Energías AlternativasFormas eficientes de generar energía a partir de diversos recursos naturales

Introducción a las energías alternativas


La energía es una magnitud física que se asocia con la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo mecánico, emitir luz, generar calor, etc., Para obtener energía se tendrá que partir de algún cuerpo que la tenga y pueda experimentar una transformación. A estos cuerpos se les llama fuentes de energía. De una forma más amplia se llama fuente de energía a todo fenómeno natural, artificial o yacimiento que puede suministrar energía. Las cantidades disponibles de energía de estas fuentes, es lo que se conoce como recurso energético..
Hoy en día la preocupación y temor por los elevados costes sociales y medioambientales asociados a la energía convencional, como lo son el uso de combustibles fósiles y la energia nuclear. Es así como las emanaciones de las centrales energéticas, tanto de carbón, de petróleo como de incineración de basuras, las calefacciones y los vehículos de combustión, etc., son los responsables directos de la destrucción de los extensos ecosistemas, de daños en los bosques y en el acuífero de los continentes, enfermedades y dolencias en poblaciones humanas, reducción de la productividad agrícola, la corrosión en puentes, edificios y monumentos, etc. Los efectos indirectos también son importantes, como lo son aquellas cosas obra de la vida humana, como las explosiones de gas, accidentes en sondeos petrolíferos y en minas de carbón, contaminación por derrames de combustible y vertidos químicos, etc.
La energía nuclear que había sido considerada como la solución ideal al problema de la contaminación, la lluvia acida y el efecto invernadero, se ha planteado por sí misma, como un problema de tal magnitud que ha obligado a muchos países a deshacerla de sus planes energéticos para el futuro, no solo por la producción de residuos radiactivos, los problemas de desmantelamiento de instalaciones, el riesgo de accidentes de imprevisibles consecuencias y la proliferación de armas nucleares, sino por el elevado coste de construcción y mantenimiento de las instalaciones.

De esta forma se han planteado una serie de soluciones, las cuales radican en el uso más eficiente de la energía, a través del ahorro y un empleo inteligente y cuidadoso de la misma, y el fundamental protagonismo de las energías renovables. Estas energías son aquellas que, aprovechando los caudales naturales de energía del planeta, constituyen una fuente inagotable de flujo energético, renovándose constantemente, es decir, son aquellas que nunca se agotan y se alimentan de las fuerzas naturales. Estas energías pueden ser consideradas como energías limpias que son aquellas que no generan residuos como consecuencia de su utilización.
Existe en la actualidad un varias fuentes energéticas con características propias, que desde el principio de los tiempos han procurado al hombre un determinado desarrollo económico y social. Actualmente, gracias a los recursos energéticos, determinadas parcelas de la población mundial están alcanzando la que se ha dado en llamar "Cultura del Bienestar". Es asi como se pueden considerar las siguientes fuentes de energía:


RESUMEN:
En el siguiente link encontraran un mapa conceptual con el resumen del funcionamiento y principales caracteristicas de las diferentes energías alternativas http://www.screencast.com/t/nwPTSarom

Energía Mareomotriz:
La energía proporcionada por las mareas se aprovecha para generar electricidad. Esta circunstancia se produce en un número muy reducido de localizaciones. Es una energía muy limpia, pero plantea algunas cuestiones por resolver, sobre todo a la hora de construir grandes instalaciones:
  • Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero.
  • Efecto negativo sobre la flora y la fauna.
Estos inconvenientes pueden quedar minimizados con la construcción de instalaciones pequeñas, que son de menor impacto ambiental pero representan un mayor coste de realización.
Este tipo de energía proveniente de las olas está aún investigación, pero ya se encuentran dos instalaciones en Escocia y Noruega.
Las mareas pueden apreciarse como variación del nivel del mar, con un período de aproximadamente 12 horas 30 minutos, con una diferencia de nivel de unos 2 metros que, conforme a la topografía costera la diferencia entre bajamar y pleamar puede llegar en unos pocos casos hasta los 15 metros. Y esta característica se observa en un centenar de lugares.

La técnica utilizada consiste en encauzar el agua de la marea en una cuenca, y en su camino accionar las turbinas de una central eléctrica. Cuando las aguas se retiran, también generan electricidad. Se considera que los lugares más viables para aprovechar esta energía son unos 40, que rendirían unos: 350.000 GW/h anuales. Para obtener esta cantidad de energía sería necesario quemar unos 220 millones de barriles de petróleo/año. Las áreas más prometedoras son:

  • - La parte de la Bahia de Funday, Canadá

  • - Las Bahias de Cobscook y Passamaquoddy, Estados Unidos.

  • - El estuario del rio Serven, Inglaterra.

Una de las ventajas más importantes de estas centrales es que tienen las características principales de cualquier central hidroeléctrica convencional, permitiendo responder en forma rápida y eficiente a las fluctuaciones de carga del sistema interconectado, generando energía libre de contaminación, externa de variaciones estacionales o anuales, a un costo de mantenimiento bajo y con una vida útil prácticamente ilimitada.
Dentro de las desventajas se encuentran: la necesidad de una alta inversión inicial ( por otra parte características de cualquier obra de explotación energética ) sumado al suministro intermitente, variable y desfasado de los bloques de energía.


