RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES

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1 RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES
1. CONCEPTO E INTRODUCCIÓN - Se define ENERGÍA como la capacidad de producir TRABAJO El 99% de la energía proviene directa o indirectamente del Sol Las energías mas utilizadas por la humanidad son: Existen diferentes tipos de energía: calorífica, electromagnética, mecánica, química, etc.). Todos los intercambios de energía siguen las leyes de la termodinámica: 1ª ley: Ley de la conservación de la energía: la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma - 2ª ley: Ley del aumento de la entropía: En cada trasferencia la energía se transforma y suele pasar de una forma más concentrada y organizada a otra forma más dispersa y desorganizada (aumento de la entropía) La evolución de los recursos energéticos utilizados a lo largo de la historia de ser humano son: Madera (leña) > carbón > petróleo > gas natural >>>>> ¿H2, energías alternativas, fusión nuclear? El consumo de energía de un país es un índice que refleja el grado de desarrollo y bienestar de la sociedad

2 VENTAJAS E INCONVENIENTES
TIPOS DE ENERGÍAS CONVENCIONALES ALTERNATIVAS NO RENOVABLES Combustibles fósiles: Carbón Petróleo Gas natural Fisión nuclear Geotérmica Fusión nuclear RENOVABLES Hidráulica Eólica Solar térmica Solar fotovoltaica Biomasa Mareomotriz E. de los RSU VENTAJAS E INCONVENIENTES VENTAJAS INCONVENIENTES NO RENOVABLES - Alta calidad (E. concentrada) - Producción continua “a demanda” - Recurso limitado (agotamiento) - Son E. sucias: Causan graves problemas ambientales (calentamiento global, lluvia ácida, smog, etc.) - Crea gran dependencia económica de países extranjeros RENOVABLES - Inagotables - Son E. limpias: causan impactos ambientales leves - Son autóctonas (no crean dependencia económica externa) - Son E. diversificada - Contribuyen al desarrollo sostenible - Crean puestos de trabajo - Son intermitentes - Son difíciles de almacenar

3 2. USO DE LA ENERGÍA Llamamos calidad de la energía a la capacidad para producir trabajo útil por unidad de masa o volumen. Cuanto más concentrada sea, más calidad posee: Para valorar la calidad de la energía utilizamos 2 unidades básicas: TEC (Tonelada Equivalente de Carbón): Es la energía liberada por la combustión de una tonelada de carbón (aprox. 7 · 106 Kcal) TEP (Tonelada Equivalente de Petróleo): Es la energía liberada en la combustión de una tonelada de petróleo (aprox. 10 · 106 Kcal) Se denomina SISTEMA ENERGÉTICO al conjunto de operaciones necesarias para la utilización de la energía: ENERGÍA PRIMARIA: Es la energía procedente del medio natural, la cual no puede ser aprovechada de forma directa si antes de ser utilizada no sufre un proceso de trasformación Ej , Carbón ENERGÍA SECUNDARIA O FINAL: Es al energía útil obtenida por transformación de la energía primaria. Esta energía ya puede ser utilizada para producir calor, trabajo, luz, etc.

4 En todos los casos, hay pérdidas y el rendimiento es menor al 100%
La cadena energética está formada por 4 operaciones: En cada fase se pierde parte de la energía en forma de calor o de residuos no utilizados El rendimiento es siempre < 100% en cada paso, por tanto, cuantas más conversiones energéticas hayan en la cadena del sistema energético, mayores son las perdidas acumuladas y el proceso global es menos eficiente. Ej: La calefacción eléctrica es menos eficiente energéticamente que la de gas natural (el gas natural es la única fuente de energía que puede utilizarse directamente como energía final) Un convertidor es cualquier componente que permite transformar una forma de energía en otra. Ej Los organismos fotosintéticos transforman la E, luz en E. química Una dinamo convierte la E. mecánica (movimiento) en E. eléctrica Los motores convierten la E. eléctrica/ E. Química en E. mecánica (movimiento) En todos los casos, hay pérdidas y el rendimiento es menor al 100%

5 Se denomina RENDIMIENTO ENERGÉTICO al cociente E. Obtenida/E
Se denomina RENDIMIENTO ENERGÉTICO al cociente E. Obtenida/E. suministrada (%). Es decir, es el porcentaje de E. aprovechada del total suministrada. Su valor es siempre <100%, debido a las pérdidas. Ej. Coche = 19 %, sistema energético de EEUU = 16 % (se despilfarra gran cantidad de energía) Cuando la energía es barata, no se suelen tener en cuenta las pérdidas, pero actualmente se intenta mejorar la eficiencia de todos los sistema energéticos Rendimiento energético de una bombilla tradicional El COSTE ENERGÉTICO es el precio que pagamos por utilizar la energía secundaria, pero existen numerosos costes ocultos no incluidos en el precio (factura de la luz o precio de la gasolina) INFRAESTRUCTURAS ASOCIADAS: Construcciones, instalaciones mantenimiento, desmantelamiento e eliminación de impactos ambientales IMPACTOS AMBIENTALES de todos los procesos implicados: minería, transportes, fugas, accidentes, etc. No somos conscientes del consumo de energía que suponen las actividades “normales”

