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Tema 5. Fuentes de energía y sostenibilidad.

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YolandaRobledo YolandaRobledo Presentation Transcript

  • YolandaRobledo Jorrín 21
  • La energía es una propiedad de los sistemas materiales que les permite experimentar y producir cambios. La energía, a veces, recibe nombres que hacen referencia a propiedades de los sistemas: energía química (como los alimentos y combustibles ), energía eléctrica (que puede ser suministrada por ejemplo por una pila o un generador), energía nuclear (energía liberada por los núcleos de los átomos), o energía térmica (en relación a la temperatura de los cuerpos). Otras veces los nombres hacen referencia a las fuentes que proporcionan la energía: energía eólica (eólicos) y energía solar (paneles solares). Cualquier forma que presenten la energía puede incluirse en dos clases o una combinación de ambas: •Energía cinética: como la energía de un coche que se encuentra en movimiento o la energía de partículas en movimiento de un gas. (Esta energía está asociada al movimiento). •Energía potencial: como la energía del agua en una presa, la energía de las cargas eléctricas, etc. (Esta energía está relacionada con la altura o posición).
  • CONSERVACIÓN Y DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍAEn cualquier transformación de energías, la cantidad total de energía se mantiene constante. La suma de energías antes del cambio es la misma que la suma de las energías que aparecen después del cambio. Este principio se denomina principio de conservación de la energía, y dice así:• PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Por lo tanto, la energía total del universo se mantiene constante.En cualquier transformación, se conserva la cantidad total de energía pero no se conserva la calidad de dicha energía. Una parte de la energía inicial se convierte en energía térmica, y no puede ser convertida íntegramente de nuevo en la forma que tenia la energía inicial. A este cambio en la calidad de la energía se le denomina degradación de la energía.• LA DEGRADACIÓN DE LA ENERGÍA es la pérdida de energía útil: la energía se conserva en los cambios, pero tiende a transformarse en energía térmica, que es una forma de energía menos aprovechable.
  • RENDIMIENTO ENERGÉTICO• El rendimiento energético, (r), es el cociente entre la energía útil y la energía suministrada. Se expresa en porcentaje, por lo que es necesario multiplicarlo por 100 FORMULA: e útil r= X 100 e suministrada
  • FUENTES NO RENOVABLES• Las fuentes no renovables de energía son aquellas cuyas reservas se consumen a un ritmo mayor del que son repuestas por la naturaleza. Como el caso de los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) y de los minerales de uranio. EL CARBÓN El carbón es una roca sedimentaria, formada durante millones de años a partir de residuos vegetales. Durante la primera revolución industrial, la madera fue sustituida por el carbón como combustible más utilizado debido a su mayor poder energético. Según el contenido en carbono, se pueden distinguir cuatro tipos de carbón: la antracita (la mas común con un 90%), la hulla (del 75% al 90%), lignito (del 60% al 75%) y la turba (con un porcentaje menor del 60%).
  • EL PETRÓLEOEl petróleo es un aceite mineral que ha producido la naturaleza a lo largo de millones deaños a partir de restos de organismos.Durante la segunda revolución industrial, desplazó al carbón como primer combustible. Estode debe a su mayor poder energético, a la mayor facilidad de extracción, a la ausencia deresiduos sólidos y a su uso en los motores de explosión.El petróleo crudo es una mezcla de diversas sustancias, su destilación permite obtenercombustibles como propano, butano, gasolinas, etc. Además es la base de la industriapetroquímica: sus derivados se utilizan en la producción de plásticos, pinturas, detergentes,cauchos, perfumes, etc.
  • EL GAS NATURALEl gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, su mayor componente es el metano (más del 90%).Tiene un alto poder energético. Su combustión solo genera residuos como dióxido de carbono y agua, por lo que se le considera poco contaminante, aunque la emisión de dióxido de carbono ayuda a producir el efecto invernadero.Su utilización aumenta y en España se ha construido una amplia red de canalización para hacer llegar el gas natural a las industrias y a los domicilios particulares.
  • LA ENERGÍA NUCLEAREl origen de la energía nuclear puede ser la fisión nuclear o la fusión nuclear:• Fisión nuclear: su fuente de energía es principalmente el uranio, utilizado en los reactores nucleares de fisión, aunque algunos utilizan el plutonio como elemento fisionable, un elemento obtenido a partir del uranio en el propio reactor.• Fusión nuclear: la fuente de energía conocida son actualmente, los átomos de deuterio y tritio, ambos son isótopos del hidrógeno. Proporciona mayor energía que la fisión nuclear para una misma masa de combustible. La fusión nuclear es un proceso muy común en la naturaleza, las estrellas, incluida el sol, generan así su energía. Pero, todavía no existen centrales nucleares de fusión, ya que se necesitan temperaturas de millones de grados para que los núcleos atómicos se fusionen y es muy difícil conseguirlo en condiciones controladas. En caso de desarrollarse, la fusión podría ser una fuente de energía prácticamente inagotable y poco contaminante.