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Para ver vídeo ingresar a : http://www.youtube.com/watch?v=s-FiCLc5-dI&NR=1




Energía undimotriz

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http://imagenes.mailxmail.com/cursos/imagenes/3/4/tipos-de-energia-3-mareomotriz-undimotriz-y-nuclear_21143_7_1.jpg

Consiste en la fuerza que se produce por el movimiento del oleaje en los mares. Algunas de las estrategias actuales de su obtención se basan en utilizar un aparto fijado a fondo marino, adicionando con una boya flotante por medio de un cable. La capitación de movimiento de la boya en el superficie de las agua se acumula hasta lograr activar un generador. De este procedimiento se deriva el conocido como “serpiente marina”, desarrollado por la empresa Pelamis Wave Power, que incluye un mecanismo flotador, con varios largos segmentos que captan el movimiento de las corrientes y lo trasforman en energía aprovechable.
Otro ingenioso dispositivo de energía undimotriz está constituido de la siguiente manera: en un pozo cuyo fondo esta colmado por las agua del mar y cuya apertura se encuentra cerrada herméticamente a excepción de un breve orificio. Las olas que se agolpan en el interior del pozo generan vientos que , la ser impulsados por el orificio, generan la energía necesaria para accionar una turbina productora de energía eléctrica.
Ventajas
Desventajas
•es una energía limpia y no contaminante.
• Económico. Energía de las mareas bajo el agua es más barato que es relativo energía de las mareas.
• Integración. Este sistema se puede colocar prácticamente en cualquier lugar bajo el agua, que no requieren especial presas o canales o vías bajo el agua para ser construido.
• Caja de caudales. Sistemas parecen ser seguros para los peces, como los rotores son lentos de inflexión. Además, deben ser seguros para los submarinos, como los submarinos han navegación por radar complejo y no fácil de ejecutar en las cosas bajo el agua.
• En el desarrollo. Este tipo de generación de energía es todavía relativamente nuevo y en desarrollo, por lo que no sabemos cuáles son los posibles efectos secundarios para el medio ambiente debido a la colocación de las turbinas bajo el agua. Es difícil predecir cómo esto afectará océano / las corrientes del río.
Para mayor claridad ver el siguiente video: http://www.youtube.com/watch?v=1IIJ6qLGDAs&feature=related



Energía Geotérmica:
Es la producción de calor y electricidad a partir del vapor natural de la tierra. Trabajos de investigación han demostrado que también es posible extraer calor de las rocas del mar, aplicando una técnica de fracturación hidráulica y haciendo pasar agua a presión a través de la roca.

El calor geotérmico no carece de repercusiones medioambientales, si bien estas pueden variar dependiendo de la localización:


  • Las instalaciones comerciales pueden producir una amplia gama de residuos en suspensión, bien en la atmósfera, bien en el agua, entre los que se incluyen sales disueltas, mercurio, arsénico, sulfuro de hidrógeno y en ocasiones radón.
  • Las instalaciones de grandes dimensiones pueden causar pequeños movimientos de tierras, como consecuencia de los cambios de temperatura bruscos que se producen.
Sin embargo, ninguno de estos inconvenientes plantea problemas insalvables en instalaciones correctamente gestionadas.

En áreas de aguas termales muy calientes a poca profundidad, se perfora por fracturas naturales de las rocas basales o dentro de rocas sedimentarias. El agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor (flashing). El método a elegir depende del que en cada caso sea económicamente rentable. Un ejemplo, en Inglaterra, fue el "Proyecto de Piedras Calientes HDR" (sigla en inglés: HDR, Hot Dry Rocks), abandonado después de comprobar su inviabilidad económica en 1989. Los programas HDR se están desarrollando en Australia, Francia, Suiza ,Alemania. Los recursos de magma (rocas fundidas) ofrecen energía geotérmica de altísima temperatura, pero con la tecnología existente no se pueden aprovechar económicamente esas fuentes.
En la mayoría de los casos la explotación debe hacerse con dos pozos (o un número par de pozos), de modo que por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve a reinyectar en el acuífero, tras haber enfriado el caudal obtenido. Las ventajas de este sistema son múltiples:

· Hay menos probabilidades de agotar el yacimiento térmico, puesto que el agua reinyectada contiene todavía una importante cantidad de energía térmica.

· Tampoco se agota el agua del yacimiento, puesto que la cantidad total se mantiene.

· Las posibles sales o emisiones de gases disueltos en el agua no se manifiestan al circular en circuito cerrado por las conducciones, lo que evita contaminaciones.



