TECNOLOGIA DE ENERGIAS ALTERNATIVAS M. S. DRESSELHAUS I.L. THOMAS.

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1 TECNOLOGIA DE ENERGIAS ALTERNATIVAS M. S. DRESSELHAUS I.L. THOMAS

2 Los modernos modos de vivir exigen un suministro estable y confiable de energía.

3 FUENTES DE ENERGIA El primero proviene de la energía química o fotofísica que depende de la oxidación de alguna sustancia reducida, por lo general un hidrocarburo, o la absorción de la luz del sol para generar calor o electricidad El primero proviene de la energía química o fotofísica que depende de la oxidación de alguna sustancia reducida, por lo general un hidrocarburo, o la absorción de la luz del sol para generar calor o electricidad El segundo implica reacciones nucleares que liberan la energía El segundo implica reacciones nucleares que liberan la energía La tercera es la termomecánica por medio del viento, el agua, o las fuentes geológicas de vapor de agua. La tercera es la termomecánica por medio del viento, el agua, o las fuentes geológicas de vapor de agua.

4 PROBLEMAS Cualquier proceso que usa combustibles fósiles produce el dióxido de carbono, y quizás también otros contaminantes. Cualquier proceso que usa combustibles fósiles produce el dióxido de carbono, y quizás también otros contaminantes. Los reactores nucleares producen productos de fisión radiactivos. Los reactores nucleares producen productos de fisión radiactivos. Las centrales hidroeléctricas requieren presas y lagos grandes. Las centrales hidroeléctricas requieren presas y lagos grandes. La energía solar y la energía eólica requieren áreas grandes y son limitadas geográficamente. La energía solar y la energía eólica requieren áreas grandes y son limitadas geográficamente. Fuentes geotérmicas son limitadas con muy pocas ubicaciones geográficas. Fuentes geotérmicas son limitadas con muy pocas ubicaciones geográficas.

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6 Para usar fuentes renovables con eficacia, los modos confiables de almacenar la energía son necesarios. almacenaje de hidrógeno almacenaje de hidrógeno pilas recargables pilas recargables superconductividad de alta temperatura superconductividad de alta temperatura La seguridad de energía de futuras generaciones no sólo dependerá de soluciones alcanzables aceptables científicas y tecnológicas, pero también requerirá la cooperación internacional sobre la política para asegurar la prosperidad continua y la seguridad de nuestro ambiente.

7 ENERGIA FOSIL Aunque los suministros son limitados, en la actualidad no hay escasez de combustibles fósiles. Las reservas mundiales de combustible son: Petroleo alrededor de 1.6x10 ^14 barriles Consumo de 1.2x10^10 barriles por día Gas natural 1.4x10^14 m3 Consumo de 2.4x10^12 m3 por año Carbón 9.1x10^11 toneladas Consumo es de 4.5x109 toneladas por año

8 Los problemas con combustibles fósiles son: la distribución la distribución la recuperación la recuperación Para cada uno de los tipos de combustible. Después de la recuperación primaria y la inyección de agua, la mayor parte del aceite es dejado como gotas del aceite

9 Minas de carbón subterráneas tienen que dejar grandes cantidades de carbón como estructura de apoyo. Minas de carbón subterráneas tienen que dejar grandes cantidades de carbón como estructura de apoyo. El gas es difícil de transportar excepto por tuberías, y las tuberías no son viables a través de océanos. El gas es difícil de transportar excepto por tuberías, y las tuberías no son viables a través de océanos. La dificultad principal con combustibles fósiles es que ellos todos producen CO 2 La dificultad principal con combustibles fósiles es que ellos todos producen CO 2 Es posible almacenarlo como gas o en la solución subterránea en el océano profundo con alto costo. Es posible almacenarlo como gas o en la solución subterránea en el océano profundo con alto costo. dinero dinero energía energía

10 Coches eléctricos representan un acercamiento a reducir emisiones contaminantes. Coches eléctricos representan un acercamiento a reducir emisiones contaminantes. El problema con coches eléctricos es el almacenaje de energía. El problema con coches eléctricos es el almacenaje de energía. Poca energía. Poca energía. Recargado es lento Recargado es lento Tiempo de duración. Tiempo de duración. Pueden ser muy dañinos. Pueden ser muy dañinos.

11 ENERGIA NUCLEAR En los Estados Unidos, energía nuclear de fisión es una fuente de energía práctica. En los Estados Unidos, energía nuclear de fisión es una fuente de energía práctica. no emite CO2 no emite CO2 La energía nuclear proporciona una fuente ideal La energía nuclear proporciona una fuente ideal Pero la población presenta temor Pero la población presenta temor Pocas centrales nucleares han sido construidas por todo el mundo en años recientes. Los reactores tienen que ser hechos como una caja fuerte. Pocas centrales nucleares han sido construidas por todo el mundo en años recientes. Los reactores tienen que ser hechos como una caja fuerte. El problema de la disposición de desechos nucleares debe ser solucionado. El problema de la disposición de desechos nucleares debe ser solucionado.

