1 TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I 1º DE BACHILLERATO. Tema 5-III CIENTÍFICO TECNOLÓGICO LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS.

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1 1 TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I 1º DE BACHILLERATO. Tema 5-III CIENTÍFICO TECNOLÓGICO LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS

2 2 Bomba de calor  Una bomba de calor es una maquina que permite transferir calor de un foco frío a un foco caliente. Para lograr esta acción, es necesario un aporte de trabajo dado que por la segunda ley de la termodinámica el calor se dirige de manera espontánea de un foco caliente a otro frío, y no al revés, hasta que sus temperaturas se igualan.  Una bomba de calor de cambio de fase emplea un fluido refrigerante, con un bajo punto de ebullición. Éste requiere energía (denominada calor latente) para evaporarse, y extrae esa energía de su alrededor en forma de calor.  El fluido en estado gaseoso pasa por un compresor (4), que eleva su presión. Éste, al pasar por el intercambiador de calor llamado condensador(1), cede calor al foco caliente porque está aún más caliente que éste. Después, se le hace pasar por una válvula(2), donde recupera la presión inicial y se enfría fuertemente. Luego, pasa por otro intercambiador de calor, el evaporador(3), donde absorbe calor del foco frío, puesto que está más frío que dicho foco. El fluido, que se ha evaporado, regresa al compresor(4), cerrándose el ciclo.

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4 4 POSIBLE UTILIZACIÓN DE LOS FLUIDOS GEOTÉRMICOS

5 5 La energía de la biomasa  La biomasa se define como toda la materia orgánica de origen vegetal o animal que puede convertirse en energía.  La biomasa es la energía solar convertida por la vegetación en materia orgánica; esa energía la podemos recuperar por combustión directa o transformando la materia orgánica en otros combustibles..  El jacinto de agua es una planta acuática con productividades de biomasa más elevadas del reino vegetal (un centenar de toneladas de materia seca por hectárea y por año). Existen muchas fuentes de energía clasificables bajo el concepto de biomasa, así como diversas técnicas para su conversión en energía limpia. Evidentemente, son estas formas modernas de aprovechamiento las que pueden ser utilizadas para la obtención de energía limpia, nada que ver con las formas tradicionales (leña, excrementos, etc.), en muchos casos insostenibles, que todavía se emplean ampliamente en países empobrecidos, y que aún constituyen más del 10% del consumo mundial de energía primaria.

6 6 Fuentes de biomasa y rendimiento. Las fuentes de la biomasa son:  - Los residuos agrarios (paja, ramaje procedente de podas, estiércol, etc.).  - Los residuos forestales procedentes de podas o limpiezas de montes.  - Los residuos industriales.  - Cultivos vegetales, terrestres o acuáticos  Utilización y Rendimiento de la Biomasa  1 kilogramo de biomasa proporciona aproximadamente 3.500 kilocalorías.  1 litro de gasolina proporciona aproximadamente 10.000 kilocalorías.  Es decir que se necesitan 3 kg de biomasa para obtener la misma cantidad de energía que nos proporciona un litro de gasolina, o lo que es lo mismo, cuando desperdiciamos 3 kg de biomasa estamos desaprovechando el equivalente a un litro de gasolina.  Cada año, una hectárea (100x100=10.000m 2 ) de bosque o de cultivo puede producir entre 8.000 y 40.000 kW de energía térmica útil, suficiente para una vivienda unifamiliar o un parvulario pequeño.

7 7 Tipos de biomasa La biomasa como fuente para la producción de energía renovable puede clasificarse en:  Biomasa natural: Se produce de forma espontánea en la naturaleza, sin intervención humana. Por ejemplo, las podas naturales de los bosques.  Biomasa residual seca: Proviene de recursos generados en las actividades agrícolas, forestales. También se produce este tipo de biomasa en procesos de la industria agroalimentaria y de la industria de transformación de la madera. Dentro de este tipo de biomasa, se puede diferenciar la de origen forestal y la de origen agrícola.  Biomasa residual húmeda: Proviene de vertidos biodegradables formados por aguas residuales urbanas e industriales y también de los residuos ganaderos.  Cultivos energéticos: Aquellos cultivos realizados tanto en terrenos agrícolas como forestales y que están dedicados a la producción de biomasa con fines no alimentarios.  Sus aplicaciones son diversas: generación de energía térmica, energía eléctrica y mecánica.