6 LAS ENERGÍAS CONVENCIONALES:
Combustibles fósiles, fisión nuclear e hidroeléctrica Fuentes de energía en el mundo: NO RENOVABLES = 86,2 % RENOVABLES = 13, 8 % Consumo de energía por países:

7 LOS COMBUSTIBLES FÓSILES
Representan el 80 % de la energía utilizada en el mundo. Causan graves problemas m.a. (calentamiento global, lluvia ácida, smog, etc.), sin embargo no disponemos de energías sustitutivas adecuadas, por el momento Solución: sustituirlas progresivamente por fuentes de energía alternativas, ya que amenazan con agotarse a medio plazo al ritmo de consumo actual. ¿Cuánto combustible fósil queda? Llamamos RECURSO a la estimación teórica de la cantidad total en la corteza terrestre de un determinado combustible fósil o mineral. Es una cantidad fija y limitada que está determinada por procesos geológicos Se denomina RESERVA a la cantidad del recurso descubierta de un combustible o mineral cuya explotación es económicamente rentable. Esta cantidad varía con las nuevas técnicas de extracción y con el precio de mercado: RECURSO >> RESERVA: La mejora en la técnicas de prospección y de extracción de minerales hace aumentar las reservas disponibles (explotaciones que no eran rentables, ahora pueden sí ser rentables o se descubren nuevas reservas) Si el precio del mineral aumenta, puede que explotaciones cuya explotación no era rentable, ahora sí lo sean.

8 EL CARBÓN GÉNESIS DEL CARBÓN:
El carbón se forma por acumulación de RESTOS VEGETALES en el fondo de pantanos, lagunas y deltas, cuando la inundación de la zona producen su muerte masiva y su rápido enterramiento con sedimentos impermeables (arcillas). Esto crea un ambiente anaerobio que impide su putrefacción, de modo que los restos vegetales sufren una trasformación por fermentación (bacteriana) y diagénesis (aumento de presión y temperatura) que convierte: Los restos vegetales en carbón, CO2 y metano (gas grisú, peligroso cuando escapa por fisuras en las minas) Las arcillas en pizarras, entre cuyos estratos está el carbón La repetición de ciclos de desarrollo vegetal y subsidencia del terreno da lugar secuencias cíclicas, con repetición de estratos carboníferos (ciclotemas) La mayoría del carbón actual procede del periodo carbonífero (hace unos 320 ma, era primaria) cuando el ensamblaje de la Pangea provocó el enterramiento de gran cantidad de bosques de helechos.

9 Existen distintos tipos de carbón según su antigüedad: A mayor antigüedad, mayor trasformación, mayor % de C y menor % de otros elementos como N, S y agua. Mayor calidad y poder calorífico. La TURBA es el carbón de menor poder calorífico (300 Kcal/Kg), se está produciendo en la actualidad en zonas frías y húmedas en las que la materia orgánica no se degrada. Todavía se aprecian restos orgánicos a simple vista. El LIGNITO tiene un poder calorífico de 6000 Kcal/Kg. Su aspecto es mas oscuro y compacto, pero no tiene brillo. Es el carbón más abundante en las cuencas mineras Españolas La HULLA tiene un poder calorífico de Kcal/kg y su aspecto es más compacto y con cierto brillo La ANTRACITA es la de mayor poder calorífico (8500 Kcal/Kg). Su aspecto es duro y seco y con intenso brillo metálico. Si las condiciones de presión y temperatura siguen aumentando, se trasforma en GRAFITO (condiciones de metamorfismo)

10 EXPLOTACIONES A CIELO ABIERTO
El carbón es un combustible de alto poder calorífico y abundante (existen reservas para unos 220 años al ritmo de consumo actual), pero también es un combustible muy sucio, con alto contenido en azufre que al quemarse produce SOX (lluvia ácida y smog clásico). Además emite el doble de CO2 que el petróleo. Dependiendo de la profundidad del carbón, se extrae de explotaciones a cielo abierto o de minas subterráneas: EXPLOTACIONES A CIELO ABIERTO MINAS SUBTERRÁNEAS - Económicas - Gran impacto ambiental y paisajístico - La actual legislación obliga a las compañías a hacer restauraciones paisajísticas una vez finalizada la explotación - Alto coste económico - Alto riesgo de accidentes (explosiones, colapso de galerías, etc.) - Alto riesgo de enfermedades derivadas (silicosis, pulmones negros) Impactos de la minería en general: Las minas generan: - Grandes ESCOMBRERAS donde se acumulan los productos que no interesan de la extracción - Contaminación del aire por polvo - Contaminación del agua por lixiviados de las balsas de lavado

11 PRINCIPAL USO DEL CARBÓN: CENTRALES TÉRMICAS
En las centrales térmicas se produce el 30% de la electricidad mundial. Existen varios tipos: 1) CENTRAL CLÁSICA: El carbón se quema para gnenerar vapor, que hace girar unas turbinas que mueven los alternadores, donde se transforma la E. mecánica en E. eléctrica que va ya a la red de distribución Este proceso es muy poco eficiente (aprox. 32% de la E. del carbón se transforma en E. eléctrica) y de alto grado de impacto ambiental (produce gran cantidad de CO2, SOx y NOx y los impactos de la minería). Productos derivados del carbón Para minimizar los efectos nocivos, se han buscado alternativas: - Preprocesado del carbón: Triturarlo y lavarlo para eliminar el azufre. (Genera grave contaminación del agua) Gasificación del carbón: En una combustión incompleta con alto contenido en hidrógeno, se forma un conjunto de gases combustibles de los cuales es más fácil eliminar los compuestos de azufre Filtros en la chimenea que retienen los SOx Actualmente se sustituye el carbón por derivados del petróleo (fuel) y sobre todo gas natural (mayor poder calorífico, mayor eficiencia y menor contaminación, ya que reduce la generación de CO2, SOx y NOx)

