La Energía en el mundo (página 2)

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Energia de Biomasa

La energía de la biomasa se refiere a la proveniente de las plantas, los animales y los microorganismos. Su origen final está en la energía solar, fijada por las plantas a través de la fotosíntesis, y almacenada en forma de energía bioquímica. Puede ser aprovechada por combustión o por conversión térmica.

Existen diferentes tipos o fuentes de biomasa que pueden ser utilizados para suministrar la demanda de energía de una instalación, una de las clasificaciones más generalmente aceptada es la siguiente:

Biomasa natural: es la que se produce espontáneamente en la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana. Los recursos generados en las podas naturales de un bosque constituyen un ejemplo de este tipo de biomasa. La utilización de estos recursos requiere de la gestión de su adquisición y transporte hasta la empresa lo que puede provocar que su uso sea inviable económicamente.
Biomasa residual seca: se incluyen en este grupo los subproductos sólidos no utilizados en las actividades agrícolas, en las forestales y en los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera y que, por tanto, son considerados residuos.

Este es el grupo que en la actualidad presenta un mayor interés desde el punto de vista del aprovechamiento industrial. Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la cáscara de almendra, el orujillo, las podas de frutales, el serrín, etc.

Biomasa residual húmeda: son los vertidos denominados biodegradables: las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos (principalmente purines).
Cultivos energéticos: son cultivos realizados con la única finalidad de producir biomasa transformable en combustible. Algunos ejemplos son el cardo (cynara cardunculus), el girasol cuando se destina a la producción de biocarburantes, el miscanto, etc.
Biocarburantes: aunque su origen se encuentra en la transformación tanto de la biomasa residual húmeda (por ejemplo reciclado de aceites) como de la biomasa residual seca rica en azúcares (trigo, maíz, etc.) o en los cultivos energéticos (colza, girasol, pataca, etc.), por sus especiales características y usos finales este tipo de biomasa exige una clasificación distinta de las anteriores.

Energia por combustion directa La combustión directa es un proceso muy antiguo y se refiere a la combustión de la leña, los residuos forestales y los residuos orgánicos (bosta, celulosa y otros) para obtener calor, especialmente a nivel del hogar. En las zonas rurales la leña juega un rol muy importante como energía para el hogar, o sea, para cocinar los alimentos. En la sierra, en la selva y en la costa norte es de crucial importancia, porque los pobladores tienen escaso acceso al gas y al kerosene.

¿SABÍAS QUÉ?

La madera también se usa para producir carbón vegetal o carbón de leña, que tiene un poder calorífico mucho más alto que la leña. En la costa norte y en la selva se produce carbón de leña. En la costa esta actividad está eliminando los bosques de algarrobo.

Las plantaciones forestales pueden producir energía vegetal, a través del proceso fotosintético.

Energía por conversión térmica Se refiere esencialmente a la pirolisis o destilación de la madera en productos secundarios: carbón de leña, alquitrán, alcohol metálico o metanol y gas pobre, entre otros. En el Perú se usan estos procesos sólo artesanalmente para la obtención de carbón de leña en la costa norte y en la amazonía. Energía por fermentación alcohólica Consiste en producir alcohol a partir de materias y restos orgánicos mediante la fermentación alcohólica. Existen las técnicas para producir alcohol a partir de la caña de azúcar, la yuca, la madera y los restos celulósicos. El alcohol es considerado una de las posibilidades de sustitución de los combustibles fósiles. En el país se produce con la melaza de la caña de azúcar. Energía por fermentación anaeróbica Consiste en la producción de gas en cámaras cerradas mediante la fermentación de desechos orgánicos (excrementos, residuos orgánicos, etc.) sin la participación de oxígeno y con bacterias anaeróbicas. Las instalaciones cerradas se denominan digestores de biogás o biodigestores o plantas de biogás.

El gas obtenido es una fuente económica para iluminación de viviendas, gas de cocina, calefacción, etc. En el Perú está en la fase inicial. Se calcula que el potencial nacional es equivalente a 22 millones de barriles de petróleo. Energía animal Es el uso de animales de carga para arar los campos, como también para mover trapiches y molinos. Su uso está bastante difundido en las zonas rurales (vacunos, caballos, burros, mulos y llamas).

