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RECURSOS ENERGÉTICOS RENOVABLES. Las fuentes de energías son aquellas que de forma periódica se ponen a disposición del hombre y que éste es capaz de aprovechar y transformar en energía útil para satisfacer sus necesidades, es decir, se renuevan de forma continúa en contraposición con los combustibles fósiles de los cuales existen unas determinadas cantidades disponibles agotables en un plazo más o menos largo.
Fuente: US Departament of Energy, Council for Renewable Energy Education y AEDENAT. TR= trazas. NOTA: Los valores de emisiones consideran también las emitidas durante el periodo de EL PORQUÉ DE LA LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS Los principales recursos energéticos que utilizamos ( el carbón, el petróleo, el gas natural y el uranio) son limitados y, por lo tanto, pueden agotarse. Además, su utilización provoca un gran impacto ambiental en la biosfera al contaminar el aire, el agua y el suelo. Estos hechos han generado un interés creciente por el desarrollo de nuevas tecnologías para la utilización de fuentes de energía renovables alternativas que, aunque actualmente son poco rentables, tienen la ventaja de ser poco contaminantes. El la actualidad, en nuestro país, las energías alternativas representan únicamente alrededor de 1'5% de la producción energética Energía solar para la producción de calor y electricidad.
La energía solar es particularmente adecuada para suministrar calor en el, o por debajo del, punto de ebullición del agua, la cual puede utilizarse para calefacción o enfriamiento de espacios o agua. Estos usos absorben el 30% al 50% del uso de la energía en países industriales y aun mas en países subdesarrollados. La energía solar puede colectarse, almacenarse y distribuirse por medio de sistemas activos o pasivos. Un sistema de calentamiento solar pasivo captura energía solar directamente dentro de una estructura y la convierte en calor de baja temperatura para calefacción de espacios, por otra parte también estos sistemas deben reducir la perdida calorífica en climas fríos, así como la ganancia de calor en época cálida. Un sistema de calentamiento solar activo, concentra la energía solar, usando una bomba o ventilador para suministrar parte de las necesidades de calefacción de espacio o de calentamiento de agua en un edificio. Los sistemas de colectores activos también proporcionan agua caliente. En Estados Unidos se han instalado mas de 1.3 millones de sistemas de calentamiento solar activo para agua, en Chipre, Jordania e Israel, los calentadores solares activos para agua suministran del 25% al 65% del agua caliente para hogares. Cerca del 12% de las viviendas en Japón y el 37% en Australia utilizan tales sistemas. Ventajas y desventajas del uso de energía solar para calefacción y calentamiento del agua. Ventajas.
Desventajas.
Conversión de energía solar en electricidad: celdas fotovoltaicas. La energía solar puede transformarse por medio de celdas fotovoltaicas o solares, directamente en energía eléctrica. La mayoría de las celdas solares se componen de capas de silicio purificado el cual puede elaborarse a partir de arena, que es abundante y poco costosa. Se agregan trazas de otras sustancias como (arseniuro de galio o sulfuro de cadmio) de modo que el semiconductor resultante emita electrones y produzca una pequeña cantidad de corriente eléctrica cuando los rayos solares inciden en el. En la actualidad las celdas solares suministran electricidad para al menos 30 000 casas en todo el mundo, también se utilizan para accionar los cambios de vías en ferrocarriles y para suministrar energía a pozos de agua, bombas de riego, cargadores de baterías, calculadoras, faros y plataformas de explotación petrolera. La cantidad de energía solar que proporciona una celda es muy pequeña por lo que se requiere conectar entre si a muchas de ellas para proporcionar de 30 a 100 watts de energía eléctrica. Para el año 2010, las celdas solares podrían suministrar tanta electricidad en el mundo como las plantas nucleares en la actualidad, a un costo menor y con memores riesgos de daños al ambiente. Ventajas y desventajas de las celdas fotovoltaicas. Ventajas
Desventajas
Producción de electricidad a partir de agua en movimiento y del calor almacenado en agua Energía hidroeléctrica.
