LA ENERGÍA DEL FUTURO

LA ENERGÍA DEL FUTURO

Las energías renovables pueden ser la solución para dejar de consumir energías  fósiles, pero no están libres de problemas. Los científicos aspiran a soluciones más radicales.

 

FUSIÓN NUCLEAR:

La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado, generalmente liberando partículas en el proceso. Estas reacciones pueden absorber o liberar energía, según si la masa de los núcleos es mayor o menor que la del hierro, respectivamente.

Un ejemplo de reacciones de fusión son las que tienen lugar en el sol, en las que se produce la fusión de núcleos de hidrógeno para formar helio, liberando en el proceso una gran cantidad de energía en forma de radiación electromagnética, que alcanza la superficie terrestre y que percibimos como luz y calor.

 

LAS PILAS DE COMBUSTIBLE:

Se trata de un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería. Se diferencia en que está diseñada para permitir el abastecimiento continuo de los reactivos consumidos. Es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno u otro agente oxidante, en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, en una batería los electrodos reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.

Actualmente existe una gran variedad de pilas de combustible en diferentes etapas de desarrollo. Por ello, se pueden clasificar atendiendo a numerosas características. Las más comunes son las siguientes:

  1. Según el tipo de combinación de combustible y oxidante. Los combustibles típicos son el hidrógeno molecular y el metanol, y normalmente oxígeno o aire como oxidante.Se pueden alimentar con una amplia variedad de combustibles, como hidrógeno, metanol, biomasa, gasolina, carbón, etc.
  2. Según el tipo de electrolito usado. Por ejemplo: ácido fosfórico, membrana de polímero sólido, solución alcalina, etc.
  3. Según la temperatura de operación. Por un lado, tenemos pilas de combustible de baja o media temperatura (con temperaturas inferiores a 200ºC), como las PEM, las AFC y las PAFC. Por otro, las de alta temperatura, que sobrepasan los 600ºC, como las MCFC y las SOFC. Según la fuente que se consulte, los rangos son ligeramente distintos, por lo que esta clasificación no es estricta.
  4. Según su eficiencia. En este caso, el rango es distinto dependiendo del tipo de pila y del tipo de aplicación en la que se utilice. Por ejemplo, para una PEM tiene una eficiencia en torno a un 40% en aplicaciones estacionarias y en torno a un 60% en aplicaciones para el transporte.
  5. Según el tipo de uso. Aplicaciones portátiles, estacionarias, de transporte, militares, espaciales, etc.
  6. Según su potencia. Pilas de baja potencia (alrededor de 5 kW en el caso de las DMFC, por ejemplo) y de alta potencia (100 kW a 2 MW en las SOFC, por ejemplo)
  7. Según el catalizador utilizado. Típicamente, platino, metales no preciosos o el propio material de los electrodos. También pueden ser de paladio.

VENTAJAS

No produce ningún contaminante al funcionar: su único producto es agua.

INCONVENIENTES

  1. No existe una red generalizada e suministro de hidrógeno.
  2. El hidrógeno presenta un riesgo elevado de explosión, por lo que se deben extremar las medidas de seguridad.
  3. Cuando el hidrógeno se obtiene por hidrólisis,consume mucha energía eléctrica, que generalmente procede de combustibles fósiles y genera GEI; si se obtiene del metano,genera 12kg de CO2 por cada kg de hidrógeno producido.
  4. Para emplear el hidrógeno en vehículos y otras aplicaciones que requieran mucha potencia,es preciso comprimirlo a cientos de atmósferas. Al sumar la energía gastada en la obtención del hidrógeno, más la necesaria para comprimirlo, la electricidad obtenida es cuatro veces más cara que la generada en la red eléctrica.

 

Estas son algunas de las fuentes de energía:

Energía eólica

La energía eólica se basa en la energía potencial que poseen las corrientes de viento. Dicha energía potencial es captada por las aspas de los generadores eólicos, y es transformada en energía eléctrica en los alternadores presentes en el interior de dichos generadores.