12 2) CENTRALES TEMOELÉCTRICAS DE CICLO COMBINADO
Funcionan con 2 turbinas: Una TURBINA DE GAS que utiliza gas natural o carbón gasificado como combustible, pero en lugar de calentar agua, se aprovechan los propios gases dela combustión para accionar una turbina y un generador eléctrico Una TURBINA DE VAPOR clásica En algunos casos también se aprovecha el calor de los gases de la combustión (600ºC) para general vapor de alta presión, que mueve una tercera turbina Con este método se consiguen eficiencias mucho más altas (hasta 55%) y se produce menor contaminación 3) SISTEMAS DE COGENERACIÓN Son sistemas de alta eficiencia donde se aprovecha el mismo combustible para generar 2 o más productos: electricidad y calor aprovechable (hornos, agua caliente, etc.) o electricidad y E. mecánica (movimiento de una máquina). Es muy útil en industrias Ej. Azulejeras de Castellón: aprovechan el calor de los hornos para generar vapor y mover una turbina (se autoabastecen de electricidad), pero también en viviendas, ej: calderas para generar electricidad, agua caliente sanitaria y calefacción Su filosofía consiste en recuperar la E. útil del combustible para aprovecharla al máximo.

13 EL PETRÓLEO El petróleo se origina en cuencas sedimentarias marinas de poca profundidad, cuando se produce la muerte masiva del PLANCTON (debido a cambios de Tº, salinidad, o otras causas). Sus restos orgánicos sedimentan junto con arenas y limos y forman los fangos sapropélicos, donde existen condiciones anaerobias. Con el progresivo enterramiento se produce la transformación simultánea de sus componentes: - Los restos orgánicos fermentan y forman los HIDROCARBUROS (mezcla de muchos tamaños) Las arenas y limos sufren diagénesis para transformarse en la ROCA MADRE POROSA que queda impregnada por los hidrocarburos Como los HC son de menor densidad, tienden a aflorar hacia la superficie, proceso conocido como MIGRACIÓN: Si alcanzan la superficie, parte de los HC se evaporan y el resto queda formando un residuo bituminoso (Ej pizarras bituminosas) Si durante el ascenso encuentra una capa de roca impermeable, quedará almacenado impregnando la roca porosa que hay bajo ella (ROCA ALMACÉN) en un trampa petrolífera: En la roca almacén, los diferentes componentes se separan por orden de densidad y pueden ser extraído por separado

14 Combustibles: gas propano. butano, gasolinas, fuel, queroseno
Cuando se extrae, lo que se obtiene es el CRUDO, una mezcla de HC sólidos, líquidos y gaseosos de muy diversos tamaños. El crudo se somete a un proceso de separación de sus componentes denominada DESTILACIÓN FRACCIONADA de la que se obtienen cientos de productos derivados como: Combustibles: gas propano. butano, gasolinas, fuel, queroseno Numerosas materias primas: asfaltos, betunes, aceites lubricantes, plásticos, fibras sintéticas, fertilizantes, pesticidas, medicamentos y pinturas Su principal uso es en el trasporte (automóviles, barcos, aviones, etc.), calefacciones, industria química, centrales térmicas (fuel) y todo tipo de industrias que utilizan sus derivados El petróleo embolsado a poca profundidad es fácil de extraer sus derivados tienen alto poder calorífico, sin embargo, su uso produce graves impactos ambientales (y económicos): Su combustión produce contaminantes atmosféricos responsables del calentamiento global , smog y la lluvia ácida. Los accidentes durante su trasporte en oleoductos y grandes superpetroleros provocan importantes fugas (mareas negras) España tiene una enorme dependencia energética del exterior: Petróleo (México, Arabia) y Gas (Argelia, Libia)

15 EL GAS NATURAL Está formado por una mezcla de gases en proporciones variables (H2, metano, etano, propano y butano) resultado de la fermentación anaerobia de restos orgánicos. Pueden aparecer en yacimientos aislados o junto al petróleo. Se forma de manera similar al petróleo, pero a mayor presión y temperatura. Es el combustible de mayor poder calorífico y el menos contaminante (su combustión produce menos CO2 y no forma NOx, ni SOX responsables del smog y la lluvia ácida) Su extracción es sencilla y barata (no requiere procesado) y su trasporte puede ser por gaseoductos o grandes barcos gaseros (gas licuado a presión) Su principal uso es la generación de electricidad en centrales térmicas de ciclo combinado, el uso doméstico (cocinas, calefacciones y agua caliente), el trasporte y el industrial. El principal inconveniente es que en caso de accidente, se libera metano, un gas de efecto invernadero 25 veces mas potente que el CO2 y sigue siendo una energía no renovable.

