Son aquellas sustancias, materiales y fenómenos
que pueden ofrecernos energía en cantidad suficiente para producir distintas
formas de energía: madera, sol, agua, viento, uranio, carbón, petróleo, etc.
La vida en la Tierra, depende del Sol, y todos
los seres vivos nos aprovechamos de su energía. Es la principal fuente de
energía.
¿Cómo se clasifican las fuentes de energía?
Para
clasificar las distintas fuentes de energía se pueden utilizar varios
criterios:
· Según sean o no renovables.
· Según la incidencia que tengan
en la economía del país. Fuentes de energías convencionales y no
convencionales.
· Según sea su utilización.
Fuentes de energía primaria y secundaria.
Llamaremos
fuentes de energía renovables a
aquellas cuyo potencial es inagotable por provenir de la energía que llega a
nuestro planeta de forma continua como consecuencia de la radiación solar o de
la atracción gravitatoria de otros planetas de nuestro sistema solar. Son la
energía solar, eólica, hidráulica, mareo-motriz y la biomasa.
Las
fuentes de energía no renovables son
aquellas que existen en una cantidad limitada en la naturaleza. No se renuevan
a corto plazo y por eso se agotan cuando se utilizan. La demanda mundial de
energía en la actualidad se satisface fundamentalmente con este tipo de
fuentes. Las más comunes son carbón, petróleo, gas natural y uranio.
Si
atendemos al segundo criterio de clasificación, llamaremos fuentes de energía convencionales a aquellas que tienen una
participación importante en los balances energéticos de los países
industrializados. Es el caso del carbón, petróleo, gas natural, hidráulica,
nuclear.
Por el
contrario, se llaman fuentes de energía
no convencionales, o nuevas fuentes de energía, a las que, por estar en una
etapa de desarrollo tecnológico en cuanto a su utilización generalizada, no
cuentan con participación apreciable en la cobertura de la demanda energética
de esos países. Es el caso de la energía solar, eólica, maremotriz y biomasa.
Según
sea su utilización las fuentes de
energía las podemos clasificar en primarias y secundarias. Las primarias
son las que se obtienen directamente de la naturaleza, como ejemplo tenemos el
carbón, petróleo, gas natural. Es una energía acumulada. Las secundarias,
llamadas también útiles o finales, se obtienen a partir de las primarias
mediante un proceso de transformación por medios técnicos. Es el caso de la
electricidad o de los combustibles.
1.
¿Qué
es la energía hidráulica y cómo se aprovecha?
Podemos
considerar la energía hidráulica como la energía que se obtiene a partir del
agua de los ríos. Es una fuente de energía renovable.
De
forma indirecta tiene al Sol como origen. El calor evapora el agua de los mares
formando las nubes, que a su vez se transformarán en lluvia o en nieve,
asegurando así la perennidad del ciclo.
El
mayor aprovechamiento de esta energía se realiza en los saltos de agua de las
presas. El agua se encuentra generalmente retenida en los embalses o pantanos.
Estos son unos grandes depósitos que se forman, generalmente, de manera
artificial, cerrando la boca de un valle mediante un dique o presa en el que
quedan retenidas las aguas de un río. Esta agua almacenada puede ser utilizada
posteriormente para el riego, abastecimiento de poblaciones o para la
producción de energía eléctrica en una central hidroeléctrica.
La
mayoría de las presas hidráulicas se destinan a la producción de energía
eléctrica. Los países con gran potencial hidráulico obtienen la mayor parte de
la electricidad en centrales hidráulicas por sus grandes ventajas, entre ellas
la de ser un recurso inagotable que se renueva de forma gratuita y constante en
la naturaleza, pudiéndose aprovechar el excedente para otros fines.
Pero
también presenta inconvenientes. No es posible hacer predicciones, puesto que
dependen de la hidraulicidad anual, y los años de sequía o lluviosos no son
hechos sobre los que el hombre pueda incidir. Los emplazamientos hidráulicos
suelen estar lejos de las grandes poblaciones, por lo que es necesario
transportar la energía eléctrica producida a través de costosas redes. Otro
aspecto poco favorable es el efecto negativo que puede tener la creación de un
embalse sobre el entorno, con problemas de alteración de cauces, erosión,
incidencias sobre poblaciones, pérdida de suelos fértiles, etc.