Las zonas más favorables para la implantación de torres eólicas son las regiones costeras y las grandes estepas, donde vientos constantes soplan regularmente: es necesaria una velocidad media del viento superior a 30 km/h para que una turbina eólica funcione con eficiencia. Además los aerogeneradores se pueden montar y desmontar sin apenas dejar huella en la naturaleza.

La energía eólica presenta diversas ventajas, entre las cuales está la de no depender de combustible alguno para operar, sus emisiones casi nulas, y el hecho de ser una tecnología muy desarrollada y probada. También presenta un costo bajo de mantenimiento y explotación, y requiere de relativamente poco espacio para ser instalada (en comparación con otras energías más extensivas, como la solar fotovoltaica o termoeléctrica).

Entre sus problemas, tradicionalmente se destacaba su elevado costo, si bien este problema se está solucionando poco a poco con la evolución tecnológica y la aparición de fuertes economías de escala debido a la generalización de su producción. La energía eólica también tiene un elevado impacto visual y sonoro, y un discutido impacto medioambiental (como por ejemplo el desplazamiento de los recorridos de aves migratorias). Por último, el problema quizá más importante de la energía eólica es su difícil gestión dentro de un sistema eléctrico. La energía eólica es una energía poco constante, dependiente de vientos a menudo muy variables, de manera que no se puede depender totalmente de ella para generar electricidad en momentos de alta demanda eléctrica.

 

Energía solar

La energía solar es la energía obtenida de la radiación solar transformándola en calor o electricidad. Los colectores solares transfieren la energía proveniente de la radiación solar al agua y la calientan. Las células fotovoltaicas que generan su energía eléctrica de la radiación electromagnética del sol, transformándola en energía eléctrica.

Energía de biomasa

La biomasa es la abreviatura de «masa biológica» y se obtiene de los recursos biológicos. La biomasa comprende una inmensa gama de materiales orgánicos. La energía proveniente de la biomasa se divide en muchos grupos:

Energía de combustión directa.

Energía de conversión térmica.

Energía por fermentación alcohólica.

Energía por descomposición anaeróbica.

La energía de combustión directa se saca de la leña y otros desechos orgánico como excrementos de animales y celulosa se utiliza para obtener calor.

La energía por conversión térmica que consiste en la destilación de leña para generar carbón de leña, metanol, alcohol metílico, entre otros.

La energía por fermentación alcohólica que consiste en la fermentación de restos orgánicos tales como la caña de azúcar, la yuca y la madera, se cree que podría reemplazar a los combustibles fósiles. El etanol (alcohol etílico) se está usando actualmente como añadido de la gasolina.

La energía anaeróbica que consiste en la producción de gas en cámaras cerradas; se denominan biodigestores. Esta se logra mediante la fermentación de desechos orgánicos (excrementos, residuos orgánicos, etc…). El gas obtenido sirve para el gas de cocina y la iluminación.

 

Energía geotérmica

Este tipo de energía trata de aprovechar el calor desprendido por la Tierra para obtener energía eléctrica. Dicho de otra forma, es la energía calórica contenida en el interior de la Tierra que se transmite por conducción térmica hacia la superficie.

También puede generarse energía eléctrica mediante la utilización de un vapor que pasa a través de una turbina que está conectada a un generador, y que produce electricidad.

Los usos más comunes son:

  • Uso sanitario.
  • Varios usos industriales como la pasteurización de la leche.
  • La implantación de calefacción en distritos enteros y viviendas individuales.
  • Balnearios.
  • Cultivos en invernaderos durante el periodo de nevadas.
  • Reducir el tiempo de crecimiento de pescados, crustáceos, etc.