Energía hidráulica, energía que se obtiene de la caída del agua desde cierta altura a un nivel inferior lo que provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad (véase Generación y transporte de electricidad). Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos, aunque el coste de mantenimiento de una central térmica, debido al combustible, sea más caro que el de una central hidroeléctrica. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales centra la atención en estas fuentes de energía renovables. Existen varios tipos de sistemas hidroeléctricos: De gran escala en el cual se construyen elevadas presas a través de ríos grandes para generar grandes embalses, luego el agua acumulada se deja fluir a través de conductos a velocidades controladas, impulsando turbinas y generando electricidad. De pequeña escala se construyen presas de baja altura sin embalses, o bien con uno pequeño. El flujo de agua natural y renovable se utiliza para generar electricidad, pero la producción de energía puede variar con los cambios estacionales en el caudal de la corriente fluvial. Sistemas hidroeléctricos con bombeo y acumulación de agua, su principal uso es para suministrar energía extra durante periodos de demanda máxima. Ventajas y desventajas de la energía hidroeléctrica. Ventajas
Desventajas
Producción de electricidad a partir del viento. Energía eólica.
El viento es energía en movimiento. El ser humano ha utilizado esta energía de diversas maneras a lo largo de su historia: barcos a vela, molinos, extracción de agua de pozos subterráneos. En la actualidad, el viento se usa también para producir electricidad. Al soplar, el viento mueve las aspas de un molino. Esta energía cinética se transforma, mediante un generador, en energía eléctrica. En algunos países, como Dinamarca y Alemania, existen granjas eólicas, en las que cientos de molinos son impulsados por el viento, produciéndose electricidad suficiente para alimentar ciudades completas. A nivel mundial hay 20000 turbinas o ruedas de viento electrógenas, agrupadas en conglomeraciones conocidas como granjas eólicas o anemoeléctricas, que suministran energía a una red de distribución de servicio publico. Ventajas y desventajas de la energía eólica. Ventajas
Desventajas
Energía de la biomasa.
La biomasa es materia vegetal orgánica producida en la fotosíntesis con ayuda de la energía solar. Hay muchas clases distintas de combustibles de biomasa, desde la leña tradicional utilizada muy ineficientemente para cocinar, hasta los combustibles biológicos modernos muy complejos producidos a partir de biomasa cultivada con este fin. Los deshechos agrícolas como los residuos de origen animal- también pueden ser combustibles de biomasa. En algunos países europeos, como Alemania, Francia y Holanda, los residuos animales se están convirtiendo en un problema para el medio ambiente. Pero pueden utilizarse para producir energía a través de un proceso de fermentación. En China han estado utilizando esta tecnología desde hace más de 20 años. Actualmente tienen 10 millones de digestores de biogas que aprovechan los residuos animales. La clase de vegetales que se utilizan como combustibles de biomasa. Pueden ser variedades de árboles de crecimiento rápido, cereales, aceites vegetales, residuos agrícolas o, como en el caso de Brasil, la caña de azúcar. Se puede utilizar diversos tipos de biomasa en forma liquida, sólida y gaseosa, para calefacción de espacios, calentar agua, producir electricidad e impulsar vehículos. Es un recurso renovable en la medida que los arboles y plantas no se colecten con una rapidez mayor a la que vuelven a crecer. No hay incremento neto en la atmósfera de dióxido de carbono en tanto la tasa de remoción y quema de arboles y plantas, así como la perdida de materia orgánica del subsuelo, no exceda a al tasa de recuperación. Tiene como principal desventaja que se necesita de una gran cantidad de terreno para cultivar la biomasa para combustible. Si no se realizan controles eficaces en el uso de tierras y replantación, la propagación de la tala de arboles y plantas puede agotar los nutrientes del suelo y causar excesiva erosión del suelo, contaminación del agua, anegamiento y perdida de hábitats para la vida silvestre. Métodos de conversión de la biomasa en energía
La combustión: Es la oxidación completa de la biomasa por el oxígeno del aire, libera simplemente agua y gas carbónico, y puede servir para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial.