12 La fusión es otro proceso nuclear que, en principio, podría proporcionar el poder esencialmente ilimitado. La fusión es otro proceso nuclear que, en principio, podría proporcionar el poder esencialmente ilimitado. El Sol demuestra aquellos trabajos de fusión, pero el problema de la ingeniería es generar temperaturas tan altas, aún no ha sido solucionado sobre la Tierra. El Sol demuestra aquellos trabajos de fusión, pero el problema de la ingeniería es generar temperaturas tan altas, aún no ha sido solucionado sobre la Tierra. Muchos problemas surgen debido al daño de radiación, sobre todo a los materiales expuestos al plasma enérgico. Muchos problemas surgen debido al daño de radiación, sobre todo a los materiales expuestos al plasma enérgico.

13 FUENTES DE ENERGIA ALTERNATIVA Energía fósil Menos disponibles Menos disponibles Mas caros Mas caros Aumento de interés ambiental de la población. Aumento de interés ambiental de la población. Sol como fuente de energía mas obvio

14 Energía solar Calefacción Calefacción Iluminación Iluminación almacenado para proporcionar energía a turbinas almacenado para proporcionar energía a turbinasDesventajas Bajo poder de conversión de energía solar a eléctrica Bajo poder de conversión de energía solar a eléctrica Luz varia con el día Luz varia con el día Condiciones meteorológicas. Condiciones meteorológicas. Investigación Investigación Mejoramiento de materiales y su funcionamiento.

15 Uso de semiconductores para alcanzar una capacidad de conversión del mas de 30% Uso de semiconductores para alcanzar una capacidad de conversión del mas de 30% Unión de materiales sólidos Unión de materiales sólidos Películas de nanocristales Películas de nanocristales Conducción por nanotubos de polímetros Conducción por nanotubos de polímetros

16 Energía química Las reacciones principales son las que implica la oxidación de CO y H 2 Celdas de combustible que consiste en un ánodo, cátodo y un electrolito. Han sido usadas con éxito en misiones espaciales durando mas de 40 años. Debido al alto costo no se usan en la tierra.

17 El hidrógeno es atractivo como un combustible porque su producto de oxidación (el agua) es ecológicamente benigno, es de peso ligero y es sumamente abundante. Producción fotoquímica de hidrógeno, usando la luz del sol para disociar el agua. También en la consideración son senderos microbianos para la producción de hidrógeno.

18 Almacenaje Almacenaje Hidruros metálicos son los materiales más prometedores para el almacenaje de hidrógeno. Hidruros metálicos son los materiales más prometedores para el almacenaje de hidrógeno. investigación de materiales obtener la liberación controlada de hidrógeno en las condiciones prácticas de temperatura y presión, y el relleno de hidrógeno. investigación de materiales obtener la liberación controlada de hidrógeno en las condiciones prácticas de temperatura y presión, y el relleno de hidrógeno.

19 Tres áreas de oportunidad para la energía alternativa los avances en materiales nanoestrcturados los avances en materiales nanoestrcturados Técnicas de caracterización ayudan a identificar problemas de materiales en un formato que permite a la evaluación rápida de soluciones posibles Técnicas de caracterización ayudan a identificar problemas de materiales en un formato que permite a la evaluación rápida de soluciones posibles simulación avanzada que modele para un progreso rápido en inspección de las nuevas combinaciones de materiales simulación avanzada que modele para un progreso rápido en inspección de las nuevas combinaciones de materiales

20 Para conseguir lo mejor de cualquier tecnología de energía alterna. Para conseguir lo mejor de cualquier tecnología de energía alterna. almacenaje de energía y la transmisión de energía. almacenaje de energía y la transmisión de energía. Los superconductores seriamente están siendo considerados para ambos papeles. Los superconductores seriamente están siendo considerados para ambos papeles.

21 INVESTIGACION Y POLITICA Existe una carencia de apreciación pública de las dificultades científicas y tecnológicas una ves que el suministro fósil se agote. Existe una carencia de apreciación pública de las dificultades científicas y tecnológicas una ves que el suministro fósil se agote. Aumento en investigación de la física, química, biología e ingeniería. Aumento en investigación de la física, química, biología e ingeniería. Para reciclar CO2, y esta conversión debe ser hecha de manera muy eficiente (naturaleza) Para reciclar CO2, y esta conversión debe ser hecha de manera muy eficiente (naturaleza) Fabricación de las mejoras sustanciales de los materiales que son necesarios para aumentar la eficacia en la generación, la conversión, la transmisión y el empleo de energía. Fabricación de las mejoras sustanciales de los materiales que son necesarios para aumentar la eficacia en la generación, la conversión, la transmisión y el empleo de energía.

22 Estos problemas difíciles científicos y tecnológicos implican la ciencia política. Estos problemas difíciles científicos y tecnológicos implican la ciencia política. Como la energía juega un papel tan vital en la sociedad, es importante que la política, la ciencia y la tecnología trabajen juntos armoniosamente; problemas de seguridad de energía globales no pueden ser solucionados si los tres componentes trabajan por su parte. Como la energía juega un papel tan vital en la sociedad, es importante que la política, la ciencia y la tecnología trabajen juntos armoniosamente; problemas de seguridad de energía globales no pueden ser solucionados si los tres componentes trabajan por su parte. La política determina que es aceptable, la ciencia muestra que puede ser posible, y la tecnología demuestra lo que, dentro de coacciones aceptables, es practicable La política determina que es aceptable, la ciencia muestra que puede ser posible, y la tecnología demuestra lo que, dentro de coacciones aceptables, es practicable