8 8 Conversión energética de la biomasa.  Métodos de conversión de la biomasa en energía  L utilización práctica de las diferentes formas de biomasa requiere unas técnicas de conversión.  Métodos termoquímicos: Estos métodos se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa. Están bien adaptados al caso de la biomasa seca, y, en particular, a los de la paja y de la madera.  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.  La pirólisis: Es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500 ºC, se utiliza desde hace mucho tiempo para producir carbón vegetal.  Métodos biológicos:  La fermentación alcohólica: la destilación, que permite obtener alcohol etílico prácticamente anhídrido, es una operación muy costosa en energía. En estas condiciones, la transformación de la biomasa en etanol y después la utilización de este alcohol en motores de explosión, tienen un balance energético global dudoso.  La fermentación metánica es la digestión anaeróbica de la biomasa por bacterias. Es idónea para la transformación de la biomasa húmeda (más del 75 % de humedad relativa).

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11 11 Ventajas e inconvenientes de la biomasa-I  Ventajas :  Disminución de las emisiones de CO2 Aunque para el aprovechamiento energético de esta fuente renovable tengamos que proceder a una combustión, y el resultado de la misma sea agua y CO2, la cantidad de este gas causante del efecto invernadero, se puede considerar que es la misma cantidad que fue captada por las plantas durante su crecimiento. Es decir, que no supone un incremento de este gas a la atmósfera.  No emite contaminantes sulforados o nitrogenados, ni apenas partículas sólidas.  Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en un reciclaje y disminución de residuos.  Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios en el mercado de alimentos. Eso puede ofrecer una nueva oportunidad al sector agrícola.  Permite la introducción de cultivos de gran valor rotacional frente a monocultivos cerealistas.   Disminución de la dependencia externa del abastecimiento de combustibles.  Al posibilitar nuevas aplicaciones de gran interés como los biocombustibles

12 12 Ventajas e inconvenientes de la biomasa-II  Inconvenientes  Tiene un mayor coste de producción frente a la energía que proviene de los combustibles fósiles.  Menor rendimiento energético de los combustibles derivados de la biomasa en comparación con los combustibles fósiles.  Producción estacional.  La materia prima es de baja densidad energética lo que quiere decir que ocupa mucho volumen y por lo tanto puede tener problemas de transporte y almacenamiento.  Necesidad de acondicionamiento o transformación para su utilización.  Se corre el riesgo de que por una falta de control se lleven a cabo unas talas excesivas.  La biomasa acuática resulta difícil de aprovechar.

13 13 La biomasa en España  La biomasa en la fuente renovable de mayor potencial en España, cuantificándose los recursos en 25'7 Mtep. (millones de toneladas equivalentes de petróleo), lo que equivale a una cantidad superior a todos los consumos energéticos de la industria española.  Sin embargo, los planes del Gobierno apenas pasan de "quedarse donde estamos": aunque fuentes oficiales señalan unos recursos utilizables de 10 Mtep./ año, las autoridades carecen de voluntad política para dejar de arrojar a la basura todo ese potencial energético y el Plan energético nacional solo contempla el aprovechamiento de 2,8 Mtep. En el año 2.000.  Aunque en nuestro país se ha realizado entre los años 1.996 y 1.990 un total de 235 instalaciones para el aprovechamiento de la biomasa, aún estamos lejos de alcanzar el nivel de Francia, el país líder de la C.E. en el que seis millones de hogares utilizan la madera como fuente de calor.

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15 15 Residuos sólidos urbanos (RSU)  Se engloban bajo esta denominación todas aquellas sustancias sólidas producidas como consecuencia de la actividad humana en las zonas urbanas y considerada como inservibles.  La cantidad de residuos sólidos urbanos generados por habitante y día, varia de los países desarrollados (mayor) a los países en vías de desarrollo (menor).  En España se generan de 1 a 1,5 KG de residuos por habitante y dia.  Los restos de comida son la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos y en España constituyen casi el 50% de la basura.  La materia inerte o inorgánica está representada por envases como botellas, latas, recipientes de cartón, chapas metálicas, plásticos, etc. Los residuos fundamentales tienen como materia prima el papel (21%), el vidrio (8%) y los plásticos (7%).