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Energía Nuclear:La energía nuclear, es un tipo de energía que proviene de reacciones de fusión (núcleos de cargas similares se unen con el fin de formar un núcleo más pesado) y/o fisión (núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños) de átomos, con el fin de liberar grandes cantidades de energía, para la posterior producción de electricidad.
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Historia de la energía nuclear:
En los años 50' y 60' la energía nuclear tuvo bastante aceptación en la sociedad, debido a que esta presentaba beneficios importantes, como el poco consumo de combustible y la gran generación de energía a partir de poca materia nuclear. Años mas tarde (años 70 y 80), se empezaron a revelar verdades tan importantes como los peligros de la radiación y su gran potencial destructor si llegase a ocurrir un accidente; como lo fue el lamentable caso de Chernobyl en 1986, accidente que sucedió en una central nuclear con bajas o nulas medidas de seguridad, con tiempos y procesamiento no adecuados. A partir de este lamentable accidente, se determinaron ciertos cuidados y medidas mínimas de seguridad en fábricas con trabajos de energía nuclear. A su vez, años después los impactos generados por este tipo de energía abarcaron problemas tan graves como la seguridad y la preservación del medio ambiente, puesto que el manejo indebido de los residuos nucleares puede generar grandes repercusiones en la naturaleza.
  • En 1956 se puso en marcha, en Inglaterra, la primera planta nuclear generadora de electricidad para uso comercial. En 1990 había 420 reactores nucleares comerciales en 25 países que producían el 17% de la electricidad del mundo.
Generación de energía:Fisión: Es la generación de energía a partir de la división de núcleos pesados en muchos más pequeños. Este proceso de fisión, es bastante eficiente.
Característica
Descripción
Combustible
Uranio, específamente el isótopo 235
Proceso general
El núcleo del átomo de uranio (U-235) es bombardeado por neutrones y se rompe originándose dos átomos de un tamaño aproximadamente mitad del de uranio y liberándose dos o tres neutrones que inciden sobre átomos de U-235 vecinos, que vuelven a romperse, originándose una reacción en cadena
Energía liberada
Se libera una gran cantidad de energía. La energía liberada, se usa en la planta nuclear para convertir agua en vapor, posteriormente este vapor mueve una turbina que genera electricidad.
Tipo de energía
Energía no renovable. Los producots utilizados como combustibles, generalmente se encuentran en la tierra en cantidades muy limitadas.
Condiciones
El mineral debe ser enriquecido, de forma tal que la concentración de U-235 pase de ser 0,71% a 3,0%.
El uranio se prepara en pequeñas pastillas de dióxido de uranio, con apenas unos milimetros de espesor. Estas pastillas contienen la misma cantidad de energía que una tonelada de carbón.
Fusión: La energía es liberada a partir de la unión de núcleos denominados como pequeños, para formar un núcleo pesado. Este proceso de fusión nuclaer es bastante eficiente.
Característica
Descripción
Combustible
Generalmente, se emplea el hidrógeno
Proceso general
Núcleos de hidrógeno se unen con el fin de formar un núcleo mayor (por ejemplo helio). Este tipo de reacciones son las que se producen constantemente en el sol y en el resto de las estrellas.
Energía liberada
Se emiten grandes cantidades de energía. La energía liberada, se usa en la planta nuclear para generar electricidad, la cual puede abastecer, por ejemplo, la electricidad en Estados Unidos por 100 años.
Tipo de energía
Energía no renovable. Sin embargo el hidrógeno como combustible, presenta una mayor disponibilidad ya que es más abundante. Los productos utilizados como combustibles, generalmente se encuentran en la tierra en cantidades muy limitadas.Es un tipo de energía que no genera grandes repercusiones
Condiciones
Estas reacciones necesitan temperaturas de decenas de millones de grados centígrados para inducir la fusión, así como un tiempo prolongado
Ventajas y desventajas del uso de energía nuclearEste tipo de energía en la sociedad actual, presenta bastante rechazo, puesto que a partir de la conciencia ecológica que se ha venido incentivando, se conocen los efectos perjudiciales que este tipo de energía acarrea. Sin embargo, existen ciertos movimientos que apoyan la energía nuclear a partir de elementos abundantes en la tierra tales como el hidrógeno, ya que no utilizan minerales escasos y no generan muchos residuos radiactivos, con efectos altamente nocivos.A continuación se especifica a grandes rasgos las ventajas y desventajas, propias del uso de energía nuclear.
Ventaja
Desventaja
La poca o nula dependencia de combustibles fósiles
Altos costos de inversión.
Generación de altas cantidades de energía, a
partir de poco combustible radiactivo.
Generación de residuos radiactivos
No generación de efecto invernadero
Riesgos para los trabajadores
- Desechos radiactivos de larga vida.
- Alto potencial aniquilador en caso de accidente.

El estudio de su impacto ambiental debe llevarse a cabo, analizando todo el proceso de producción de la energía nuclear:


1. Extracción, concentrado y enriquecimiento de Uranio:

- La extracción del mineral provoca la contaminación por:

· Sólidos: estériles de minería, que por su pobre concentración en uranio son desechados, aunque sean activos.

· Líquidos: aguas superficiales y subterráneas, que por procesos de lixiviación (filtración), arrastran los materiales de la mina.

· Gases: Radón, gas radiactivo, que se libera a la atmósfera una vez abierta la mina y que entre en contacto directo con los mineros.

- El proceso de concentrado y enriquecimiento se realiza en plantas de tratamiento, que generan idénticos desechos que en el proceso de extracción, pero en diferentes concentraciones. Una vez enriquecido el Uranio, está en disposición de ser utilizado como combustible en centrales de producción eléctrica nuclear.


2. Producción de energía:



Figura 7-5 > Esquema del funcionamiento de una central nuclear
Figura 7-5 > Esquema del funcionamiento de una central nuclear

Tomado de: CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE. Libro electr{onico disponible en

http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/07Energ/130EnNuclear.htm


En este apartado los problemas se plantean desde dos localizaciones:



  • - Centrales eléctricas nucleares: el proceso nuclear genera una gran cantidad de residuos radiactivos, que deben almacenarse en las dependencias de la misma central y en depósitos especiales para material radiactivo. Producen contaminación de aguas (con las que se refrigera), tierras y aire.


  • - Reactores nucleares: constituyen unidades energéticas móviles e independientes, generalmente utilizadas para la propulsión de submarinos y portaaviones de los ejércitos. Su peligro potencial es inmenso:



  • · El riesgo de accidentes obliga a extremar las precauciones en el manejo de estas naves, pues una colisión, significaría la propagación en el mundo marino de la contaminación radiactiva.


