María Diez

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Tema 5. Energías y Sostenibilidad

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María Diez

  1. 1. Fuentes deenergía ysostenibilidad María Diez Revilla nº8 Física & Química 4ºA
  2. 2. EnergíaLa energía es una propiedad de los sistemas materiales que lespermite experimentar y producir cambios.Distinguimos distintos También algunostipos de energía según nombres hacenlas propiedades del referencia a las fuentessistema: de donde procede esta energía:*Química *Energía cinética*Eléctrica *Energía solar*Nuclear •Energía eólica*Térmica •...
  3. 3. Cualquier forma que presente la energía puede incluirse en una deestas dos clases:• Energía cinética: está asociada al movimiento, como por ejemplouna moto que se encuentra en movimiento o la energía de laspartículas en movimiento de un gas.• Energía potencial: es la asociada a la posición, como la energía delagua embalsada en una presa o la energía almacenada en unresorte o la energía de las cargas eléctricas.La energía adopta diversas formas y puede transformarse de unas enotras.En todo cambio, físico o químico, se produce una transformaciónenergética.
  4. 4. Principio de conservación de la energía:“La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Por tanto, laenergía total del universo se mantiene constante .”La degradación de la energía es la perdida de energía útil, yaque esta se conserva en los cambios, pero tiende atransformarse en energía térmica, que es una forma deenergía menos aprovechable. El rendimiento energético, r , es el cociente entre la energía útil y la energía suministrada. Se expresa en porcentaje. r = Energía útil . 100 Energía suministrada
  5. 5. Fuentes NOrenovables de energía Se denominan fuentes de energía no renovables a aquellas cuyas reservas se consumen a un ritmo mayor del que son repuestas por la naturaleza. Forman parte de este grupo los combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo o el gas natural, y los minerales de uranio.
  6. 6. CarbónEl carbón es una roca sedimentaria, formada durante millones de años apartir de residuos vegetales.Tiene un valor energético de 30000 kJ/kg, y según su contenido decarbono, se distinguen distintos tipos:- Antracita: más de 90%- Hulla: del 75% al 90%- Lignito: del 60% al 75%- Turba: menos de 60%Las dos primeras se utilizan en la industria siderúrgica, y las dos restantescomo combustibles en las centrales térmicas.
  7. 7. Petróleo El petróleo es un aceite mineral que ha producido la naturaleza a lo largo de millones de años a partir de restos de organismos. Su poder energético está en torno a 40000 kJ/kg. Desplazó al carbón como primer combustible por su facilidad de extracción, la ausencia de residuos sólidos y su uso en los motores de explosión. El petróleo crudo es una mezcla de sustancias, y mediante la destilación podemos obtener combustibles como propano, butano, gasolinas… Es la base de la petroquímica, porque sus derivados se utilizan en la producción de plásticos, pinturas o perfumes entre otras muchas cosas.
  8. 8. Gas naturalEl gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, cuyo componentemayoritario es el metano (más de 90%).Tiene un gran poder energético, ya que 1m³ de gas nos proporcionaaproximadamente la misma energía que 0.9 kg de petróleo. Y a su vez sucombustión solo genera como residuos CO2 y H2O, por lo que se leconsidera poco contaminante aunque la emisión de dióxido de carbonocontribuya al efecto invernadero.La utilización de esta fuente va aumentando, y existe una gran red decanalización para hacerlo llegar a todas las industrias y domicilios.
  9. 9. La energía nuclearEsta energía se obtiene mediante la fisión nuclear o la fusión nuclear.•Fisión nuclear: la fuente de energía utilizada es un isótopo del uranio,denominado U-235 y es utilizado en los reactores nucleares de fisiónactualmente en funcionamiento, aunque otros utilizan plutonio como elementopara fisionar, obtenido a partir del uranio en el mismo reactor.Al desintegrar 1g de uranio 235 generamos 7,2 • 1010 J de energía, equivalentesa 1,7 t de petróleo.Para poder utilizar el uranio se enriquece hasta alcanzar una mayorconcentración de núcleos de U-235 y para ello se requieren 8 kg de uranioempobrecido para obtener un 1kg de uranio enriquecido al 3% que ya puedeutilizarse en los reactores nucleares.Este proceso convierte agua en vapor, que mueve una turbina solidaria con ungenerador eléctrico. Las reservas conocidas de uranio son suficientes para variasdecenas de años.
  10. 10. Fusión nuclear: los átomos de deuterio ytritio, ambos isótopos del hidrógeno sonactualmente la fuente de energíaconocida. Proporciona una mayor energía que lafisión para la misma masa de combustible .La fusión de 1g de helio a partir deldeuterio proporciona mas de 3,1 •1011 J, loque equivale a 7,4 t de petróleo.Este proceso es muy común en lanaturaleza, las estrellas generan así laenergía.Todavía no existen centrales nucleares queutilicen este método, ya que se necesitantemperaturas desorbitadas para conseguirque los núcleos atómicos se fusionen, perode llegar a existir sería una fuenteinagotable a la vez que pococontaminante y llegaría a cubrir lasnecesidades energéticas de lahumanidad.