Métodos biológicos:
las superficies terrestres y acuáticas, de que pueden disponer no tienen comparación con las que pueden cubrir, por ejemplo, los captadores solares. Energía geotérmica.
El calor contenido en las rocas y fluidos del subsuelo es una fuente importante de energía. En varios sitios de la corteza terrestre, esta energía geotérmica del interior de la Tierra se transfiere, a lo largo de millones de años, a concentraciones de vapor seco, en el subsuelo, vapor húmedo y agua caliente atrapada en poros y grietas de las rocas. Si estos yacimientos geotérmicos están próximos a la superficie es posible realizar perforaciones para extraer el vapor seco, el vapor húmedo o el agua caliente. La energía geotérmica se utiliza para calefacción, producción de electricidad y calor de alta temperatura útil en procesos industriales. La energía geotérmica es considerada un recurso renovable debido a su vasto suministro potencial; sin embargo, los depósitos geotérmicos pueden agotarse si el calor se extrae con una rapidez mayor a la de su renovación por procesos naturales. En la actualidad, unos 20 países extraen energía geotérmica que suministran el suficiente calor para satisfacer las necesidades de mas de 2 millones de hogares en climas fríos y suficiente electricidad para mas de 1.5 millones de casas. Se reconocen básicamente cuarto tipos de campos geotérmicos dependiendo de la temperatura a la que sale el agua: La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza terrestre (zonas volcánicas, límites de placas litosféricas, dorsales oceánicas). A partir de acuíferos cuya temperatura está comprendida entre 150 y 400 șC, se produce vapor en la superficie que enviando a las turbinas, genera electricidad. Se requieren varios parámetros para que exista un campo geotérmico: un techo compuesto de un cobertura de rocas impermeables ; un deposito, o acuífero, de permeabilidad elevada, ente 300 y 2000m de profundidad ; rocas fracturadas que permitan una circulación convectiva de fluidos, y por lo tanto la trasferencia de calor de la fuente a la superficie, y una fuente de calor magmático (entre 3 y 10 km de prof. a 500-600 șC). La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo. Tales modelos se dan en Italia (desde 1903 en Larderello, cuyas centrales poseen una potencia eléctrica actual de 400 MW), en Nueva Zelanda, en Japón, en Filipinas, en E.U.A.(en California, el campo The Geysers supera los 900 MW) y en México. La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a temperaturas menos elevadas (70-150 șC). Por consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza a un menor rendimiento, y debe utilizarse como intermediario un fluido volátil. Pequeñas centrales eléctricas pueden explotar estos recursos. La energía geotérmica de baja temperatura es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores ; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 60 a 80 C. Se utiliza para la calefacción de las viviendas, principalmente en Islandia y en Francia. La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 60 șC. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas (calentamiento de invernaderos, como se utiliza en Hungría).Ventajas y desventajas de la energía geotérmica. Ventajas
Desventajas
El hidrógeno como combustible del futuro. El hidrógeno gaseoso (H2) es un combustible que podría utilizarse en vez del petróleo y otros combustibles fósiles, así como de la energía nuclear. Una vez que se produce el hidrógeno gaseoso por el paso de una corriente eléctrica a través del agua, puede colectarse y almacenarse en tanques a presión elevada y distribuirse por medio de tuberías, o bien almacenarse en tanques para su empleo en viviendas, fabricas o automóviles. El hidrógeno gaseoso también puede combinarse con ciertos metales para formar compuestos hidrogenometal (hidruros), los cuales pueden calentarse para liberar hidrógeno gaseoso combustible, a medida que se va necesitando en el motor de un auto, en un horno o en un compartimento del tanque de combustible para generar electricidad. Ventajas y desventajas del hidrógeno como combustible. Ventajas
Desventajas
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