  • · El funcionamiento de estos reactores implica la producción de residuos contaminados, que han de ser depositados en algún lugar.


  • · Riesgo de exposiciones a la radiación por parte del personal de las naves, debido a negligencias o averías.


  • · Posible utilización de material bélico nuclear (después de Hiroshima y Nagashaki, no es necesario explicar sus posibles efectos).


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Su funcionamiento:Existen alrededor de 20 millones de pastillas de Uranio en el reactor, cada pastilla contiene mas energía que 60 toneladas de Carbón, estas son colocadas en la vasija del reactor (el núcleo), la cual posee a su alrededor agua, que se usa como refrigerante.Dentro del elemento combustible hay un grupo de varillas de control, estas barras controlan la reacción nuclear en cualquier momento, una vez las varillas se extraen el núcleo se activa y se produce una reacción en cadena, generando gran cantidad de calor, el cual evapora el agua que lo rodea. Dicho vapor mueve la turbina que mueve el generador que produce la electricidad.



Tipos de reactores


Existe una diferencia entre los distintos diseños de reactores nucleares de fisión es el combustible que utilizan. Esto influye en el tipo de moderador y refrigerante usados. De entre todas las posibles combinaciones entre tipo de combustible, moderador y refrigerante, solo algunas son viables técnicamente y solo unas cuantas se han utilizado hasta el momento en reactores de uso comercial para la generación de electricidad (ver tabla).


Tipos de reactores nucleares de fisión comerciales (neutrones térmicos)
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Combustible
Moderador
Refrigerante
Uranio Natural
Grafito
Aire
CO
2
H
2O (agua ligera)
D
2O (agua pesada)
D
2O (agua pesada)
Compuestos orgánicos
H
2O (agua ligera)
D
2O (agua pesada)
Gas
Uranio Enriquecido
Grafito
Aire
CO
2
H
2O (agua ligera)
D
2O (agua pesada)
Sodio
D
2O (agua pesada)
Compuestos orgánicos
H
2O (agua ligera)
D
2O (agua pesada)
Gas
H
2O (agua ligera)
H
2O (agua ligera)





Estas son las denominaciones de los reactores comerciales de neutrones térmicos utilizados en la actualidad:PWR (264). Uranio enriquecido, moderador y refrigerante agua ligera.BWR (94). Uranio enriquecido, moderador y refrigerante agua ligera.CANDU (43). Uranio natural, moderador y refrigerante agua pesada.AGR (18). Usa uranio enriquecido como combustible, moderador grafito, refrigerante CO2.RBMK (12). Uranio natural o enriquecido, moderador grafito, refrigerante agua ligera.Energía Solar:
El sol, fuente de vida y origen de las diversas formas de energía que el ser humano ha utilizado desde el inicio de su historia, puede satisfacer prácticamente todas nuestras necesidades si aprendemos cómo aprovechar de forma racional su luz.
El sol es una estrella formada por diversos elementos en estado gaseoso, principalmente hidrógeno, en condiciones tales que producen, de forma espontánea e ininterrumpida, un proceso de fusión nuclear, el cual emite luz y calor. Este es el origen de la inagotable energía solar.
La fuerza del sol que llega a la tierra equivale a 10.000 veces el consumo mundial de energía. Este astro es como una gran estrella corriente, capaz de hacer llegar hasta nosotros grandes cantidades de energía radiante. Se encuentra a una distancia de unos 150 millones de kilómetros de la Tierra y la radiación que emite tarda algo más de ocho minutos en alcanzar nuestro planeta, a una velocidad de 300.000 km/s. Desde el punto de vista cuantitativo se puede decir que sólo la mitad de la radiación solar llega a la superficie de la Tierra. La restante se pierde por reflexión y absorción en la capa de aire.
La energía solar se puede transformar de dos maneras:
² La primera utiliza una parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir calor. A la energía obtenida se le llama energía solar térmica. La transformación se realiza mediante el empleo de colectores térmicos.
² La segunda, utiliza la otra parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir electricidad. A la energía obtenida se le llama energía solar fotovoltaica. La transformación se realiza por medio de módulos o paneles solares fotovoltaicos.

a. Energía Solar Térmica
La aplicación de la energía solar térmica que ha tenido mayor uso y divulgación es el calentamiento de agua para uso doméstico. Las primeras patentes de calentadores solares aparecieron en Estados Unidos hacia finales del siglo XIX. En México se han estado utilizando y desarrollando estos sistemas desde la década de los cuarenta y países como Japón, Israel, Chipre, Barbados, Grecia o España han instalado varios miles de unidades. El incremento del precio del petróleo favorece aún más, también en la región de América Central, este uso de la energía solar para hogares, piscinas, hospitales, hoteles y procesos industriales.
Aplicaciones Industriales y Generación de Electricidad
Para obtener temperaturas superiores a los 100º C se debe concentrar la radiación solar por medio de lentes o espejos. Canalizando la radiación hacia un punto o una superficie llamada “foco”, se eleva su temperatura muy por encima de la alcanzada en los colectores planos.
El diseño de mayor capacidad para un sistema térmico a temperatura media es el “colector cilíndrico-parabólico”. Para aprovechar al máximo los rayos solares, los colectores necesitan un dispositivo que vaya haciendo girar los espejos a lo largo del día, sincronizado con el movimiento aparente del Sol.
Los colectores cilíndrico-parabólicos, al lograr desarrollar temperaturas considerablemente superiores que los planos, presentan interesantes posibilidades de utilización industrial. Se ha usado una cantidad mayor de estos colectores, de manera interconectada, en “granjas solares”, para producir calor o electricidad. Además de la producción de energía, estos sistemas son aplicados en procesos térmicos industriales, desalinización de agua de mar, refrigeración y climatización.