Entre sus ventajas, podemos destacar:

  • Es un recurso de bajo coste.
  • Contribuye tanto a la generación de energía (produce electricidad) como con usos directamente de calor.
  • Evita la dependencia energética del exterior.
  • Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los combustibles fósiles (petróleo, carbón, etc.)
  • No produce ningún tipo de combustión

Funcionamiento de una central

  • Primero se perfora un agujero hasta el pozo de agua subterránea.
  • Se monta una tubería, destinada a llevar el vapor de agua a la superficie.
  • El vapor de agua pasa por una depuradora, porque lleva minerales que podrían ocasionar desperfectos en las turbinas.
  • Luego, pasan por las turbinas, que a su vez mueven un generador. El generador produce la electricidad y un transformador la convierte en corriente eléctrica.

La energía geotérmica es capaz de crear energía limpia para autos, casas etc. Islandia es unos de los lugares donde más se aprovecha esta forma de energía

 

Energía nuclear de fusión

La fusión nuclear promete ser la energía del mañana, consiste en la unión de dos núcleos atómicos, el nuevo átomo tiene una masa inferior a la masa de los dos átomos juntos, así que esa diferencia de masa se libera en energía, de acuerdo con la famosa ecuación de Einstein E=Mc2.

Esta energía puede parecer fácil de lograr, pero es necesario llegar a temperaturas de entre 50 y 100 millones de grados centígrados y además a presiones exorbitantes, porque si no, el átomo de deuterio no se fusionará con el tritio. Este tipo de energía tiene las ventajas de que los elementos necesarios para la fusión nuclear abundan en el planeta y los desechos que produce son, además de poco cuantiosos, elementos estables que pueden ser devueltos a la naturaleza.

 

Energía mareomotriz

La energía mareomotriz es la energía potencial o cinética que contienen los océanos. Esta energía se está desarrollando y se piensa podría ser una energía que sustituiría a los combustibles fósiles, porque esta energía es renovable y tres cuartas partes del planeta son océanos, así que casi todo país con costa puede emplearla. Está energía la producen en conjunto el viento, el Sol y la Luna, que hacen:

Las olas

Las mareas

Las corrientes marinas

La energía de una central mareomotriz convencional se toma de las diferentes alturas que puede tener la marea en el día, reteniéndola y haciendo mover una turbina. La energía mareomotérmica consiste en usar la diferencia de temperatura entre la superficie y las profundidades oceánicas. Esa diferencia de temperatura hace que se genere una corriente de convección. Las corrientes de convección son el fenómeno físico que se produce en un fluido cuando una parte de este está más caliente (y por tanto es menos densa) que otra que se sitúa por encima de la primera. Esto hace que intercambien sus posiciones, y por tanto se muevan y generen una corriente.

Estas corrientes pueden hacer a una turbina moverse para generar energía eléctrica. También se pueden aprovechar las olas y corrientes marítimas. Esta tecnología se está desarrollando, Francia ya está pensando en hacer su segunda central mareomotriz. Aunque no contaminen la atmósfera, estas pueden influir en la biodiversidad y en la salinidad del agua.

 

Caso de Islandia

Islandia es un pequeño país el cual se provee de energía mediante la energía geotérmica e hidroeléctrica. La energía geotérmica abunda en Islandia por la gran cantidad de volcanes y géiseres. Islandia no es autosuficiente y no se puede proveer del petróleo que consume, así que debe importarlo en su totalidad.

En el 2002 se encontró una alternativa que separa los átomos de hidrógeno mediante la electrólisis, implementando su potencial geotérmico. Lo que se pretende es que dentro de pocos años la flota de autobuses sea completamente de hidrógeno, y que coches y barcos también. Por ahora hay una estación de hidrógeno y algunos coches y autobuses. Luego, se pretende exportar el hidrógeno.

Islandia es en este momento uno de los países con la tecnología del hidrógeno más desarrollada y le llevará una ventaja contundente al resto de países que en este momento están empezando a desarrollar la energía de hidrógeno.

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