  11. 11. Ventajas e inconvenientesVentajas Inconvenientes- La energía procedente de estas - Las reservas de estos combustiblesfuentes es barata y fácil de fósiles son limitadas.obtener. - La combustión de carbón y petróleo libera a la atmósfera gases- La tecnología requerida para el nocivos, como los que producenaprovechamiento de la energía lluvia ácida.está muy desarrollada. - Las emisiones de CO2 contribuyen al efecto invernadero. - Los reactores nucleares de fisión producen residuos radioactivos de larga duración y difíciles de almacenar.
  12. 12. Fuentes renovables de energíaLas fuentes renovables de energíason aquellas cuyas reservas seconsumen a un ritmo menor delque son repuestas por lanaturaleza. Las mas importantes de estegrupo son la biomasa, el sol, lafuente hidráulica y la fuenteeólica, aunque se estándesarrollando otras muchasutilizando el agua del mar o laenergía que posee la tierra yaque estas fuentes son el futuro.
  13. 13. La biomasaLa biomasa es materia orgánica de origen vegetal o animal. La energía quecontiene fue la primera que utilizó el hombre.Podemos aprovechar esta energía de distintas maneras:-De forma indirecta como combustible de los residuos agrícolas, ganaderos yforestales.- Transformando los residuos naturales en combustible biogás mediantefermentaciones producidas por microorganismos.- Obteniendo biocarburantes mediante cultivos de vegetales adecuados.Tales como el bioetanol o el biodiésel pueden sustituir a la gasolina y elgasóleo en los motores de explosión.- Quemando residuos urbanos en incineradoras, que pueden calentar agua oproducir energía eléctrica.
  14. 14. 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 quela consumida por la humanidad en ese tiempo. Sin embargo, suaprovechamiento ha necesitado de un importante desarrollo tecnológicorealizándose principalmente de tres formas. Fotovoltaica Térmica de baja Térmica de alta temperatura temperatura Las células fotovoltaicas Se basa en el Se basa en la convierten calentamiento de concentración de la directamente la un fluido en un radiación solar energía solar en colector solar. Se mediante espejos energía eléctrica. aprovecha para para calentar un Se usa en tener agua caliente fluido a alta calculadoras por en edificios. temperatura. La ejemplo, y producción de vapor prescindimos del uso mueve la turbina de de pilas. un generador eléctrico.
  15. 15. Fuente hidráulica y eólicaLas fuentes hidráulica y eólica son actualmente las fuentes renovables que másenergía producen, ya que su tecnología está suficientemente desarrolladaconsecuentemente la más utilizada. La energía hidráulica es la La energía eólica es la energía energía potencial de una cinética del viento. Se ha utilizado masa de agua embalsada tradicionalmente en los molinos en una presa natural o de viento y en la navegación de artificial. Se aprovecha vela. Actualmente, se utiliza en los principalmente en las aerogeneradores para producir centrales hidroeléctricas energía eléctrica. para producir energía eléctrica.
  16. 16. Otras fuentes renovablesTienen una contribución escasa a la producciónenergética global, en determinados lugares puedenllegar a ser importantes.• La energía geotérmica es la energía térmicaacumulada en el subsuelo. Cuando los focos calientesestán a poca profundidad, se aprovecha para inyectaragua fría en el subsuelo, que se transforma en aguacaliente o en vapor. El vapor puede mover la turbina deun alternador.• La energía del mar se aprovecha de diversas maneras:- La energía maremotriz es la energía potencial queadquiere el agua marina al subir su nivel por efecto delas mareas.- La energía undimotriz es energía cinética de lascorrientes marinas.- la energía maremotérmica se debe a la diferencia detemperatura entre las aguas superficiales y profundas.
  17. 17. Ventajas e inconvenientes de lasfuentes NO renovables de energía VENTAJAS INCONVENIENTES• Sus reservas son prácticamente • Los conocimientos y la tecnologíainagotables. necesarios para su uso están en• Su impacto sobre el ambientes algunos casos pocoes, en general, más reducido que el desarrollados, por lo que sude las fuentes no renovables. contribución al consumo total de• Tienen carácter autóctono: la energía es aún reducida (aunqueenergía se produce cerca de las tecnologías solar y eólica handonde se consume, por lo que avanzado mucho).disminuye la dependencia • Una unidad de energía es, enenergética. muchos casos, más cara obtenida a• Su uso favorece el desarrollo de la partir de fuentes renovables quetecnología necesaria para su obtenida de fuentes no renovables.aprovechamiento, lo que a su vez • La producción de algunas, comofomenta el desarrollo tecnológico la eólica o la hidráulica, dependeen otras áreas. de condiciones meteorológicas.