  • FUENTES RENOVABLESLas fuentes renovables de energía son aquellas cuyas reservas se consumen a un ritmo menor delque son repuestas por la naturaleza.Las más importantes son la biomasa, el sol, la fuente hidráulica y la fuente eólica. LA BIOMASALa biomasa es materia orgánica de origen vegetal o animal. La energía que contiene fue la primeraque utilizó el hombre.Hay diversas maneras de aprovechar energéticamente la biomasa:• De forma directa, como combustible de los residuos agrícolas, ganaderos y forestales.• Mediante la transformación de residuos animales en el combustible biogás a través defermentaciones producidas por microorganismos.• Con la obtención de biocarburantes mediante cultivos de vegetales adecuados. Como, por ejemplo,el bioetanol y el biodiesel pueden sustituir a la gasolina y el gasóleo en los motores de explosión.• Mediante la quema de residuos urbanos en incineradoras.
  • EL SOLLa energía solar es la energía radiante que llega directamente del sol.La Tierra recibe cada año del sol una cantidad de energía 4000 veces mayor que la consumida por la humanidad en ese tiempo. Sin embargo, su aprovechamiento ha necesitado de un importante desarrollo tecnológico, realizándose principalmente de tres formas:• Fotovoltaica: Las células fotovoltaicas convierten directamente la energía solar en enería eléctrica. Se usa, por ejemplo, en las calculadoras, prescindiendo de las pilas.• Térmica de baja temperatura: Se basa en el calentamiento de un fluido en un colector solar. Se aprovecha para tener agua caliente en edificios.• Térmica de alta temperatura: Se basa en la concentración de la radiación solar mediante espejos para calentar un fluido a alta temperatura. La producción de vapor mueve la turbina de un generador eléctrico.
  • LAS FUENTES HIDRÁULICA Y EOLÍCALas fuentes hidráulica y eólica son actualmente las fuentes renovables que más energía producen, ya que su tecnología está suficientemente desarrollada. • La energía hidráulica es la energía • La energía eólica es la energía potencial de una masa de agua cinética del viento. Se ha utilizado embalsada en una presa natural o tradicionalmente en los molinos de artificial. Se aprovecha viento y en la navegación de vela. principalmente en las centrales Actualmente, se utiliza en los hidroeléctricas para producir energía aerogeneradores para producir eléctrica. energía eléctrica.
  • OTRAS FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍAAunque tienen una contribución escasa a la producción energética global.• La energía geotérmica es la energía térmica acumulada en el subsuelo. Cuando los focos calientes están a poca profundidad, se aprovecha para inyectar agua fría en el subsuelo, que se transforma en agua caliente o en vapor.• La energía del mar se aprovecha de muchas maneras: - La energía mareomotriz es la energía potencial que adquiere el agua marina al subir su nivel por efecto de las mareas. - La energía undimotriz es energía del movimiento de las olas. - La energía de las corrientes es la energía cinética de las corrientes marina. - La energía maremotérmica se debe a la diferencia de temperatura entre las aguas superficiales y profundas.
  • LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICALa contaminación atmosférica es la presencia de sustancias gaseosas, líquidas o sólidas en el aire, perjudiciales para la salud de las personas, el resto se los seres vivos y el entorno.La presencia de radiaciones en el aire, ruidos..., también suele considerarse contaminación atmosférica. SUSTANCIAS CONTAMINANTES Estas sustancias pueden tener un origen natural o un origen artificial. Los efectos que producen estas sustancias son: • Los óxidos de azufre y nitrógeno producen irritación en los ojos y en la nariz, afecciones del aparato respiratorio, retraso en el crecimiento de las plantas y corrosión de los metales, y también ayudan a la lluvia ácida. • El monóxido de carbono es muy tóxico y en altas concentraciones puede producir la muerte. • La presencia de ozono en la troposfera produce irritaciones en las mucosas y afección pulmonar.
  • LA LLUVIA ÁCIDALos óxidos de azufre reaccionan con vapor de agua en las capas altas de la atmósfera y producen ácido sulfúrico; de la misma manera, los óxidos de nitrógeno producen ácido nítrico. Estos ácidos mezclados con el vapor de agua en forma de lluvia.La lluvia ácida altera el crecimiento de las plantas, incrementa la acidez del terreno y de las aguas del entorno, disuelve metales tóxicos que luego pasan desde el agua de los lagos y los ríos hasta la cadena alimentaria, y deteriora los monumentos construidos con caliza.
  • EL EFECTO INVERNADEROEl incremento de las emisiones de gases de efecto invernadero causa un aumento de la temperatura media de la Tierra o calentamiento global, que parece estar produciendo un cambio climático.La vida en la Tierra depende de la energía recibida del sol, que mantiene un delicado equilibrio.Los principales gases de efecto invernadero son el dióxido de carbono, generado al quemar combustibles fósiles, y el metano, originado en los pantanos, estiércol, escapes de gas natural, etc.El equilibrio actual entre energía absorbida y radiada, mantiene la temperatura media de la Tierra en torno a los 15 ºC.Desde hace unos doscientos años, la humanidad ha incrementado la emisión de estos gases a la atmósfera, lo que esta produciendo el aumento de la temperatura media terrestre.Este calentamiento global puede suponer el aumento de las precipitaciones en zonas húmedas, un crecimiento en la aridez en las zonas más secas y la fusión de el hielo en los polos, esta es una de las consecuencias más preocupantes ya que puede originar la inundación de las zonas costeras.