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Figura 1. Sistema de espejos parabólico para aplicaciones térmicas
Existen colectores de concentración más complejos y costosos. Estos dispositivos reflejan y concentran la energía solar incidente sobre una zona receptora relativamente pequeña. Como resultado de esta concentración, la intensidad de la energía solar se incrementa y las temperaturas del receptor pueden acercarse a varios cientos, o incluso miles, de grados centígrados. Los concentradores, para trabajar con eficacia, son colocados sobre dispositivos que siguen la posición del Sol. Estos se llaman helióstatos o disher.
La generación centralizada de electricidad a partir de energía solar está en desarrollo. En el concepto de receptor central, o de torre de potencia, una matriz de reflectores montados sobre helióstatos controlados por computadora reflejan y concentran los rayos del Sol sobre una caldera de agua situada sobre la torre. El vapor generado puede usarse en los ciclos convencionales de las plantas de energía para generar electricidad.

Aspectos AmbientalesSi se quiere reducir el consumo de los recursos no-renovables y preservar el ambiente, es necesario incorporar las energías renovables en el nivel urbano. La energía solar tiene como ventajas, con respecto a otras fuentes, una elevada calidad energética, un impacto ambiental prácticamente nulo y ser un recurso inagotable. El generar energía térmica sin que exista un proceso de combustión supone, desde el punto de vista medioambiental, un procedimiento muy favorable por ser limpio y no producir contaminación.
La instalación solar térmica para calentamiento de agua con un colector de aproximadamente 2 m para una familia de cuatro personas, evita, por año, la emisión de más de una tonelada de CO2 a la atmósfera y, además, no contribuye al efecto de calentamiento global, por no utilizar combustibles fósiles.
Por su parte, para la construcción de los sistemas solares térmicos hay que usar materiales de cobre, aluminio, hierro, vidrio y aislantes que pueden producir efectos ambientales negativos durante su fabricación; sin embargo, todos esos procesos son mucho menos contaminantes y peligrosos que las fuentes energéticas “convencionales”, a saber, aquellas cuya base son combustibles fósiles.
Ventajas y DesventajasDe acuerdo a los costos, los precios de las energías convencionales tienden a subir permanentemente, dada su dependencia a los combustibles fósiles. La principal ventaja de la energía solar es que no consume combustible, pues obtiene su energía del Sol, lo cual significa que, económicamente, en el largo plazo estos sistemas son más viables y estables. El alto costo inicial sigue siendo, no obstante, la desventaja desde el punto de vista económico.
Los sistemas que hoy llegan a cortos tiempos de amortización (3-6 años) son los sistemas térmicos de bajas temperaturas. Los sistemas de conversión térmica de mediana y alta temperatura, hasta ahora, no han podido competir con los de generación de energía convencionales. La planta de torre solar más grande del mundo (ubicada en el desierto de Mojave, en California, USA) produce 200 megavatios con 120.000 espejos; de esta manera se logra producir energía eléctrica a un costo de $ 0,09/kWh, un valor muy alto comparado con otras tecnologías. Lo irregular en la disponibilidad de la radiación del sol requiere que, en la mayoría de los casos, se utilice un apoyo al sistema solar, como respaldo (backup), lo cual significa un costo adicional.
En cuanto al aspecto de operación y mantenimiento, un sistema solar adecuadamente diseñado (cuanto más sencillo, más eficientemente trabaja, porque cada vez que se mueve el agua caliente de un lugar a otro se pierde energía calorífica); no debería presentar problemas en su manejo de operación, y el mantenimiento se reduce a un control visual y un lavado de los vidrios de los colectores, especialmente durante el verano.
Para mayor consumo de energía, el gran espacio que requieren los colectores (preferiblemente con orientación hacia el sur) puede ser un problema. No obstante, desde el punto de vista ecológico, la energía solar no tiene competencia, pues es renovable y limpia.

b. Energía Solar Fotovoltaica
La energía solar fotovoltaica es aquella que se obtiene por medio de la transformación directa de la energía del sol en energía eléctrica. Esta definición de la energía solar fotovoltaica, aunque es breve, contiene aspectos importantes sobre los cuales se puede profundizar:
1. La energía solar se puede transformar de dos maneras:

