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Clasificación de las fuentes de energía

• Las fuentes de energía se pueden clasificar de varias formas según el criterio adoptado.

Disponibilidad y capacidad de regeneración

• Renovables: Abundantes e inagotables en la naturaleza.
• No renovables: Pueden ser abundantes o no, pero se agotan al utilizarlas y tardan millones de años en renovarse.

Necesidad de transformación

• Primarias: Se obtienen directamente de la naturaleza.
• Secundarias: Resultado de la transformación de las fuentes primarias.

Uso por país

• Convencionales: Más utilizadas en países industrializados, impulsan el desarrollo tecnológico e importantes para la economía, como los combustibles fósiles.
• No convencionales: Fuentes alternativas en desarrollo tecnológico, con impacto económico limitado, como la energía solar y eólica.

Impacto ambiental

• Limpias o no contaminantes: Producen mínimo impacto ambiental y no generan subproductos tóxicos.
• Contaminantes: Producen efectos negativos en el medio ambiente por su forma de extracción o uso, generando subproductos contaminantes como residuos nucleares.

Fuentes de energía y sus características

• Hidráulica: Renovables, primarias, convencionales y contaminantes.
• Geotérmica: Renovables, primarias, convencionales y contaminantes.
• Nuclear: No renovables, primarias, convencionales y contaminantes.
• Eólica: Renovables, primarias, no convencionales y limpias.
• Solar: Renovables, primarias, no convencionales y limpias.
• Petróleo y derivados: No renovables, secundarias, convencionales y contaminantes.
• Carbón: No renovables, primarias, convencionales y contaminantes.
• Gas natural: No renovables, primarias, convencionales y contaminantes.
• Biomasa: Renovables, primarias, convencionales, limpias.
• Maremotriz: Renovables, primarias, convencionales y contaminantes.

Energía eléctrica

• Se define como la energía transportada por la corriente eléctrica.
• Es la forma de energía más utilizada en las sociedades industrializadas.
• Se transforma en otras formas de energía con facilidad, y se transporta a largas distancias con bajos costos.

Centrales de generación

• Las instalaciones donde se transforma la energía primaria o secundaria en energía de consumo se denominan centros o centrales de generación.
• Si la energía de consumo es eléctrica, se le llama central eléctrica.

Funcionamiento de una central eléctrica

• Utiliza la energía mecánica producida por una fuente, como la caída del agua, para transformarla en energía eléctrica mediante un generador.
• Los componentes del generador son el estátor (pieza fija con hilos de cobre) y el rotor (pieza móvil que gira alrededor de un eje).
• Con la energía mecánica, el rotor gira e induce una corriente eléctrica en el estátor, generando la energía eléctrica.

Generación de energía eléctrica

• Existen diversos tipos de centrales eléctricas según la fuente de energía que utilizan para mover el rotor.

Centrales con fuentes de energía renovables

• Utilizan fuentes que se regeneran naturalmente o artificialmente, manteniéndose de forma constante en la naturaleza.

Centrales hidráulicas o hidroeléctricas

• Se aprovecha la energía potencial del agua almacenada en una presa que, al caer, se convierte en energía cinética.
• La energía cinética mueve las paletas de una turbina conectada al rotor de un generador, transformando la energía en electricidad.

Tipos de centrales hidráulicas

• Según el destino del agua, hay centrales de gravedad (el agua sigue por el cauce del río) y de bombeo (el agua se bombea de vuelta al embalse superior).
• Las centrales de bombeo se construyen en áreas donde el embalse superior necesita un aporte del inferior en ciertas épocas del año.
• Clasificación de las centrales hidroeléctricas según la potencia generada: Gran central (mayor de 5 MW), Pequeña central (1 MW-5 MW), Minicentral (100 kW-1 MW) y Microcentral (1 kW-100 kW).

Centrales geotérmicas

• Utilizan el calor presente en las profundidades de la Tierra, que puede manifestarse en forma de vapor de agua, gases y agua caliente.
• La energía geotérmica se aprovecha directamente para calefacción e indirectamente para producir electricidad.

Centrales eólicas

• Se aprovecha la energía cinética del viento para mover las palas de un rotor situado en lo alto de una torre (aerogenerador).
• Las aspas están conectadas a un sistema multiplicador de velocidad que ajusta la velocidad al eje del rotor.
• Los parques eólicos generan electricidad de forma limpia, pero requieren un régimen de vientos apropiado y su potencia depende de la ubicación y el número de generadores.
• Los aerogeneradores alcanzan su máximo rendimiento con vientos de 45 km/h, con un mínimo de 20 km/h y un máximo de 100 km/h por seguridad.