Estos
inconvenientes, unidos a las grandes inversiones necesarias en este tipo de
centrales, y a la cada vez más difícil localización de emplazamientos, son los
que impiden una mayor utilización de esta fuente energética. Sin embargo, la
energía hidráulica sigue siendo la más empleada entre las fuentes de energía
renovables para la producción de energía eléctrica.
2.
¿Qué
es la energía solar y cómo se aprovecha?
Energía
solar es la que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética
procedente del Sol, en donde es generada por un proceso de fusión nuclear.
En el
Sol se producen constantemente reacciones de fusión: los átomos de hidrógeno se
fusionan dando lugar a un átomo de helio, liberando una gran cantidad de
energía. De ésta, sólo una pequeña parte llega a la Tierra, pues el resto es
reflejado hacia el espacio exterior por la presencia de la atmósfera terrestre.
El
aprovechamiento de la energía solar puede hacerse por dos vías: térmica y
fotovoltaica.
Vía térmica: Transforma la energía
proveniente del Sol en energía calorífica. Esta transformación puede darse a
baja, media y alta temperaturas.
Transformación a baja temperatura:
Se emplea generalmente para calefacción doméstica, climatización de locales,
calentamiento de agua en hospitales, piscinas... Es necesario captar la energía
solar, para lo que se dispone una serie de colectores planos que absorben la
radiación solar y la transmiten en forma de calor para alimentar el sistema de
calefacción.
Estos
sistemas aprovechan la energía solar a temperaturas que oscilan entre 35 °C y
90 °C, siendo actualmente la principal aplicación de la energía solar térmica
en España.
Instalaciones a media temperatura:
En estas instalaciones las temperaturas que se obtienen oscilan entre 90 °C y
200 °C, para lo que es necesario captar la energía solar y concentrarla
mediante dispositivos especiales.
Instalaciones a alta temperatura:
Son las centrales termoeléctricas. La temperatura alcanzada es superior a 400
°C. Están formadas por una amplia superficie de heliostatos sostenidos por
soportes que reflejan la radiación solar y la concentran en un pequeño punto
receptor. El receptor transmite la radiación solar en forma de calor a un
fluido (agua, aire, metales líquidos) que circula por un circuito primario.
Éste es enviado a un generador de vapor que convierte en vapor el agua que
circula por un circuito secundario, el cual pone en movimiento un grupo
turbina-alternador produciendo energía eléctrica.
Conversión fotovoltaica: Los
sistemas solares fotovoltaicos están formados por un conjunto de células
solares o fotovoltaicas dispuestas en paneles que transforman directamente la
energía solar en energía eléctrica. La luz solar transporta la energía en forma
de un flujo de fotones. Cuando estos fotones inciden en determinado tipo de
materiales y bajo ciertas condiciones, provocan una corriente eléctrica. Es lo
que se conoce como efecto fotovoltaico.
Las
células solares o fotovoltaicas son pequeños elementos fabricados con un
elemento cristalino semiconductor, silicio-germanio (Si-Ge). Al incidir sobre
ellas, los fotones producen un movimiento de electrones en el interior de la
célula y aparece entre sus extremos una diferencia de potencial que los
convierte en un pequeño generador eléctrico. El coste de estas células es muy
elevado y el rendimiento es bajo.
3. ¿Qué es la energía eólica y
cómo se aprovecha?
La energía eólica es la energía producida por
el viento. Fue una de las primeras fuentes de energía utilizadas por el hombre.
Los barcos de vela y los molinos de viento son las primeras manifestaciones del
aprovechamiento energético de la energía eólica. En la actualidad existen
sistemas para aprovechar la energía cinética del viento y transformarla,
posteriormente, en energía eléctrica mediante los aerogeneradores.
Esta fuente de energía presenta las ventajas y
los inconvenientes de la energía solar: es inagotable, limpia, no contaminante
y, una vez hecha la instalación para su captación, gratuita. Pero al mismo
tiempo es dispersa, intermitente y se presenta de forma irregular en cuanto a
su intensidad.
En la actualidad, para lograr un mayor
aprovechamiento de la energía eólica, se están desarrollando modelos de equipos
encaminados a la producción de energía eléctrica con un menor tamaño, una mayor
duración y un mantenimiento más sencillo y barato, procurando mitigar el
impacto ambiental producido por los aerogeneradores.