La utilización de esta clase de energía fue una de las primeras conquistas o avances técnicos que logro el hombre primitivo.

En la actualidad existen todavía amplias zonas del mundo donde se utiliza casi exclusivamente. El rendimiento de esta energía esta limitado por la necesidad de descanso del animal y por la alimentación del mismo.

VENTAJAS

El empleo energético de la biomasa presenta numerosas ventajas, no sólo para el propietario de la instalación de aprovechamiento, también para el conjunto de la sociedad.

En el primero de los casos, las ventajas mencionadas son fundamentalmente económicas ya que se disminuye la factura energética al reducir la cantidad de combustibles que se debe adquirir del exterior.

En el segundo de los casos, el uso de la biomasa presenta, al igual que ocurre con otras energías renovables, numerosas ventajas medioambientales y socioeconómicas.

Ventajas ambientales del uso energético de la biomasa

Se considera que todo el CO2 emitido en la utilización energética de la biomasa había sido previamente fijado en el crecimiento de la materia vegetal que la había generado, por lo que no contribuye al incremento de su proporción en la atmósfera y, por tanto, no es responsable del aumento del efecto invernadero.
La biomasa tiene contenidos en azufre prácticamente nulos, generalmente inferiores al 0,1%. Por este motivo, las emisiones de dióxido de azufre, que junto con las de óxidos de nitrógeno son las causantes de la lluvia ácida, son mínimas.
Por otra parte, el uso de biocarburantes en motores de combustión interna supone una reducción de las emisiones generadas (hidrocarburos volátiles, partículas, SO2 y CO).
Por último, el empleo de la tecnología de digestión anaerobia para tratar la biomasa residual húmeda además de anular su carga contaminante, reduce fuentes de olores molestos y elimina, casi en su totalidad, los gérmenes y los microorganismos patógenos del vertido. Los fangos resultantes del proceso de digestión anaerobia pueden ser utilizados como fertilizantes en la agricultura.

Ventajas socioeconomicas del uso energético de la biomasa

El aprovechamiento energético de la biomasa contribuye a la diversificación energética, uno de los objetivos marcados por los planes energéticos, tanto a escala nacional como europea.
La implantación de cultivos energéticos en tierras abandonadas evita la erosión degradación del suelo. La Política Agraria Comunitaria (PAC) permite la utilización de tierras en retirada para la producción de cultivos no alimentarios, como son los cultivos energéticos.
El aprovechamiento de algunos tipos de biomasa (principalmente la forestal y los cultivos energéticos) contribuyen a la creación de puestos de trabajo en el medio rural.

DESVENTAJAS del uso de la biomasa

La utilización energética de la biomasa presenta, debido a sus características, pequeños inconvenientes con relación a los combustibles fósiles:

Los rendimientos de las calderas de biomasa son algo inferiores a los de las que usan un combustible fósil líquido o gaseoso.
La biomasa posee menor densidad energética, o lo que es lo mismo, para conseguir la misma cantidad de energía es necesario utilizar más cantidad de recurso. Esto hace que los sistemas de almacenamiento sean, en general, mayores.
Los sistemas de alimentación de combustible y eliminación de cenizas son más complejos y requieren unos mayores costes de operación y mantenimiento (respecto a las que usan un combustible fósil líquido o gaseoso). No obstante, cada vez existen en el mercado sistemas más automatizados que van minimizando este inconveniente.
Los canales de distribución de la biomasa no está tan desarrollados como los de los combustibles fósiles (sólo aplicable en el caso de que los recursos no sean propios).

Muchos de estos recursos tienen elevados contenidos de humedad, lo que hace que en determinadas aplicaciones puede ser necesario un proceso previo de secado.

FUENTES DE ENERGIA RENOVABLES

Las energías renovables son aquellas que se producen o llegan en forma continua a la tierra y que a escalas de tiempo real parecen inagotables. Algunos de estos ejemplos son:

Viento (energía eólica): Depende de las condiciones del clima y de los vientos que haya en esa zona generalmente. Puede ser muy alta la producción o no.