La primera utiliza una parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir calor. A la energía obtenida se le llama energía solar térmica. La transformación se realiza mediante el empleo de colectores térmicos.
La segunda, utiliza la otra parte del espectro electromagnético de la energía del sol para producir electricidad. A la energía obtenida se le llama energía solar fotovoltaica. La transformación se realiza por medio de módulos o paneles solares fotovoltaicos.
2. La energía solar fotovoltaica se utiliza para hacer funcionar lámparas eléctricas, para iluminación o para hacer funcionar radios, televisores y otros electrodomésticos de bajo consumo energético, generalmente, en aquellos lugares donde no existe acceso a la red eléctrica convencional.
3. Es necesario disponer de un sistema formado por equipos especialmente construidos para realizar la transformación de la energía solar en energía eléctrica. Este sistema recibe el nombre de sistema fotovoltaico y los equipos que lo forman reciben el nombre de componentes fotovoltaicos.
La energía solar se encuentra disponible en todo el mundo. Algunas zonas del planeta reciben más radiación solar que otras, sin embargo, los sistemas fotovoltaicos tienen muchas aplicaciones. En el caso particular de América Central, los sistemas fotovoltaicos son una alternativa muy interesante, desde las perspectivas técnica y económica, pues la región dispone durante todo el año de abundante radiación solar.
Según las clasificaciones de la intensidad de la radiación solar en diferentes regiones del mundo, América Central es una región muy privilegiada con respecto del recurso solar disponible, aunque siempre es necesario evaluar el potencial solar de un sitio específico donde se planea instalar un sistema fotovoltaico.
La energía del sol es un recurso de uso universal; por lo tanto, no se debe pagar por utilizar esta energía. Sin embargo, es importante recordar que para realizar la transformación de energía solar en energía eléctrica se necesita de un sistema fotovoltaico apropiado. El costo de utilizar la energía solar no es más que el costo de comprar, instalar y mantener adecuadamente el sistema fotovoltaico.
Aspectos AmbientalesEn muchos casos, se tiene que decidir entre una planta eléctrica diesel o un sistema fotovoltaico para electrificar una vivienda rural. Si se comparan ambas alternativas, es posible obtener un panorama ilustrativo de los efectos positivos y negativos de cada una de ellas, tanto del punto de vista económico, como del punto de vista ambiental.
El costo inicial de una planta eléctrica de combustible es menor que el de un sistema fotovoltaico de la misma capacidad El tiempo de instalación de una planta eléctrica de combustible es menor que el de un sistema fotovoltaico, aunque para las dos alternativas el tiempo es corto y las dificultades de transporte son básicamente las mismas. Además, a nivel local generalmente existen varios distribuidores de plantas eléctricas de combustible.
El abastecimiento periódico de combustible para una planta eléctrica ubicada en un lugar remoto es un problema grande. Las dificultades para transportar el combustible son permanentes. El almacenamiento de combustible, cuando existe, se hace en condiciones peligrosas para la seguridad de las personas y bienes materiales. Los sistemas fotovoltaicos, en cambio, no requieren de ningún suministro de combustible. Los costos, riesgos y peligros relacionados con el uso de combustibles fósiles desaparecen.
Las plantas eléctricas producen ruido cuando operan. Inicialmente esta contaminación sonora suele ser tolerada por el entusiasmo de disponer de energía eléctrica; sin embargo, pronto ésta se hace intolerable, especialmente para las personas de la tercera edad, enfermos y maestros de escuela. Los sistemas fotovoltaicos no producen ningún sonido molesto cuando operan debido a que no poseen partes y movimientos mecánicos por lo que no ocasionan ningún tipo de contaminación sonora.
Las plantas eléctricas producen humo cuando operan. Si la planta no ha recibido el mantenimiento adecuado, la cantidad de humo producido es considerable y dañina para las personas próximas a ésta.
Los sistemas fotovoltaicos no producen humo; sin embargo, durante el proceso de carga las baterías liberan al ambiente hidrógeno en cantidades moderadas. La producción de hidrógeno no es un problema si las baterías se encuentran en una habitación ventilada; en caso contrario, se puede producir una explosión debido a la concentración alta de este gas.
El derrame de la solución de ácido sulfúrico de las baterías representa un peligro para la piel de las personas y para el suelo. En la mayoría de los casos, esta contaminación se produce cuando se abandona irresponsablemente a la intemperie baterías que han cumplido su vida útil. Esta práctica es bastante frecuente en el área rural debido a la falta de programas de educación ambiental y a la falta de recursos para el retiro ecológicamente controlado de las baterías inservibles.
Se puede decir que los sistemas fotovoltaicos poseen impactos ambientales menores que las plantas eléctricas a base de combustibles fósiles. Ellos son una solución amigable con la naturaleza. Sin embargo, el mal uso y manejo de esta tecnología sí puede tener efectos dañinos al medio ambiente. Se sugieren algunas recomendaciones que se deben atender para evitar esto:
Ø Los sistemas fotovoltaicos deben ser instalados correctamente para evitar su fallo prematuro, de lo contrario ocasionará el abandono de los equipos y su posible deterioro. No tiene sentido invertir en equipo de alta tecnología si éste no será utilizado durante muchos años.
Ø Debe existir un programa eficaz de retiro y reciclaje de baterías: las baterías fotovoltaicas abandonadas a la intemperie después de cumplir su vida útil ocasionarán contaminación, por lo que es necesario elaborar un programa para el desecho de las baterías.
Ø Las baterías deben estar instaladas en una habitación especialmente destinada a este propósito: sistemas fotovoltaicos con baterías instaladas en habitaciones utilizadas por personas podrían ocasionar riesgos a la salud y a la seguridad de las personas si no están instaladas en forma segura

Ventajas
ü El área de América Central dispone de abundante radiación solar.
ü La tecnología fotovoltaica permite soluciones modulares y autónomas.
ü La operación de los sistemas fotovoltaicos es amigable con el medio ambiente.
ü Los sistemas tienen una vida útil larga (más de 20 años).
ü El mantenimiento de los sistemas fotovoltaicos es sencillo y tiene costos muy bajos.
ü Los sistemas fotovoltaicos han experimentado una reducción de precios que los hace más accesibles para las poblaciones rurales y se espera que sigan bajando.
ü La tecnología de equipos y sistemas fotovoltaicos ha alcanzado un grado de madurez que posibilita su utilización para resolver confiablemente los problemas energéticos de nuestros países.
ü En los siete países de América Central ya existen distribuidores de equipos fotovoltaicos que ofrecen sus productos y la instalación de los mismos.
ü La instalación de los sistemas fotovoltaicos individuales es simple, rápida y sólo requiere de herramientas y equipos de medición básicos.