Centrales Solares

• Aprovechan la energía del sol.
• Existen dos clases principales de centrales: fototérmicas y fotovoltaicas.
• Centrales fototérmicas: la radiación solar se aprovecha de dos formas: con colectores solares que absorben las radiaciones solares para producir calor, o con helióstatos, que reflejan la luz solar y la concentran en un punto para calentar el agua de una caldera cuyo vapor mueve un generador..
• Centrales fotovoltaicas: transforman las radiaciones electromagnéticas del sol en energía eléctrica, mediante paredes de células fotovoltaicas.

Centrales de energía oceánica

• Son experimentales y de alto costo y bajo rendimiento.
• Aprovechan tres tipos de energía: mecánica de las mareas (maremotriz), mecánica del oleaje y del gradiente térmico.

Centrales térmicas de biomasa

• Utilizan la combustión de biomasa para producir calor y generar electricidad.
• La biomasa incluye compuestos orgánicos producidos naturalmente.
• Se obtiene de vegetación natural, residuos forestales y agrícolas, o cultivos energéticos.
• La central de biomasa quema combustible para producir vapor de agua, que mueve una turbina conectada a un generador.

Fuentes no renovables

• Son fuentes que están de forma limitada en el planeta y el consumo es mayor que su regeneración.

Centrales térmicas de combustibles fósiles

• La energía mecánica para mover las turbinas proviene de la energía térmica del vapor de agua a presión, calentado en calderas.
• El combustible determina el tipo de central: petróleo, gas natural o carbón.
• El vapor de agua se bombea a alta presión y temperatura, entra en una turbina y produce energía mecánica, que se convierte en energía eléctrica con un generador.

Centrales de ciclo combinado

• Combina dos ciclos: centrales térmicas convencionales y otro con aire y gas.
• Una turbina de gas comprime el aire, se mezcla con el gas y se genera electricidad. Los gases de combustión calientan el agua del segundo ciclo en una caldera de recuperación.

Centrales nucleares

• La caldera se reemplaza por un reactor nuclear.
• El vapor de agua a presión se produce por el calor generado en la fisión de núcleos atómicos de elementos radiactivos, como el uranio.
• La alta rentabilidad en la producción de energía es una ventaja.
• Los inconvenientes son la gestión de residuos radiactivos y el riesgo de accidentes.

Impacto ambiental

• La construcción y operación de las centrales eléctricas implican un cambio ecológico y la necesidad de una evaluación del impacto ambiental junto con las repercusiones económicas y sociales del proyecto.

Tipos de centrales

• Hidroeléctrica: Alteración del medio, riesgo de catástrofe. Alta potencia y rendimiento.
• Eólica: Impacto visual y sonoro. Bajo rendimiento, riesgo de accidentes. Limpia.
• Solar: Necesidad de grandes superficies, alto costo. Limpia.
• Energía oceánica: Alteración por construcciones. Alto costo, bajo rendimiento.
• Biomasa: Beneficiosa si se usa bien. Explotación excesiva, enfermedades respiratorias.
• Combustibles fósiles: Contaminación atmosférica, alto nivel de ruido. Alta potencia y rendimiento.
• Nuclear: Peligro de contaminación. Peligro de catástrofe. Alta potencia y rendimiento.

Repercusiones medioambientales

• El consumo de energía tiene un costo ambiental en cada producción.
• La extracción de recursos naturales agota yacimientos, provocando la desaparición de masas forestales.
• El transporte de combustible ocasiona vertidos incontrolados.
• La generación de electricidad modifica el ciclo natural alterando el ecosistema.
• Las centrales térmicas contribuyen a la contaminación atmosférica ya que desprenden grandes cantidades de CO2 y gases causantes de la lluvia ácida.
• Las centrales térmicas nucleares tienen residuos peligrosos.

Tratamiento de los residuos

• Instalar filtros especiales.

Medidas que se pueden tomar

• Emplear carbón bajo en azufre.
• Mantener las grandes masa forestales.
• Los residuos nucleares se guardan en bidones de paredes gruesas y enterrados.

Uso de energía final

• Los combustibles emiten gases y partículas contaminantes.
• El uso de energía tiene un costo medioambiental.

Algunas soluciones

• Las políticas de la eficiencia energética tratan de mantener la eficacia.
• Utilizando equipos de Diversificación energética se reduce el impacto.
• Ahorro energético, reducir el consumo no tiene que afecta la calidad de vida.

Nuevas líneas de investigación

• Energía nuclear de fusión: unir núcleos ligeros para formar uno más pesado.
• Captació n de energía en el espacio exterior: rendimiento veinte veces mayor.
• Célula de combustible: transformar energía química en eléctrica con hidrógeno.

Transporte y distribución de la energía eléctrica

• Debido a que los lugares donde se encuentran las centrales eléctricas suelen estar lejos de los puntos de consumo final
• El transporte de la electricidad implica tres procesos: elevación del voltaje, diseño y construcción y reducción del voltaje.