16 FRACKING La fracturación hidráulica, fractura hidráulica o estimulación hidráulica (también conocida por el término en inglés fracking) es una técnica para posibilitar o aumentar la extracción de gas y petróleo del subsuelo. El procedimiento consiste en la perforación de un pozo vertical en el cual, una vez alcanzada la profundidad deseada, se inyecta a presión algún material en el terreno, con el objetivo de ampliar las fracturas existentes en el sustrato rocoso que encierra el gas o el petróleo y que son típicamente menores a 1 mm, favoreciendo así su salida hacia el exterior. Habitualmente el material inyectado es agua con arena y productos químicos, cuya finalidad es favorecer la fisuración o incluso la disolución de la roca. Se estima que en 2010 esta técnica estaba presente en aproximadamente el 60 % de los pozos de extracción en uso. Debido al aumento del precio de los combustibles fósiles, que han hecho económicamente rentables estos métodos, se está propagando su empleo en los últimos años, especialmente en los Estados Unidos. Los partidarios de la fracturación hidráulica argumentan los beneficios económicos de las vastas cantidades de hidrocarburos previamente inaccesibles, que esta nueva técnica permite extraer. Sus oponentes, en cambio, señalan el impacto medioambiental de esta técnica, que incluye la contaminación de acuíferos, elevado consumo de agua, contaminación de la atmósfera, contaminación sonora, migración de los gases y productos químicos utilizados a la superficie, contaminación en superficie debida a vertidos, y los posibles efectos en la salud derivados de estos peligros. Se han producido incrementos en la actividad sísmica, la mayoría asociados con la inyección profunda de fluidos relacionados con el fracking en el subsuelo.

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18 EL URANIO Y LA ENERGÍA DE FISIÓN NUCLEAR
Se basa en desintegración radiactiva de los átomos de Uranio. Estos átomos son inestables y se rompen o fisionan produciendo: núcleos más ligeros, radiactividad y GRANDES CANTIDADES DE CALOR que es lo que aprovecha del proceso. Es el combustible de las centrales nucleares, donde el calor producido por la reacción se utiliza para producir vapor, con el cual se mueve unas turbinas y se genera energía eléctrica En la fisión se liberan, grandes cantidades de energía (calor y radiactividad), pero también 2 -3 nuevos neutrones de alta velocidad que producen nuevas fisiones: Es una REACCIÓN EN CADENA que si no se controla produciría una explosión atómica (bucle +). Para controlar la reacción, se introduce en el reactor un MODERADOR que “enfría” la reacción (absorbe los neutrones en exceso). Es te moderador puede ser agua ligera (75% de los reactores), agua pesada (20%) o grafito (5%) Para extraer el calor producido hay un SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR AGUA que consta de 3 circuitos independientes entre sí (por seguridad) Circuito primario: En contacto con el material radiactivo, está confinado dentro de l vasija del reactor y esta agua se recicla (no sale nunca) Circuito secundario: Enfría al primario y es el que genera el VAPOR que mueve las turbinas Circuito terciario: Licua el vapor del 2º. Esta agua entra y sale del exterior (río, mar) y genera el vapor que vemos salir por la torres de refrigeración

19 Circuitos de refrigeración
Núcleo de un reactor nuclear, aunque asombrosamente bello, el resplandor que se aprecia, es producto de altísimas dosis de radiación.

20 IMPACTO AMBIENTAL DE LA ENERGÍA DE FISIÓN NUCLEAR
Las centrales nucleares NO PRODUCEN CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS, pero sus principales inconvenientes son: - Contaminación térmica del agua del río, etc. Que altera el ecosistema acuático (el aumento de tª no debe superar los 3ºC y la Tª máx no debe superar los 30ªC) Alteración del microclima de la zona (más cálido y húmedo) por el vapor de refrigeración Minería, trasporte y tratamiento de los productos radiactivos Riesgo de accidentes (Fukushima 2011, Three Mile Island 1979, Chernóbil 1986) Tratamiento de los residuos radiactivos Instalaciones y mantenimientos muy caros, sobre todo si su funcionamiento se limita a 40 años y luego debe ser desmantelada también con altos costes económicos. Prometía ser barata y resulta tener enormes gastos ocultos. Actualmente, con la crisis medioambiental, hay muchos partidarios de la energía nuclear (incluidos algunos padres del ecologismo como James Lovelock), ya que no produce CO2 (no contribuye al cambio climático) y se producen grandes cantidades de energía que requiere el modo de vida moderno. Ven la energía nuclear menos peligrosa que un inminente cambio climático catastrófico. Podría ser una solución temporal hasta desarrollar adecuadamente las energías alternativas limpias para su total implantación. Además, con las mejoras tecnológicas, cada vez podrían ser más seguras y tratar sus residuos más adecuadamente.