Desventajas
û La inversión inicial es alta con respecto de la capacidad de pago de una gran mayoría de las familias rurales.
û La cantidad de energía producida es limitada y alcanza solamente para las necesidades básicas de electricidad.
û La disponibilidad de energía es variable y depende de las condiciones atmosféricas.

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· Generacion Hidroeléctrica:
Consiste en aprovechar la fuerza de gravedad con que un flujo de agua corre en un campo. Es un recurso renovable ya que aprovecha el ciclo natural del agua.
Actualmente la hidroelectricidad es el recurso renovable más importante en la generación de eléctricas. Las centrales hidroeléctricas capturan la energía liberada por las precipitaciones de agua a una distancia vertical, y transforma esta energía en electricidad.
La cantidad de energía que puede generar una central depende de dos factores: la distancia vertical por la que cae el agua, llamada salto, y el caudal, medido como volumen por unidad de tiempo.


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Las centrales hidroeléctricas se clasifican en tres tipos:

· De embalse o montaña: Son las más comunes y generalmente utilizan una represa para almacenar agua, lo cual permite conservar el agua durante los periodos de lluvias, para luego usarlos en periodos secos.

· De llanura o de pasada: Utilizan saltos de muy pocos metros y no tienen embalse de tamaño considerable. No pueden almacenar agua, por eso la generación varía en función del caudal de los ríos, según la temporada. Se necesita una importante cantidad de agua para producir generación de energía útil.

· Centrales hidroeléctricas de bombeo: son centrales hidroeléctricas con todas sus características, pero que tienen tres elementos adicionales: turbinas, generadores eléctricos y dos embalses.

Ventajas

La generación hidroeléctrica es la más eficiente forma de aprovechamiento energético, ya que es un recurso que tiene muy bajo impacto ambiental.
Una central hidroeléctrica no contamina el medio con ningún tipo de emanaciones, con lo que no contribuye a la lluvia ácida a provocar el Efecto invernadero. Evita también todo otro tipo de residuos sólidos o líquidos, y goza al presente de ciertas ventajas con respecto a otras formas de generación que utilizan recursos renovables y no contaminantes, por ejemplo: no hallarse en una fase meramente experimental y ser económicamente rentables, así como contribuir al desarrollo de comunidades que se encuentran bajo su área de influencia, permitiendo también que sean explotadas como áreas de turismo.

Desventajas

Con relación a los problemas ambientales de las centrales hidroeléctricas encontramos:

  • La existencia de la presa, que ayuda a producir el salto necesario para la generación y la creación del reserva o embalse, en los casos que existe, sin duda divide al río en dos secciones. Esto ocasiona la posible división de especies aguas arriba y debajo de la central. Se puede evitar con el uso de "escalas de peces", especie de ascensores que funcionan de manera de subir a los peces hacia aguas arriba en las épocas de lluvia.
  • La creación de un lago, en las centrales de llanura y de embalse es un cambio en el ambiente. Este impacto puede considerarse en forma positiva o negativa.
  • La presa controla el caudal del río en el que está ubicada. Este es normalmente un efecto "deseado" cuando se decide construir una represa: el control de crecidas e inundaciones. Este es un efecto en principio positivo. Pero hay un impacto negativo por la erosión que produce el hecho que los caudales aguas debajo de la central serán ahora "variables" en función de la generación de electricidad que puede realizarse en algunas horas del día.


Estos impactos son controlables, una vez que se conocen y se establecen normas para controlar sus efectos.
Energía Termoeléctrica
Se denomina energía termoeléctrica a la forma de energía que resulta de liberar el calor de un combustible para mover un alternador y producir energía eléctrica.
Una central termoeléctrica clásica o convencional es aquella central que produce energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuel oil o gas en una caldera diseñada al efecto. El apelativo de "clásicas" o "convencionales" sirve para diferenciarlas de otros tipos de centrales termoeléctricas (nucleares y solares, por ejemplo), las cuales generan electricidad a partir de un ciclo termodinámico, pero mediante fuentes energéticas distintas de los combustibles fósiles empleados en la producción de energía eléctrica desde hace décadas y, sobre todo, con tecnologías diferentes y mucho mas recientes que las de las centrales termoeléctricas clásicas. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Este tipo de generación eléctrica es contaminante pues libera dióxido de carbono.

De esta se pueden diferenciar en tres grupos, según su funcionamiento:
a) Turbinas a vapor

b) Turbinas a gas
c) Ciclos combinados

Todas las Centrales térmicas dependen imprescindiblemente para su puesta en marcha y funcionamiento del empleo de energías no renovables como lo son los combustibles fósiles. Producen un gran impacto negativo sobre todo en la atmósfera.

Centrales termoeléctricas de ciclo convencional
Se llaman centrales clásicas o de ciclo convencional a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo (aceite) o gas natural para generar la energía eléctrica. Son consideradas las centrales más económicas y rentables, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo, a pesar de que estén siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambienta
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Centrales termoeléctricas de ciclo combinado
En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoeléctrica clásica.
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Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales, sólo funciona la turbina de gas, a este modo de operación se le llama ciclo abierto. Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar el combustible (entre gas y diésel) incluso en funcionamiento.

Como la diferencia de temperaturas que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55%.