  • EL DETERIORO DE LA CAPA DE OZONOEl ozono de la estratosfera absorbe el 90% de la radiación ultravioleta que llega desde el sol y protege a los seres vivos de sus efectos dañinos.Los gases clorofluorocarbonos, empleados en aerosoles y en circuitos de refrigeración, reaccionan co el ozono y destruyen su molécula. La disminución de ozono en la capa origina el aumento de la radiación ultravioleta nociva que llega a la superficie de la Tierra.En los polos, esta disminución de la concentración de ozono estratosférico aumenta cada primavera por motivos meteorológicos, creando los llamados “agujeros de ozono”.
  • EL PROBLEMA ENERGÉTICOSe distinguen diversas causas que contribuyen a la carencia de energía:• La degradación de la energía es el origen físico del problema energético; la energía transferida mediante calor no puede transformarse íntegramente en otro tipo de energías. Por ello, la energía disponible en cada momento para satisfacer las necesidades energéticas de la sociedad va perdiendo calidad y es necesario extraer más cantidades de energía de las distintas fuentes energéticas.• El agotamiento de las fuentes de energía, pues se consumen a un ritmo mayor que el que se necesita para que se regeneren (energías no renovables). El petróleo y el gas natural se agotaran en pocas décadas si el ritmo actual de consumo se mantiene igual. Y el carbón en pocos siglos.• La demanda creciente de energía a nivel mundial. Las reservas energéticas se consumen a un ritmo cada vez mayor. Además, estas reservas energéticas están concentradas en pocos países, por lo que los precios de la energía están muy influenciados por distintos factores sociopolíticos. Esto ha producido importantes crisis energéticas con repercusiones grabes en la economía de todos los países.
  • ENERGÍA Y MEDIOAMBIENTEEl modelo actual de desarrollo económico, basado en el uso de los combustibles fósiles y de la energía nuclear, ha tenido efectos ambientales negativos. Entre ellos, ya se han destacado la contaminación atmosférica, la lluvia ácida, el efecto invernadero y el almacenamiento de residuos radiactivos de larga duración.La contaminación de la atmósfera, el agua y del suelo no tiene fronteras; no solo afecta a las zonas donde tiene origen la contaminación, sino a cualquier lugar del planeta.Por ello, el uso generalizado de la energía debe compatibilizarse con hábitos de consumo que reduzcan el impacto medioambiental: - El reciclado. - El aprovechamiento. - El ahorro.
  • ENERGÍA Y DESARROLLO SOSTENIBLEUn equilibrio entre el desarrollo económico y el mantenimiento del medioambiente requiere:• Sostenibilidad ambiental: La actuación humana sobre el medio natural debe ser compatible con su recuperación al mismo ritmo, conservando la biodiversidad y los ecosistemas. Los recursos naturales no pueden extraerse a un ritmo mayor al de su reposición natural, por ejemplo, en la explotación de la madera o de la pesca.• Sostenibilidad social: La organización de la sociedad debe respetar el medioambiente y asegurar una distribución equilibrada de los recursos energéticos.• Sostenibilidad económica: Las actuaciones humanas sobre en entorno deben ser económicamente rentables y viables.
  • MEDIDAS PARA UNA UTILIZACIÓN SOSTENIBLELas medidas propuestas:• Ahorro energético. La energía es cara y escasa. Por lo tanto, es necesario adoptar medidas de ahorro energético tanto colectivas como individuales. El uso racional de la energía supone no gastar energía en actividades innecesarias y utilizar la minima cantidad en todas las actividades.• Diversificación de las fuentes energéticas para obtener la energía primaria de distintas fuentes y conseguir un uso equilibrado de todas ellas.• Impulso de las energías renovables, que favorecen el desarrollo tecnológico y son más respetuosas con el medioambiente.• Desarrollo de energías autóctonas propias del país. Más cercanas al consumidor, además de que disminuyen la dependencia energética del exterior.
  • CONTRIBUCIÓN DE LA CIENCIA AL DESARROLLO SOSTENIBLELa ciencia contribuye de varias maneras:• Desarrollo de nuevas energías, como el hidrógeno y la fusión nuclear.• Mejora de las tecnologías de producción de la energía. Los avances científicos y tecnológicos en el campo de las energías solar, marina y eólica han posibilitado un mejor aprovechamiento de estas fuentes.• Desarrollo de métodos de ahorro y eficiencia energéticos mediante el diseño de procedimientos y aparatos que optimizan el uso de la energía, por ejemplo, las bombillas de bajo consumo.• Disminución del impacto ambiental del uso de la energía. Por ejemplo, las investigaciones para capturar y almacenar el dióxido de carbono emitido y disminuir así el efecto invernadero.
  • FIN