  18. 18. La contaminación atmosféricaLa contaminación atmosférica es la presencia en el aire de sustancias gaseosas,líquidas o sólidas, perjudiciales para las personas, el resto de los seres vivos y elentorno. Las radiaciones también suelen ser consideradas como tal.Las sustancias contaminantes pueden tener origen natural, como pueden sererupciones volcánicas, o de origen artificial, debido a la actividad humana.Los efectos producidos por estas sustancias son:• Óxidos de azufre y nitrógeno, que producen irritaciones, afecciones, retrasos enlas plantas, corrosiones de metales… Además contribuye a la lluvia ácida.• Monóxido de carbono, que es tóxico e incluso mortal el grandesconcentraciones.• Ozono en la troposfera, que produce irritaciones y afecciones.•** El dióxido de carbono no es contaminante y no produce daños, pero elaumento de su concentración contribuye al efecto invernadero.
  19. 19. La lluvia ácidaLa reacción de los óxidos de azufre con el vapor de agua en las capas altas de laatmósfera producen ácido sulfúrico (H2SO4). De la misma manera, los óxidos denitrógeno producen ácido nítrico (HNO3). Estos ácidos mezclados con el vapor deagua precipitan en forma de lluvia, una lluvia que altera crecimientos en lanaturaleza, disuelve metales, contamina cadenas alimentarias, deterioramonumentos…El deterioro de la capa de ozonoEl ozono (O3) de la estratosfera absorbe el 90% de la radiación ultravioleta quellega a la Tierra procedente del Sol, y protege a los seres vivos de sus efectosperjudiciales.Los gases CFC (clorofluorocarbonos), componentes habituales de aerosoles ycircuitos de refrigeración, reaccionan con el ozono y destruyen su molécula.En los Polos Norte y Sur esta disminución de la concentración de ozono seincrementa cada primavera por motivos meteorológicos, creando los conocidosagujeros de ozono.
  20. 20. El efecto invernaderoLos principales gases de efecto invernadero (GEI) son el dióxido decarbono generado al quemar combustibles fósiles, y el metanooriginado en pantanos, estiércol, escapes de gas natural…Este calentamiento puede causar un aumento de las precipitacionesen zonas húmedas, aridez en zonas secas, fusión de hielos polares consus consiguientes consecuencias…El incremento de lasemisiones de gases deefecto invernadero causa unaumento de la temperaturamedia de la Tierra (15ºC) ocalentamiento global, queestá desembocando en uncambio climático.
  21. 21. Desarrollo sostenibleEl problema energético- La degradación de la energía es el origen químico del problema. Laenergía transferida mediante calor no puede transformarse íntegramenteen otras formas de energía. Por ello es necesario extraer nuevascantidades de energía.- El agotamiento de las fuentes de energía, se consumen a un ritmo mayordel que necesita la naturaleza para reponerlas. La extinción delpetróleo, el gas y el carbón será real en poco tiempo.- La demanda creciente de energía a nivel mundial. Las reservas seconsumen cada vez a un ritmo mayor, y éstas solo las poseen pocospaíses. Esto a producido importantes crisis energéticas, con repercusionesimportantes en todos los países.Energía y medioambienteEl actual modelo económico a tenido efectosmedioambientales negativos. Los hábitos de consumogeneralizados para intentar mejorar la situación yrespetar el medioambiente son:-Reciclar los residuos- El ahorro energético- El aprovechamiento de fuentes de energía menoscontaminantes.
  22. 22. Energía y desarrollo sostenibleUn crecimiento entre el desarrollo económico y el mantenimiento del medioambienteexige:• Sostenibilidad ambiental: en las explotaciones se impone el principio de precaución “nose deben realizar actividades productivas hasta que no se demuestre que no son dañinas”.• Sostenibilidad social: la organización de la sociedad debe respetar el medioambiente yasegurar una distribución equilibrada de los recursos energéticos.• Sostenibilidad económica: las actuaciones humanas sobre el entorno deben sereconómicamente rentables y viables.Medidas para una utilización sostenible de la energía- Ahorro energético: no malgastar la energía y conseguir un uso equilibrado de ella.- Diversificación de las fuentes energéticas: así obtendremos energía de distintas fuentes yconseguiremos un uso equilibrado.- Impulso de las energías renovables: que favorecen el desarrollo tecnológico y son másrespetuosas con el medioambiente.- Desarrollo de energías autóctonas propias del país. Cercanas al consumidor y así nodependeríamos del exterior.Contribución de la ciencia al desarrollo sostenible- Desarrollo de nuevas energías, tales como el hidrógeno y la fusión nuclear, quesolucionarían el problema de necesidad energético.- Mejora de las tecnologías de producción de la energía, con avances científicos y nuevosmétodos que han posibilitado un mejor aprovechamiento.- Desarrollo de métodos de ahorro y eficiencia energéticos mediante el diseño deaparatos que optimizan el uso de las energías.- Disminución del impacto ambiental del uso de la energía, como investigaciones entornoal dióxido de carbono y su eliminación para ayudar a disminuir el efecto invernadero.
  23. 23. FIN

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