4. ¿Qué es la energía biomásica y
cómo se aprovecha?
Es la energía que se puede obtener de los
compuestos orgánicos formados en procesos naturales. Es lo que comúnmente se
denomina biomasa.
La energía de la biomasa se puede conseguir
fundamentalmente:
·
Estableciendo determinados
cultivos que puedan transformarse posteriormente en energía (biomasa
cosechable).
·
Aprovechando residuos
forestales, agrícolas y domésticos, transformándolos después en combustible
(biomasa residual).
·
Transformando química o biológicamente
ciertas especies vegetales para convertirlas también en combustible (metanol y
etanol).
La
principal aplicación de la biomasa cosechable es la producción de calor en un
proceso de combustión. Para este fin se suelen utilizar plantas de tipo herbáceo
y leñoso, obtenidas en ecosistemas naturales, o en cultivos destinados a este
fin (agroenergética). En la actualidad se trabaja en este tipo de cultivos,
pudiendo ser en el futuro la biomasa cosechable la fuente más importante de
biomasa para fines energéticos.
La
biomasa residual también ofrece en principio grandes perspectivas en cuanto a
su aprovechamiento energético. En este grupo se incluyen los residuos
forestales, agrícolas y ganaderos, así como los producidos en los núcleos
urbanos (residuos sólidos y aguas residuales principalmente). Estas
perspectivas quedan limitadas debido a la contaminación que se produce al
eliminar estos residuos y que en ocasiones es superior a la energía que se
puede generar, por lo que este tipo de biomasa se utiliza sobre todo en
instalaciones que aprovechan sus propios residuos, como en granjas, depuradoras
urbanas o industrias forestales, lugares en los que, además de obtener energía,
se ahorran los costes de eliminación de residuos.
Otro
gran apartado de recursos energéticos obtenidos de la biomasa lo constituyen
los biocombustibles líquidos obtenidos a partir de los aceites vegetales,
destinados a sustituir al gasóleo en los motores diesel, o el bioetanol,
obtenido por fermentación de la biomasa dirigido a los motores que utilizan la
gasolina como combustible. Estos biocarburantes pueden ser utilizados en los
motores de combustión interna, tanto en los de encendido por compresión como
por chispa, pudiendo llegar a ser un puente de transición entre una época
dominada por los combustibles de origen fósil y otra potencialmente abierta a
la utilización de la biomasa.
5. ¿Qué es la energía geotérmica
y cómo se aprovecha?
Podemos
considerarla como la energía que encierra la Tierra en forma de calor, y que ha
sido producida fundamentalmente en la desintegración de las sustancias
radiactivas de su núcleo. Este calor tiende a difundirse en el interior hasta
escapar por la superficie de la corteza terrestre. Esta energía sería
suficiente para cubrir las necesidades mundiales si pudiera aprovecharse, pero
la energía geotérmica es una energía difusa y de difícil aprovechamiento.
La
temperatura se distribuye de forma irregular según las zonas de la corteza
terrestre. Las bolsadas de magma que proceden de las zonas más profundas se
desplazan hacia zonas de menor presión. A su contacto las rocas se funden y
desprenden grandes cantidades de gases que tienden a salir por las grietas y
las fisuras de la corteza, dando lugar a fenómenos de vulcanismo, como son las
erupciones volcánicas, salidas de gases a altas temperaturas (fumarolas y
solfataras), salida de agua hirviendo y vapor (géiseres) y salidas de agua
caliente (fuentes termales), aunque sólo algunas de éstas son aprovechables.
En la actualidad, las líneas de investigación van encaminadas a realizar
proyectos de transformación de energía geotérmica a baja temperatura, con
inversiones menores y sondeos menos profundos, siendo menores los riesgos
geológicos y los problemas de explotación y de montaje empresarial.
6. ¿Qué es la energía
mareomotriz y cómo se aprovecha?
La
energía mareomotriz es la energía desarrollada por las aguas del mar cuando
están en movimiento.