Agua (energía hidráulica y mareomotriz): será utilizada en mayor cantidad, en las zonas donde haya lagos, ríos o mares muy caudalosos. Es generalmente aprovechada para la producción de energía hidroeléctrica o para ayudar a arrancar turbinas eléctricas.

Calor de la tierra (energía geotérmica): generalmente se la aprovecha para hacer funcionar motores a vapor o turbinas a vapor (evapora el agua que arranca las turbinas)

FUENTES DE ENERGIA NO RENOVABLES

Son fuentes de energía no renovables aquellas que se encuentran en forma limitada en nuestro planeta y se agotan a medida que se las consume. Son ejemplos de fuentes de energía no renovables:

El carbón: es un combustible fósil, formado por la acumulación de vegetales que durante el periodo carbonífero de la era primaria.

Estos vegetales a lo largo del tiempo han sufrido el encierro en el subsuelo terrestre, experimentando cambios de presión y temperatura, lo que ha posibilitado la acción de reacciones químicas que los han transformado en variados tipos de carbón mineral.

El petróleo: es un aceite natural de origen mineral constituido por una mezcla de hidrocarburos. Estos, se producen por antiguos restos de organismos vegetales, acuáticos y vivos depositados en la corteza terrestre en forma de sedimentos.

Gas natural: es una mezcla de gases combustibles depositados en forma natural en el subsuelo de la tierra y que poseen un gran poder calorífico. En ocasiones los yacimientos de gas natural se encuentran acompañados de yacimientos de petróleo. El principal componente del gas natural es el metano y, en menor proporción, los gases de etano, propano y butano.

Sustancias químicas radioactivas (energía nuclear): aprovechamiento de la energía liberada por los procesos de fusión y fisión.

Principio de conservacion de la energia

Este principio llamado también de las distintas formas de la energía, fue anunciado en 1842, por el físico Mayer como sigue: "La suma de todas las energías, sean cuales fueren sus formas, permanece constante, imperecedera e independiente de las variaciones de cualquier clase que pueda experimentar un sistema determinado, esto es. Que nunca ocurre perdida o aumento de energía"

Generación y transmisión de la electricidad

Generacion de la electricidad

La generación de electricidad, en términos generales, consiste en transformar alguna clase de energía, "no eléctrica", sea esta química, mecánica, térmica, luminosa, etc. en . Para la generación industrial de energía eléctrica se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, las cuales ejecutan alguna de las transformaciones, citadas al principio, de energía "no eléctrica" en energía eléctrica y constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.

Los generadores y motores eléctricos se utilizan mucho porque la electricidad es una forma muy cómoda de energía. Se produce con facilidad y los motores eléctricos pueden realizar muchas funciones: desde perforar agujeros a mover locomotoras.

La electricidad ha existido desde que existe la materia. Porque la materia está formada por átomos, que contienen unas partículas cargadas eléctricamente llamadas protones y electrones.

Un objeto sin carga eléctrica tiene el mismo número de electrones cargados negativamente, y de protones, con carga positiva. Sus respectivas cargas eléctricas se anulan entre sí, y, en conjunto, no puede detectarse ninguna carga eléctrica.

Pero al frotar dos objetos entre sí algunos electrones se transfieren de uno al otro. Esto altera el equilibrio inicial entre las cargas eléctricas de los objetos.

El que recibe electrones adicionales queda cargado negativamente y con carga positiva el que pierde electrones. Los objetos con carga eléctrica atraen objetos ligeros.

Transmision de la electricidad

Podríamos decir que hay tres tipos de materiales capaces de conducir la energía eléctrica: Conductores, semiconductores y superconductores.

Metales: Existen dos formas de añadir energía a un metal. A través de los electrones libres o a través de los iones. Las energías más bajas absorbidas corresponden al infrarrojo y producen el calentamiento del metal por excitación de los iones que vibran alrededor de sus posiciones medias fijas. Los electrones libres absorben los fotones de mayor energía y por ello, los metales son opacos a la radiación visible. Los metales tienen niveles energéticos que son ocupados por los electrones. Cuando la energía que se le da al metal es suficientemente grande los electrones abandonan estos niveles inferiores y se van a los superiores, cuando superan el nivel de fermi de energía. La energía que necesita un electrón para escapar del nivel de fermi al vacío se denomina función trabajo.