Energía Eolica

La energía eólica se basa en la utilización del viento como energía primaria. La fuerza del viento proviene de las diferencias de presión atmosféricas en distintos lugares del planeta. Éstas son causadas por la variedad de temperaturas ocasionadas por la energía solar. Por lo tanto la energía eólica se relaciona con la energía solar, pero se les considera separadas porque la tecnología necesaria para captarlas es muy diferente.

Este ha sido un recurso usado desde tiempos remotos en diferentes partes del mundo y para diferentes propósitos. La energía eólica tiene una amplia gama de aplicaciones, y su rol será, cada vez, más importante. Estas aplicaciones van desde los pequeños generadores para brindar suministro eléctrico a instalaciones de bajo consumo en sitios donde no llega la red eléctrica comercial, hasta los grandes parques para generación de electricidad a ser entregada a redes de distribución.





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  • La generación eólica se puede presentar en tres niveles según su potencia:


La generación eólica, a nivel mundial, crece desde 1990 a un promedio anual de un 20%. Los precios de generación han caído un 75% en los últimos 10 años. La generación eólica se ha convertido en la más importante de las fuentes no convencionales de energía.


BAJA
Desde algunos watts hasta 5 kW.
Suministro energético de aldeas escolares y puestos aislados.
MEDIA
Entre 10 kW hasta 2 MW. En sistemas híbridos (térmicoeólico).
Para poblaciones aisladas eléctricamente y distribución social.
ALTA
De decenas a centenas de MW.
Denominadas granjas o parques eólicos, a ser conectadas a redes eléctricas de escala regional o nacional.



Generación de energía por Biomasa:





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La energía eléctrica puede generarse mediante el quemado de cualquier cosa que pueda arder. Hay energía eléctrica que se genera quemando cosechas que se han cultivado específicamente para este fin. Normalmente, esto se hace mediante el fermentado de las plantas para producir etanol, el cual es la materia que se quema. También se obtiene dejando que la materia orgánica se pudra, produciendo biogás, el cual es quemado. También, cuando se quema, la madera es una forma de combustible biomasa.

Al quemar biomasa se produce mucha mayor cantidad de dióxido de carbono que en el caso de los combustibles fósiles. Se defiende esta práctica diciendo que, al cultivar biomasa se captura dióxido de carbono de la atmósfera, de modo que la contribución neta al ciclo global del dióxido de carbono atmosférico es cero lo que, en primer lugar, no es exactamente cierto, puesto que la manipulación de los biocombustibles (cosecha y transportes también consume mucha energía), lo que quiere decir que sería mucho mejor si no se quemara, puesto que seguiría reduciendo el dióxido a oxígeno libre y no sería necesario consumir la energía adicional dicha anteriormente.

El proceso del cultivo de biomasa está sujeto a las mismas preocupaciones ambientales que cualquier clase de agricultura. Utiliza una gran superficie de tierra y, para un cultivo económico, puede necesitar de fertilizantes y pesticidas. La biomasa que se produce como un subproducto de la agricultura puede ser prometedora, pero la mayoría de esta biomasa actualmente está siendo utilizada como abono del suelo, cuando no hay otro, o como alimento del ganado.

Otra fuente de energía o especialmente de biodiesel, muy ecológica, se da al extraer aceites (triglicéridos) a partir de algunas plantas y micro algas. Plantas como la palma de aceite, la jatropha (Higuerilla), y la soya entre otras tienen la capacidad de producir triglicéridos. Estos se extraen y se hacen reaccionar con metanol y un catalizador para producir metil esteres (biodiesel), esta reacción se conoce como transesterificación. Además de los metil esteres también se da aunque en pequeñas cantidades, glicerol, el cual también puede ser usado para hacer jabones. Las mayores productoras de triglicéridos son las microalgas, pudiendo producir hasta 135.000 litros de aceite al día por hectárea. Ademas de producir una gran cantidad de aceite, son las mejores captadoras de dioxido de carbono ya que este gas las ayudar a excitarse y producir mayor cantidad de aceite.

La palma de aceite o Palma Africana es una de las mas conocidas y utilizadas en Colombia. ESta palma tienen varios aspectos negativos. Primero, que los terrenos que se deben utilizar para el cultivo de alimentos están siendo ocupados por estos cultivos, haciendo que los alimentos suban de precio y escaseen. Segundo, que se produce más dióxido de carbono (en el proceso) del que se disminuye por emisiones. Y tercero que la tierra queda totalmente erosionada e infértil después de varios años de cultivos.Otra planta muy trabajada en Colombia es la jatropha o Higuerilla, esta tiene la capacidad de crecer en lugares muy áridos, como los desiertos. Esto es muy importante ya que aunque su nivel de producción de aceites no es muy alto, se recomienda porque no desplaza cultivos de alimentos y además porque estas tierras son muy económicas e inutilizadas.

A continuación anexo tabla comparativa de las diversas fuentes de biomasa para la producción de Biodiesel.
Tabla 1. Comparación de algunas fuentes de biodiesel.
CULTIVO
PRODUCCION DE ACEITES (L/ha)
Maíz
172
Soya
446
Canola
1190
Jatropha
1892
Coco
2689
Palma de Aceite
5950
Microalgas
136,900
Se representa hectárea con ha.
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Planta de Investigacion de Algenon Biofuels


Link de compañia Argentina llamda Oil Fox, con grandes avances en diversas fuentes naturales de biodiesel.
www.oilfox.com.arREFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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http://marinebiologyresearch.blogspot.com/2007/02/biodiesel-partir-del-cultivo-de.html