21 EL COMBUSTIBLE 1) El combustible se extrae de grandes cantidades de mineral de uranio (pechblenda o uraninita, UO2) que se procesa en plantas de enriquecimiento. En ellas se separa el isótopo U-235 del resto (por métodos físicos, ya que químicamente los isótopos del uranio son indistinguibles). Nota: Las reservas actuales de mineral de uranio están calculadas en 2 millones de toneladas, suficientes para unos 60 años al ritmo actual de consumo. Recordemos que se trata de un RECURSO NO RENOVABLE. 2) A continuación se enriquece añadiendo plutonio-239 (mejora la reacción de fisión) y se fabrican las barras de combustible, que se sumergen en los reactores intercaladas con las barras de moderador. Éstas pueden estar más o menos introducidas (para bajar o subir la potencia de la central) 3) A los 3-4 años, la concentración de U-235 de las barras ha bajado y es demasiado baja para mantener la reacción (combustible gastado). Las barras se extraen (operación de recarga) y son almacenadas en piscinas de enfriamiento dentro del propio reactor durante años hasta que su temperatura baje lo suficiente. 4) Cuando hay sufrientes barras, se transportan a centrales de reciclaje donde se extrae: el Pu-239 para reutilizarlo y otros isótopos de vida corta (residuos). El resto continua activo como mínimo de años (residuos radiactivos de alta actividad). El Plutonio es el principal componente del armamento nuclear y bombas atómicas (peligrosidad por terrorismo)

22 LOS RESIDUOS RADIACTIVOS DE ALTA ACTIVIDAD (COMBUSTIBLE GASTADO)
Las centrales nucleares no producen contaminantes atmosféricos, pero generan una gran cantidad de residuos radiactivos peligrosos para la salud y el medio ambiente, por lo que deben ser almacenados de forma segura durante centenares o miles de años que dura su radiactividad: 1) El combustible gastado primero se enfría durante 4-10 años en piscinas de agua pura situadas el interior de la propia central. 2) Después deben ser trasladados a un almacén temporal en superficie y vigilado. Puede ser centralizado (ATC), donde se almacena los residuos de muchas centrales. Esto tiene el peligro de ser posible diana de terrorismo y el rechazo de la población próxima. Algunos proponen pequeños almacenes de superficie diseminados o incluso dentro del territorio de la propia central donde ya existe una fuerte vigilancia. 3) Almacenamiento geológico definitivo, es decir, enterrado a profundidad en zonas adecuadas: macizos graníticos o salinos de grosor suficiente para absorber posibles fugas, estables sísmicamente, impermeables y sin contacto con los acuíferos. Almacén de residuos de baja y media actividad de El Cabril, (Cordoba) Actualmente se está investigando un proceso de fisión basado en el Torio- 232 que no se activa por sí mismo (necesita de un acelerador de partículas haga que los protones choquen con el combustible). Ventajas: - sustitución de los residuos por otros menos peligrosos - la reacción se para automáticamente encaso de accidente

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24 CICLO VITAL DEL URANIO:
PLANTA DE ENRIQUECIMIENTO 1. Aumento del % U-235 hasta 3-5% (Uranio enriquecido) ( Met. Físicos: gasificación + centrifugación) 2. Adición de Plutonio-239 (mejora la reacción de fisión) MINERAL URANINITA/PECHBLENDA 99,3 % U- 238 0,7 % U- 235 (útil x fisión) BARRAS DE COMBUSTIBLE (Largos cilindros de acero rellenos de pastillas cerámicas) REACTOR Se colocan en la parte más externa y cada 1-2 años se desplazan hacia el centro. Las barras más antiguas del centro se retiran. Cada barra permanece en el reactor 3 ciclos (3-6 años) antes de ser retiradas. Para entonces el % de U-235 ya no es suficiente para mantener la reacción. CENTRAL DE RECICLAJE Se recupera el plutonio y el uranio (90%) (riesgo de proliferación de armas nucleares) y se desecha los productos de fisión de vida corta “CICLO CERRADO” COMBUSTIBLE GASTADO (“residuos nucleares”) Formado por: 95,6 % de URANIO NO GASTADO 3,4 % PRODUCTOS DE FISIÓN (calor)(vida ½) 1 % ACTÍNIDOS (U + neutrón) (Larga vida) CONFINAMIENTO GEOLÓGICO PROFUNDO (Definitivo) - Zonas de gran estabilidad sísmica y geotérmica - Impermeables y sin contacto con aguas subterráneas - Grosor suficiente para absorber posibles fugas MACIZOS GRANÍTICOS DOMOS SALINOS DEPÓSITOS ARCILLOSOS PISCINAS DE ENFRIAMIENTO (Hormigón revestido de acero y agua ligera pura (5-10años) “CICLO ABIERTO” ALMACEN TEMPORAL EN SUPERFICIE “CONTENEDORES SECOS (50-60años) - In situ (junto al reactor en cada central) - Centralizado (ATC) Grandes contenedores de hormigón donde se almacenan manguitos de acero sellados y refrigerado por la circulación natural del aire (enfriamiento residual)

25 ALTERNATIVAS 1) Prolongar el Almacenamiento Temporal en Superficie.
Aumenta la cantidad de material desintegrado y reduce la producción de calor, facilitando su posterior manejo y almacenamiento geológico (evita que el excesivo calor vaporice el agua del subsuelo creando fisuras en el terreno y aumenta la cantidad de lugares aptos). 2) Acelerar la desintegración (transmutación). Acortar la vida media de los actínidos. Actualmente sólo se ha conseguido con el plutonio 3) Construcción de Reactores Rápidos que fisionen los actínidos de los residuos. Se reducirían en un 90% los residuos nucleares y se obtendría energía con ello. Inconveniente: Se necesitaría una central rápida por cada 3-4 de las convencionales y su coste es excesivo 4) Fisión basada en el Torio-232 Sus residuos son menos peligrosos que los del uranio y la fisión sólo se produce impulsada por la inyección de neutrones (no se activa por sí misma), lo que reduce el riesgo de accidentes (la reacción se detiene automáticamente) 5) Lanzar los residuos al espacio. Peligroso dado el porcentaje de éxitos en los lanzamientos espaciales. 6) Lanzar los residuos a la fosas de subducción. Retorno de los materiales radiactivos al manto.