Las
mareas son el resultado de la atracción gravitatoria ejercida por el Sol y la
Luna sobre nuestro planeta. En algunos lugares el desnivel de las mareas
alcanza con frecuencia varios metros de diferencia entre la marea baja y la
marea alta (bajamar y pleamar). Su utilización industrial sólo es posible en
aquellas zonas costeras que reúnan determinadas condiciones topográficas y
marítimas en las cuales el valor de amplitud del desnivel de las mareas sea
comparable a una instalación hidroeléctrica de escasa altura de caída de agua,
pero de considerable masa de ésta.
En
algunos casos particulares en que la marea penetra por un paso estrecho, es
posible, mediante diques, dejar entrar en él la marea ascendente y hacer pasar
el agua a través de la turbina cuando la marea se retira. Éste es el principio
de las centrales maremotrices.
7.
¿Es
lo mismo energía nuclear que energía atómica?
¿Qué
es la fisión nuclear?
La
fisión nuclear es una reacción en la cual un núcleo pesado, al ser bombardeado
con neutrones, se descompone en dos núcleos, cuyos tamaños son del mismo orden
de magnitud, con gran desprendimiento de energía y la emisión de dos o tres
neutrones. Éstos, a su vez, pueden ocasionar más fisiones al interaccionar con
nuevos núcleos fisionables que emitirán nuevos neutrones y así sucesivamente.
Este efecto multiplicador se conoce con el
nombre de reacción en cadena. En una pequeña fracción de segundo, el número de
núcleos que se han fisionado libera una energía 106 veces mayor que la obtenida
al quemar un bloque de carbón o explotar un cartucho de dinamita de la misma
masa. Debido a la rapidez a la que tiene lugar una reacción nuclear, la energía
se desprende mucho más rápidamente que en una reacción química. Este es el
principio en el que está basada la bomba atómica. Las condiciones bajo las que
se llegó a su descubrimiento y construcción forman parte de la historia de la
humanidad y son conocidas por todos.
Si por el contrario se logra que sólo uno de
los neutrones liberados produzca una fisión posterior, el número de fisiones
que tienen lugar por segundo es constante y la reacción está controlada. Este
es el principio del funcionamiento en el que están basados los reactores
nucleares, que son fuentes controlables de energía nuclear de fisión.
Recibe
el nombre de fusión nuclear la reacción en la que dos núcleos muy ligeros se
unen para formar un núcleo más pesado y estable, con gran desprendimiento de
energía.
Para
que tenga lugar la fusión, los núcleos cargados positivamente deben aproximarse
venciendo las fuerzas electrostáticas de repulsión. La energía cinética
necesaria para que los núcleos que reaccionan venzan las interacciones se puede
suministrar en forma de energía térmica o utilizando un acelerador de
partículas.
La
solución más viable es la fusión térmica. Estas reacciones de fusión térmica,
llamadas reacciones termonucleares, se producen en los reactores de fusión y
fundamentalmente con los isótopos de hidrógeno (protio: 11H, deuterio: 21H, y
tritio: 31H).
El
aprovechamiento por el hombre de la energía de fusión pasa por la investigación
y el desarrollo de sistemas tecnológicos que cumplan dos requisitos
fundamentales: calentar y confinar. Calentar para conseguir un gas
sobrecalentado (plasma) en donde los electrones salgan de sus órbitas y donde
los núcleos puedan ser controlados por un campo magnético; y confinar, para
mantener la materia en estado de plasma o gas ionizado, encerrada en la cavidad
del reactor el tiempo suficiente para que pueda reaccionar.
Este
tipo de reacciones son muy atractivas como fuente de energía, ya que el
deuterio no es radiactivo y se encuentra de forma natural y prácticamente
ilimitada en la naturaleza. El tritio no se presenta de forma natural y además
es radiactivo. Sin embargo, las investigaciones están básicamente centradas en
las reacciones de fusión deuterio-tritio, debido a que libera una mayor energía
y la temperatura a la que tiene lugar la fusión es considerablemente menor que
las otras.
La tecnología se refiere a la
colección de herramientas que hacen más fácil usar, crear, administrar e
intercambiar información. En el inicio de los tiempos, los seres humanos hacían
uso de ella para el proceso de descubrimiento del mundo y evolución. La tecnología
es el conocimiento y la utilización de herramientas, técnicas y sistemas con el
fin de servir a un propósito más grande como la resolución de problemas o hacer
la vida más fácil y mejor. Su importancia para los seres humanos es enorme
porque les ha ayudado a adaptarse al entorno.
