para producir bioenergía 'ue van desde el uso convencional de la biomasa a trav!s de la 'uema de le=a para generar energía para cocinar pasando por los procesos de producción masivos en donde los cultivos de az%car y almidón son convertidos en etanol, hasta tecnologías m#s avanzadas 'ue incluyen la gasificación de astillas de madera para la producción de combustible para el transporte. El proceso para producir combustible a partir de materiales de biomasa depender# de una serie de factores, incluyendo la materia prima utilizada, la tecnología de conversión aplicada y el vector energ!tico deseado7.
/.2.2.- 'a !iomasa como fuente de energía. La biomasa puede liberar energía de dos formas& 3. 6om&usti0n directa 'ue es cuando aplicamos calor a la madera o a hojas y ramas secas, por ejemplo, y se libera la energía 'ue contienen. La combustión directa se aplica a las biomasas de bajo contenido en humedad. 1. 6om&usti0n indirecta. Es el caso del mosto de uva, 'ue mediante la acción de levaduras, sus azucares se transforman en alcohol, 'ue a su vez se puede usar como fuente de energ!tica. ?omo vemos, la forma indirecta se aplica a biomasas con gran contenido en humedad.
Es importante decir 'ue, aun'ue el carbón, el petróleo y el gas provienen de residuos org#nicos vegetales y animales, no se consideran biomasas, ya 'ue para su formación se necesitaron millones de a=os. Ao son renovables. Presento algunos ejemplos de los distintos productos vegetales 'ue se pueden utilizar como biocombustibles. ?ultivos tradicionales como la soja, girasol y trigo. 'a so7a como &iocom&usti&le. La soja es una planta cultivada en todo el mundo 'ue se ha utilizado sobre todo en alimentación humana y como pienso para animales. Ellos son debido a 'ue el grano es muy rico en proteínas, aceites e hidratos de carbono. En la actualidad se emplea tambi!n para la obtención de biodiesel, hasta el punto de 'ue en algunos países es la principal fuente de biocombustibles. El trigo como &iocom&usti&le. La composición del grano de trigo es muy diferente del grano de soja. El grano de trigo es muy rico en hidratos de carbono, pobre en lípidos y un contenido en proteínas bastante aceptable. Por su composición, el grano de trigo es muy apropiado para la alimentación humana, por ello plantea problemas sociales su uso como biocombustible.
El girasol como &iocom&usti&le. Las semillas o pipas de girasol son muy ricas en aceites y proteínas. El contenido de hidratos de carbono es m#s bajo. El contenido en humedad de la semilla seca suele ser
de un D N 0. Para producir biodiesel a partir de la semilla de girasol se siguen las siguientes etapas a continuación& •
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"ratamiento previo para la separación de las semillas o pipas de sus cascaras y dem#s impurezas o suciedades. Etracción del aceite. Este proceso se puede llevar a cabo mediante prensado o con el uso de disolventes. Purificación del aceite. "ransesterificacion del aceite trat#ndolo con metanol para obtener biodiesel (metilB ester Purificación final con separación de !ster y glicerina. Lavado y separación del !ster y metanol.
Por ejemplo, a partir de una producción de semilla de girasol de C1//Sg8hect#rea se pueden obtener 35// litros de biodiesel.
/.2.3.- $plicaciones del idrogeno. El hidrogeno puede ser uno de los grandes recursos energ!ticos del futuro, pero en la actualidad ya se utiliza para los siguientes propósitos& •
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8efinado de com&usti&les f0siles. El hidrogeno se emplea en varias fases del proceso de refinado) desal'uilacion, desulfuración y cra'ueo.
Obtención de amoniaco. l amoniaco se emlea en la !a+ricación de !ertiliantes. En la industria alimentaria. $e usa para hidrogenar grasas y aceites insaturados, obteniendo margarinas. Producci0n de metanol de 9cido clor4ídrico tratamiento de metales. Escudo de gas en tra&a7os de soldadura. 6om&usti&le en )ia7es espaciales. idrogeno en )e4ículos. "enemos el caso de ?alifornia y apón, donde circulan autobuses y automóviles con motores el!ctricos, 'ue llevan una pila de combustible 'ue convierte el hidrogeno en electricidad. •
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Pilas de com&usti&le. Las pilas de combustible son aparatos para la producción continua de energía a partir del hidrogeno puro o suministrado por productos tales como el metano, metanol, gasolina, etc., 'ue reaccionan con el oígeno en el aire.
/.2./.- 'a :iento.
,Torre
del
La empresa aponesa Gena $ystem ha presentado el revolucionario dise=o de un sistema para aprovechar el viento procedente de cual'uier dirección. ?omo se aprecia en la figura a continuación, se trata de una torre heagonal de 4/ metros de altura y 1 metros de di#metro. $e va a instalar un prototipo en la isla Uyushu (apón, 'ue ocupara un terreno de 3C./// metros cuadrados, y 'ue tendr# una potencia de 4;K (;egavatios. La electricidad producida se ocupara en parte para desalar el agua del mar en una planta anea a la citada 6"orre del Hiento7, como se le ha bautizado.
"ambi!n se instalara un centro comercial para aprovechar el tirón turístico 'ue puede tener la visita a esta novedosa instalación eólica.
El viento entra por unas eclusas 'ue abren hacia adentro, y 'ue est#n situadas en las seis caras de la torre. El viento se dirige hacia abajo, donde est#n los generadores 'ue lo utilizan para producir electricidad. El viento procedente de todas las direcciones se junta en el interior de la torre formando una 6masa de are7 'ue se comprime en tres puntos. Esa masa de viento se pasa a un t%nel 'ue tiene un sistema capaz de regular su presión. El aire sale del t%nel por un %nico punto y pasa, como ya lo dijimos, a los generadores para producir electricidad.
$eg%n las epectativas de la empresa, este sistema tiene varias ventajas sobre los aerogeneradores cl#sicos& •
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$u rendimiento energ!tico es del D/0 comparado con el 1/85/0 del correspondiente a los aerogeneradores de paletas. $us costes de mantenimiento son un 4/0 menos 'ue en el caso de los aerogeneradores. *ecogen el viento de todas direcciones. $u amortización es r#pida.
Bibliografía Laura. 13 de ao de 2013. La Guia . ecuerado el 28 de aro de 2017# de La uia /tt:sica.la&uia2000.com&eneraltrans!ormaciones-deener&ia
Loe# ;. <. 8 de A+ril de 2014. xatakamovil. ecuerado el 27 de aro de 2017# de ata=amo$il /tts>>>.ata=amo$il.com!uturola-tecnolo&iananodot-nos-ermitira-car&ar-la-+ateria-de-nuestros-smart/ones-ensolo-30-s adrid# A. 2012. ner&ias reno$a+les de:nicion e /istoria? La +iomasa como !uente de ener&ia? @ios alicaciones de la +iomasa? La @orre de Biento? Alicaciones del /idro&eno. n A. adrid# C A. DIs.++c.co.u=2/itec/nolo&8297934.stm ola!"#ato$. s.!.. ecuerado el 27 de aro de 2017# de ola,edatos
/tt>>>.ola,edatos.comdocumentos+ateriasJlomo.d!