26 OTRAS ENERGÍAS: LA ENERGÍA HIDRÁULICA LA ENERGÍA MAREOMOTRIZ
Se obtiene de presas, a partir del agua almacenada en los embalses de los ríos. Cuando el agua almacenada se la deja salir, pasa a través de una turbina que gira y está conectada a un generador eléctrico. De esta manera, la energía potencial del agua almacenada se transforma en energía cinética y en al final en energía eléctrica. Las instalaciones se denominan centrales hidroeléctricas. VENTAJAS INCONVENIENTES Mantenimiento mínimo No genera residuos ni contaminantes Los embalses ayudan a controlar las crecidas e inundaciones. Suministran agua a campos, poblaciones e industria en estaciones secas. Actualmente se están instalando centrales minihidroeléctrias, mucho más respetuosas con el medio ambiente La energía eléctrica generada se transporta por una costosa red, ya que suelen estar alejadas de las grandes poblaciones. La cantidad de agua disponible depende de las lluvias del año. Su construcción inunda grandes territorios y crea graves alteraciones en el entorno. Existe riesgo de rotura con graves consecuencias en las poblaciones próximas LA ENERGÍA MAREOMOTRIZ Se obtiene del movimiento del agua del mar en las mareas. Se sitúan en la desembocadura de ríos donde la diferencia de nivel entre pleamar y bajamar es de varios metros. Básicamente es similar a la hidráulica. VENTAJAS INCONVENIENTES Limpia, sin residuos e inagotable Utilización limitada a ciertas zonas (condiciones idóneas). Tecnología cara

27 LA ENERGÍA GEOTÉRMICA Consiste en inyectar agua fría en el subsuelo hasta cierta profundidad, donde se calienta, sube y mueve una turbina que genera electricidad. Solo es rentable y sencillo en zonas de alto gradiente geotérmico (zonas volcánicas, con fuentes termales o emanaciones de vapor), como por ejemplo Islandia También se puede aprovechar el agua caliente resultante del proceso para la calefacción y agua caliente de los hogares e invernaderos Los invernaderos islandeses ponen en práctica la cogeneración: iluminación y climatización geotérmica El problema de esta tipo de energía es que no es renovable: la energía térmica de los pozos no dura más de 15 años y, sin embargo, tarda millones de años en volver a regenerarse

28 LA ENERGÍA SOLAR Llega del Sol en forma de radiaciones electromagnéticas. España, por su elevado número de horas de Sol al año, tiene un gran potencial de aprovechamiento de esta energía. Se puede aprovechar de formas diferentes: la solar térmica y la fotovoltaica La solar térmica consiste en utilizar la energía solar para calentar un fluido, generalmente agua. El proceso tiene lugar en aparatos denominados colectores. La energía obtenida se utiliza fundamentalmente para obtener agua caliente y calefacción. En el caso de los hornos solares, se obtienen altas temperaturas que se utilizan también para generar energía eléctrica. La fotovoltaica permite la transformación directa de la energía solar en energía eléctrica, mediante unos dispositivos especiales fabricados con silicio (células fotovoltaicas). Esta energía se puede utilizar directamente para consumo doméstico o bien transferirla a la red de distribución VENTAJAS INCONVENIENTES Es inagotable, limpia (no produce ruidos ni sustancias contaminantes), barata, con instalaciones mínimas, permite que llegue electricidad a zonas aisladas y reduce la dependencia energética de los combustibles fósiles. Su disponibilidad varía según la estación del año, nubosidad, etc. No se puede almacenar (solo pequeñas cantidades en baterías), Los sistemas de captación ocupan grandes extensiones (huertos solares)

29 ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
Es la arquitectura que aprovecha las condiciones climáticas de la zona. Su objetivo es conseguir un interior confortable con el menor gasto de energía posible. La temperatura interior a penas varía aunque el cambio en la temperatura exterior sea muy acusada. Esto supone un gran ahorro de energía y dinero en calefacción y refrigeración. Muchos de sus principios se basan en la arquitectura tradicional: Materiales utilizados (piedra, madera o adobe) son mejores aislantes térmicos que el ladrillo, cemento o hormigón Orientación: la fachada sur recibe más calor y luz que la norte Espesor de los muros: los muros gruesos aíslan mejor Disposición y tamaño de las ventanas, acristalamientos y balcones Los sistemas de ARQUITECTURA SOLAR PASIVA incorporan nuevos materiales y tecnologías en su diseño que mejoran el rendimiento energético: - Buen aislamiento térmico, doble acristalamiento, iluminación de bajo consumo, sistemas de refrigeración y ventilación naturales, con entradas de aire fresco por la parte inferior de la casa y salida de aire caliente por arriba. Instalar toldos, aleros y plantar arboles alrededor mejora la refrigeración de la vivienda en lugares cálidos. La ARQUITECTURA SOLAR ACTIVA además incorpora sistemas mecánicos de captación de energía como placas solares térmicas (agua caliente y calefacción) o fotovoltaicas Arquitectura solar pasiva Urbanarbolismo Plantar árboles cerca de los edificios puede reducir las necesidades de aire acondicionado en un 60%. Los árboles son colectores solares biológicos que enfrían pasivamente, por una parte dando sombra por otra evaporando agua que enfría el entorno

