LA ENERGÍA EN EL FUTURO

 

  • La energía del futuro:

 

Energía del futuro es un modelo energético que se basea mayoritariamente en el consumo de combustibles fósiles para el transporte y la generación de energía eléctrica. Existen dos factores que ponen en entredicho la supervivencia de este modelo, en pie desde comienzos del siglo XX. Dichos factores son el agotamiento de las reservas de combustible y el calentamiento global.

CARACTERÍSTICAS:

Según la teoría del pico de Hubbert el agotamiento de las reservas de petróleo y gas natural podría ser un hecho antes de que acabase el presente siglo XXI. Por otro lado, cada vez son más los científicos y grupos de opinión que alertan sobre el comienzo de un período de calentamiento global asociado al incremento de emisiones de gases de efecto invernadero. Aun cuando todavía no hay acuerdo sobre la inminencia y el alcance de ambos problemas, existe un consenso generalizado sobre el hecho de que tarde o temprano, el ser humano deberá dejar de utilizar los combustibles fósiles como su principal fuente de energía primaria y decantarse por fuentes más seguras, abundantes y menos dañinas para el medio ambiente.

En el presente se utilizan los combustibles fósiles como el 97 % de la energía primaria que se consume en el mundo, 38 % es carbón, 40 % es petróleo y 19 % es gas natural. Estas generan contaminación y no son renovables. Se estima que el petróleo durará 45 años más, el gas natural 65 y el carbón 230. No obstante, existen diversas opciones de generación eléctrica ajenas a los combustibles fósiles que podrían mitigar la dependencia que la sociedad moderna tiene de estos recursos escasos y contaminantes. Algunas de estas opciones ya están disponibles y otras son meras hipótesis, y cada una genera distintos y enfrentados puntos de vista sobre sus supuestas ventajas e inconvenientes.

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  • La fusión nuclear:

En el interior de las estrellas, los núcleos de los átomos de hidrógeno, acelerados a grandes velocidades, se funden y dan lugar a núcleos de helio generando una gran cantidad de energía. Este es el proceso que se intentará en un tokamak, un reactor toroidal, es decir, con forma de rosquilla, de 5000 toneladas de peso. En este reactor se emplean campos magnéticos muy potentes para confinar deuterio y tritio, dos isótopos de hidrógeno que se pueden obtener del agua de mar. Para que ocurra la fusión, dicho isótopos se deben comprimir y alcanzar temperaturas de 150 000 000 ºC, con lo que generan helio y hasta 500 MW de potencia térmica que movería una turbina, la cual generaría energía.

La dificultad está en que aún no se ha conseguido construir un reactor de fusión rentable económicamente, pese a que se están invirtiendo importantes recursos para alcanzar este objetivo.

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  • Energía de fusión: Ventajas e  Inconvenientes.

La fusión nuclear es un recurso energético potencial a gran escala, que puede ser muy útil para cubrir el esperado aumento de demanda de energía a nivel mundial, en el próximo siglo. Cuenta con grandes ventajas respecto a otros tipos de recursos.

VENTAJAS:

  • Los combustibles primarios son baratos, abundantes, no radioactivos y repartidos geográficamente de manera uniforme (el agua de los lagos y los océanos contiene hidrógeno pesado suficiente para millones de años, al ritmo actual de consumo de energía).
  • Sistema seguro: el reactor sólo contiene el combustible para los diez segundos siguientes de operación. Además el medio ambiente no sufre ninguna agresión: no hay contaminación atmosférica que provoque la “lluvia ácida” o el “efecto invernadero”.
  • La radiactividad de la estructura del reactor, producida por los neutrones emitidos en las reacciones de fusión, puede ser minimizada escogiendo cuidadosamente los materiales.

INCONVENIENTES:

  • El principal inconveniente y que la hace más peligrosa es la seguridad, pues su uso recae sobre la responsabilidad de las personas y estas reacciones son muy inestables. Decisiones irresponsables pueden provocar accidentes en las centrales nucleares pero, mucho peores.
  • Aunque en menor medida la energía nuclear de fusión genera residuos radiactivos.