El metal se queda energía en forma de calor, como más resistencia eléctrica tenga el metal más energía se va a quedar. Los Conductores son los materiales usados convencionalmente en la acción de transportar la energía eléctrica. Los materiales más conocidos y usados por su baja resistividad eléctrica son el cobre, la plata, el oro y el platino.

Hay muchas impurezas que obstruyen el paso de la corriente. Las impurezas son los propios átomos. Cuando hay corriente eléctrica los electrones a veces chocan contra los átomos del elemento haciéndolo vibrar. A estos niveles microscópicos la vibración significa calor, calor que se escapa y se pierde, energía perdida.

Además, como más vibran las estructuras más electrones inciden sobre los átomos, más vibran las estructuras y más se calienta el material.

Si lo que se pretende es obtener calor entonces no hay problema, pero si lo que se pretende es conducir la electricidad con la mayor eficiencia posible entonces tendremos que recurrir a la ley de Ohm para evitar estas pérdidas energéticas.

Ley de Ohm.

La diferencia de potencial, V,(tensión o voltaje) que existe entre los extremos de un conductor es directamente proporcional a la corriente eléctrica que circula por él, en donde R es una constante de proporcionalidad, llamada resistencia.

V=IxR

Es decir, al aumentar el voltaje, mayor será la intensidad de corriente que pasará por el conductor, siempre que no se cambie la resistencia.

Semiconductores: Los semiconductores son unos materiales muy especiales que conducen mejor la electricidad que un aislante pero peor que un conductor. A bajas temperaturas se comportan como aislantes al aumentar su resistividad pero a altas temperaturas su resistividad baja espectacularmente hasta acercarse a la de los metales. Una cosa muy importante a tener en cuenta es lo que se llama energía de banda prohibida que aparece en los diodos semiconductores, que es la energía mínima necesaria para hacer pasar un electrón de una lado a otro del diodo, en puntos posteriores explicaré el funcionamiento de los diodos semiconductores.

Superconductores: Los superconductores son más raros aún, su característica principal es la ausencia total de resistividad eléctrica, por lo tanto son el elemento perfecto para transportar energía eléctrica puesto que no producen pérdidas por calor.

El problema es que por el momento sólo se han encontrado materiales superconductores que funcionan a muy bajas temperaturas, y el costo es mucho más elevado que las pérdidas que se producen.

Los superconductores se quieren utilizar para construir trenes de levitación electromagnética y monorraíles, pero por el momento el elevado coste impide la progresión de esta tecnología de los superconductores. Podríamos comparar estos tres elementos con un río. En los materiales conductores hay un puente muy grande por el que los electrones pueden cruzar fácilmente.

En los materiales semiconductores, los electrones tienen un puente que se ensancha cuando hay mucho calor y se estrecha cuando hace frío, pero sea como sea el grosor del puente, solamente pueden viajar en un sentido. Si un fotón o cuanto de luz incide sobre ellos puede darles a veces la energía necesaria para saltar el río sin necesidad de puente, los materiales dopantes del diodo semiconductor son como piedras en el río a través de las cuales los electrones también pueden cruzar lo. Más abajo explicaré esto del dopaje. Finalmente en los superconductores no hay puente ni río ni nada, los electrones pueden vagar libremente por donde quieran sin que nadie ni nada se lo impidan, sólo hay un problema que siempre tiene que hacer mucho frío.

Bibliografia

*Enciclopedia concisa sopena, primer tomo. Edit. Ramon Sopena, S.A

*WWW.IESPANA.COM/NATUREDUCA

*http://club.telepolis.com/iceba/iceba/energeol/

*http://colos1.fri.unilj.si/~colos/COLOS/TUTORIALS/JAVA/THERMODYNAMICS/THERMO_ES/ENERINTE/enerinte.html

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*http://www.panoramaenergetico.com/energia_geotermica.htm

*http://www.profesorenlinea.cl/fisica/EnergiaCinetica.htm

*http://usuarios.lycos.es/energia/marina.htm

*http://www.geocities.com/regorogiram/solar/electricidad.html

*http://www.angelfire.com/sc/energianuclear/

*http://www.monografias.com