30 ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

31 LA ENERGÍA EÓLICA Es una forma de energía cinética producida por el viento. El viento se origina por efecto de las diferencias de insolación entre distintas zonas del planeta. Se puede utilizar directamente (barcos de vela, molinos de viento para moler) o transformada en electricidad, mediante aerogeneradores. Son aparatos que disponen de unas palas que giran gracias al viento, y en su interior un generador trasforma la energía mecánica del viento en energía eléctrica, que es trasferida a la red de distribución. Por sus características, España es uno de los países de Europa donde el uso de la energía eólica está más extendido. VENTAJAS INCONVENIENTES Es inagotable, los aerogeneradores son de bajo coste de instalación y mantenimiento, se consigue un alto rendimiento y reduce la dependencia energética de los combustibles fósiles Es intermitente, aleatoria y difícil de almacenar. Los aerogeneradores son un peligro para las aves. Los parques eólicos ocupan grandes extensiones y producen impacto paisajístico y ruido. Genera interferencias con radares, TV y radio. Actualmente se está pensando en ubicar parques eólicos en el mar

32 LA BIOMASA Es el conjunto de materia orgánica de origen animal o vegetal procedente de la transformación de los restos de seres vivos. Las plantas captan la energía solar y la transforman en energía química de la biomasa (fotosíntesis) que utilizan para sus funciones vitales y crecimiento. Esta energía almacenada se libera por combustión. Se puede conseguir: Por cultivos agrícolas de rápido crecimiento y alto contenido energético (Ej. Maíz, cardos, remolacha y cereales) Aprovechando residuos domésticos (papel, cartón, restos de alimentos y aguas residuales) o agrícolas (paja, malas hierbas) o ganaderos (excrementos de animales), forestales (ramas, hojas, etc.) o de la industria alimentaria (orujo de la oliva y uva, cáscara de almendra, restos de frutas, etc.) pellets La biomasa fresca ocupa granes volúmenes (gran contenido en agua), por lo que antes de ser utilizados debe someterse a procesos de secado y compactación que faciliten el trasporte, almacenamiento y manipulación Ej. pellets La biomasa se puede quemar directamente para obtener energía (biomasa energética), o se puede trasformar en biocombustibles (biodiésel, bioetanol y biogás). Actualmente la obtención de biogás es la principal aplicación.

33 INCONVENIENTES DE LOS BIOCOMBUSTIBLES (BIODIESEL Y BIOETANOL)
Los biocombustibles se obtiene de la transformación de ciertos productos vegetales: 1) De cultivos oleaginosos (colza, girasol o soja) , se obtienen aceites vegetales que se trasforman en biodiésel para motores y turbinas. Pueden usarse solo en motores diesel preparados o en cualquier motor normal, mezclado con el diesel clásico. Suponen una drástica reducción de las emisiones de CO2 y SOx y partículas ene suspensión, aunque aumentan las emisiones de NOx y los motores son más difíciles de arrancar en frío y la potencia del motor disminuye. 2) De cultivos ricos en almidón, como cereales, caña de azúcar o remolacha, por fermentación se obtiene bioetanol. Puede utilizarse directamente en motores sin rectificar, pero son más difíciles de arrancar en frío y su rendimiento es menor que la gasolina 3) La biomasa húmeda (restos orgánicos de cualquier tipo) (>60 % agua) se convierte biológicamente en biogás, por fermentación, proceso realizado por bacterias en condiciones anaerobias. VENTAJAS INCONVENIENTES DE LOS BIOCOMBUSTIBLES (BIODIESEL Y BIOETANOL) Los biocombustibles son menos contaminantes que los combustibles fósiles ya que se supone que compensan el CO2 que genera su combustión con el CO2 consumido previamente por la planta de la cual se obtiene. Su obtención requiere grandes extensiones de terreno agrícola, gran consumo de agua, fertilizantes y otros químicos. Esto esta provocando la disminución de terrenos para cultivos alimentarios y la destrucción de hábitats naturales Ej, La Amazonia de esta desforestando para producir biomasa. Además se desvían gran parte de la producción agrícola a la fabricación de biocombustibles, con lo que los precios de los alimentos implicados aumentan debido a su escasez. Una solución sería obtener los biocombustibles de cultivos no alimentarios, o aún mejor, de la parte no comestible de los cultivos alimentarios, con lo que en el mismo terreno y con el mismo consumo de agua, etc., se obtendrían los dos productos que no entrarían en competición.