 

  • El futuro de la fusión y la minería lunar:

    Se puede eliminar el problema de la radiactividad del tritio y de la producción de neutrones de alta energía empleando para la fusión 3He, que emitiría protones en lugar de neutrones; no solo no produciría radiaciones peligrosas, sino que los protones podrían convertirse directamente en una corriente sin necesidad de vaporizar agua para mover una turbina. El diseño, por tanto, sería más sencillo.

    El único problema es que los yacimientos más próximos de He están el la Luna. Su concentración en el regolito lunar se estiman en unas 20 partes por mil millones. Se ha calculado que una excavación de 2 km^2  de superficie y 2,5 km de profundidad permitiría extraer 10 kg de He, que contienen suficiente energía para abastecer durante un año a una ciudad de 1 millón de habitantes.

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VENTAJAS E INCONVENIENTES:

Viendo en conjunto las ventajas de las pilas de combustible, tenemos:

  • Su alta eficiencia, del 60%: sobre todo en aquellas que funcionan a altas temperaturas y que suministran electricidad y calor. Imagínate tener en el sótano de tu casa una pila de combustible que partiendo de gas natural por ejemplo, te proporcione electricidad, calefacción y agua caliente. Y de forma mucho más eficiente que una caldera de gas convencional.
  • Son limpias, en el sentido de que no emiten CO2 a la atmósfera si sólo parten de H2 y O2.
  • Pueden usar combustibles renovables.
  • Funcionan de forma continua en tanto el combustible esté disponible.
  • Proveen de energía base y pueden ser un buen complemento a las energías renovables.
  • No tienen partes móviles por lo que su mantenimiento es sencillo.
  • No emiten ruido.
  • El hidrógeno puede obtenerse del agua.
  • Tamaño muy adaptable según necesidades: desde la batería de un móvil hasta una central de producción eléctrica.
  • Existen pilas reversibles que pueden almacenar la energía sobrante en forma de hidrógeno (y que luego se puede usar en otras pilas de combustible).

Pero también como hemos dicho existe una serie de desventajas. No existe la fuente de energía perfecta. Y las pilas de combustible no son la excepción:

  • Coste elevado debido al uso de materiales caros como el platino
  • La fiabilidad todavía está en desarrollo.
  • Corta vida útil, sobre todo en aquellas que trabajan a altas temperaturas.
  • Poca robustez. Algunas son sensibles a la contaminación y a la temperatura.
  • Es difícil encontrar hidrógeno como combustible.
  • La industria del hidrógeno es pequeña.
  • Hay que cuidar aspectos como la seguridad en el manejo y almacenamiento del hidrógeno, altamente explosivo.
  • Baja densidad del combustible, comparado con la gasolina.

 

  • Las pilas de combustible:

Una pila de combustible, o celda de combustible, es

un tipo de batería que convierte la energía química del combustible que la alimenta en energía eléctrica mediante la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno.

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Actualmente, se emplean grandes pilas de combustible para suministrar electricidad a edificios y pequeñas poblaciones. Pilas más pequeñas se usa

n en autobuses y coches eléctricos o para suministrar electricidad a caravanas. Otros dispositivos de menor tamaño pueden emplearse, en un futuro, en ordenadores portátiles o teléfonos móviles, proporcionándoles mayor autonomía.

Los automóviles eléctricos alimentados con una pila de combustible despiertan un gran interés, pues no generan ninguna contaminación al funcionar. Aunque se están ensayando prototipos desde la década de 1990, son muy pocos  los modelos disponibles que emplean esta tecnología. Para que estos automóviles se generalicen, hace falta que se desarrolle una economía del hidrógeno, de modo que recargar hidrógeno sea tan fácil como hoy lo es recargar gasolina.

Actualmente, el hidrógeno se obtiene de dos fuentes:

  • A partir del agua. El hidrógeno se puede aislar electrólisis, en una reacción inversa a la que se produce en la pila de combustible. La electrólisis requiere un gasto bastante elevado de energía eléctrica.
  • A partir del metano. Es el modo más habitual. Cuando se hace reaccionar el metano con vapor de agua, se desprende hidrógeno.

 

  • Participantes:

María González Blanco, 4ºESO A

Penélope Pumar Valladares, 4ºESO A

Adela Sánchez Vázquez, 4ºESO C

  • Vídeo:

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