16 16 Tratamiento de los RSU-I  Recogida selectiva.- La utilización de contenedores que recogen separadamente el papel y el vidrio está cada vez más extendida y también se están poniendo otros contenedores para plásticos, metal, pilas, etc. En las comunidades más avanzadas en la gestión de los RSU en cada domicilio se recogen los distintos residuos en diferentes bolsas y se cuida especialmente este trabajo previo del ciudadano separando los diferentes tipos de basura.  Recogida general.- La bolsa general de basura, en aquellos sitios en donde no hay recogida selectiva, o la que contiene lo que no se ha puesto en los contenedores específicos, se deposita en contenedores o en puntos especiales de las calles y desde allí es transportada a los vertederos o a las plantas de selección y tratamiento.  Plantas de selección. En los vertederos más avanzados, antes de tirar la basura general, pasa por una zona de selección en la que, en parte manualmente y en parte con máquinas se le retiran latas (con sistemas magnéticos), cosas voluminosas, etc.

17 17 Tratamiento de los RSU-II  Reciclaje y recuperación de materiales.- Lo ideal sería recuperar y reutilizar la mayor parte de los RSU. Con el papel, telas, cartón se hace nueva pasta de papel, lo que evita talar nuevos árboles. Con el vidrio se puede fabricar nuevas botellas y envases sin necesidad de extraer más materias primas y, sobre todo, con mucho menor gasto de energía. Los plásticos se separan, porque algunos se pueden usar para fabricar nueva materia prima y otros para construir objetos diversos.  Compostaje.- La materia orgánica fermentada forma el "compost" que se puede usar para abonar suelos, alimentar ganado, construir carreteras, obtener combustibles, etc. Para que se pueda utilizar sin problemas es fundamental que la materia orgánica no llegue contaminada con sustancias tóxicas. Por ejemplo, es muy frecuente que tenga exceso de metales tóxicos que hacen inútil al compost para usos biológicos al ser muy difícil y cara su eliminación.

18 18 Tratamiento de los RSU-III  Vertido.- El procedimiento más usual, de disponer de las basuras suele ser depositarlas en vertederos.  Aunque se usen buenos sistemas de reciclaje o la incineración, al final siempre quedan restos que deben ser llevados a vertederos.  Es esencial que los vertederos estén bien construidos y utilizados para minimizar su impacto negativo.  Uno de los mayores riesgos es que contaminen las aguas subterráneas y para evitarlo se debe impermeabilizar bien el suelo del vertedero y evitar que las aguas de lluvias y otras salgan del vertedero sin tratamiento, arrastrando contaminantes al exterior.  Otro riesgo está en los malos olores y la concentración de gases explosivos producidos al fermentar las basuras. Para evitar esto se colocan dispositivos de recogida de gases que luego se queman para producir energía.  También hay que cuidar cubrir adecuadamente el vertedero, especialmente cuando termina su utilización, para disminuir los impactos visuales. Vertedero incontrolado Vertedero controlado

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21 21 Tratamiento de los RSU-IV  Incineración.- Quemar las basuras tiene varias ventajas, pero también algún inconveniente. Incineración  Entre las ventajas está el que se reduce mucho el volumen de vertidos (quedan las cenizas) y el que se obtienen cantidades apreciables de energía.  Entre las desventajas el que se producen gases contaminantes, algunos potencialmente peligrosos para la salud humana, como las dioxinas.  Existen incineradoras de avanzada tecnología que, si funcionan bien, reducen mucho los aspectos negativos, pero son caras de construcción y manejo y para que sean rentables deben tratar grandes cantidades de basura.

22 22 Plano de un horno para la quema de residuos sólidos urbanos

23 23 FIN

24 24 La energía del mar  VER ARCHIVO PDF DE:  ”ENERGIA DE LAS MAREAS”

25 25 FIN DE LAS DIAPOSITIVAS de la 38 a la 60 del T.5  ENERGÍAS ALTERNATIVAS  TEMA 5-III