34 EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE
La reacción de formación de agua a partir del hidrógeno produce gran cantidad de energía, por lo que podría utilizarse el hidrógeno como combustible: H2 + ½ O2 = H2O (g) + Energía El hidrógeno es muy abundante (75% Universo), pero en la Tierra de encuentra combinado forman do agua y otras moléculas. Debido a su abundancia se considera un combustible eterno y también muy eficiente, ya que produce el triple de energía calorífica que el petróleo. Su combustión no produce residuos, solo agua. En 1194 comenzaron a funcionar los primeros autobuses urbanos movidos por hidrógeno El hidrógeno se puede obtener por la hidrólisis del agua, mediante una corriente continua, pero generar esta corriente requiere energía. El problema es que se gasta más energía en descomponer el agua y producir hidrógeno de la se extrae luego en la combustión y no rentable cuando esta energía viene de combustibles fósiles. Solo seria rentable si la energía procede del Sol, bien mediante células fotovoltaicas o por fotolisis del agua (proceso aun en investigación) u otra energía renovable En la actualidad la mitad del hidrógeno utilizado se extrae del gas natural, tras hacerlo reaccionar con vapor de agua en un convertidor catalítico. El proceso libera CO2 La ventaja que presenta es que permite utilizar toda la infraestructura actual del gas natural Otra forma de utilización del H2 es en la pilas de combustible. Son una especie de baterías que no se gastan porque convierten en electricidad la energía química del combustible, el H2, que entra en ellas junto con el O2 (aire). En el cátodo (polo-) se produce la ruptura del H2 en H+ y electrones. Los electrones son conducidos al ánodo produciendo una corriente eléctrica. Los H+ atraviesan la pila y reaccionan con el O2 liberando agua

35 LA ENERGÍA DE FUSION NUCLEAR
Consiste en reproducir, a pequeña escala, lo que ocurre en el Sol: La fusión de dos núcleos ligeros par formas otro más pesado. El proceso libera una gran cantidad de energía y no genera contaminantes. De todas las reacciones posibles, se han seleccionado los elementos que no producen residuos radiactivos y son abundantes en la naturaleza : el deuterio y el tritio Para producirse, los núcleos deben aproximarse mucho entre sí y eso sólo es posible a enormes temperaturas, como ocurre en el Sol (10 millones de ºC). A estas temperaturas la materia se encuentra en estado de plasma: núcleos desnudos, de carga positiva (los electrones se han separado) que se repelen entre sí. No existe ningún material capaz de contener el plasma, por lo que sólo se puede mantener por confinamiento magnético o inercial: Confinamiento magnético: consiste en una estructura toroidal que permite la circulación del plasma hasta alcanzar la temperatura de reacción Confinamiento inercial: Esfera de reactivos sometida a potentes láseres que la hacen reaccionar (implosión) Una micro-cápsula empleada como combustible en el confinamiento inercial de fusión (a menudo denominada "microballón") que se rellena con una mezcla de gas deuterio y tritio en helio. La cápsula es introducida en el hohlraum y es implosionada por el pulso de láser.

36 VENTAJAS INCONVENIENTES - Ausencia de residuos radiactivos - Se necesitan cantidades minúsculas de deuterio y tritio, por lo que hay reservas para miles de años - El tritio es radiactivo, pero su vida media es de 12 años )para evitar su almacenamiento, en algunos reactores se genera el momento de su uso) - Los materiales de construcción de los reactores absorben gran número de los neutrones liberados en la reacción y pueden transformarse en radiactivos Se llama fusión fría a cualquier reacción nuclear de fusión que puede ser producida a temperaturas y presiones cercanas a las normales, utilizando un equipamiento de muy bajo costo y casi nulo consumo eléctrico en su producción. Hasta ahora, es solo una ilusión, ya que parece totalmente imposible.

37 USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA
A partir de la crisis del petróleo (1973) se plantea una nueva forma de energía: el AHORRO ENERGÉTICO. La consigna es: no es necesario disminuir la calidad de vida par ahorrar energía. Un estudio profundo de los gastos inútiles ha demostrado que hay viabilidad en este enfoque Uno de los mecanismos de ahorro es la COGENERACIÓN ENERGÉTICA, es decir la producción combinada de dos formas de energía útiles a partir de una única fuente de combustible. Este sistema permite utilizar hasta el 90% de la energía del combustible, contra el 33% típico de una planta energética Medidas especificas respecto al uso de la energía son: 1) Aumentar la eficiencia del sistema energético: El sistema de trasporte eléctrico tiene una eficiencia global del 33%, por lo que es necesario producir el triple de energía de la que consumimos. La eléctricas incentivan el ahorro mediante los negavatios (vatios negativos), ayudas económicas para comparar bombillas y electrodomésticos más eficientes. 2) Valoración del coste real de la energía que consumimos: Valorando el ciclo de vida de los aparatos eléctricos (de esta manera podemos valorar el ahorro que implica su uso ): Coste ciclo de vida = precio del aparato + (gasto anual de energía · tiempo de vida estimado) 3) Valoración de los costes ocultos de la energía: La energía eléctrica es limpia para los consumidores, pero según haya sido su producción ha generado contaminación en otro lugar 4) Reducción del consumo en los diferentes sectores: En España el sector que más energía consume es el transporte (40%), le sigue la industria (32%) y en tercer lugar los hogares (16%). Las industrias han conseguido rebajas su demanda con mejoras técnicas. Las compañías automovilísticas están sacando al mercado coches cada vez más eficientes, especialmente para el uso urbano. En el hogar la calefacción y agua caliente son los usos que más energía consumen. 5) Medidas de ahorro personales: Uso del transporte público, buenos aislamientos térmicos en hogares, comprar electrodomésticos eficientes, bombillas de bajo consumo, instalar termostatos, aumentar el reciclado de vidrio y papel.