La Energía en el mundo (página 2)

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Energia de Biomasa

La energía de la biomasa se refiere a la
proveniente de las plantas, los
animales y los
microorganismos. Su origen final está en la energía
solar, fijada por las plantas a través de la fotosíntesis, y almacenada en forma de
energía bioquímica. Puede ser aprovechada por
combustión o por conversión
térmica.

Existen diferentes tipos o fuentes de
biomasa que pueden ser utilizados para suministrar la demanda de
energía de una instalación, una de las
clasificaciones más generalmente aceptada es la
siguiente:

Biomasa natural: es la que se
produce espontáneamente en la naturaleza
sin ningún tipo de intervención humana. Los
recursos
generados en las podas naturales de un bosque constituyen un
ejemplo de este tipo de biomasa. La utilización de estos
recursos requiere de la gestión de su adquisición y
transporte
hasta la empresa lo
que puede provocar que su uso sea inviable
económicamente.
Biomasa residual seca: se incluyen
en este grupo los
subproductos sólidos no utilizados en las actividades
agrícolas, en las forestales y en los procesos de
las industrias
agroalimentarias y de transformación de la madera y
que, por tanto, son considerados residuos.

Este es el grupo que en la actualidad presenta un mayor
interés
desde el punto de vista del aprovechamiento industrial. Algunos
ejemplos de este tipo de biomasa son la cáscara de
almendra, el orujillo, las podas de frutales, el serrín,
etc.

Biomasa residual húmeda: son
los vertidos denominados biodegradables: las aguas residuales
urbanas e industriales y los residuos ganaderos (principalmente
purines).
Cultivos energéticos: son
cultivos realizados con la única finalidad de producir
biomasa transformable en combustible. Algunos ejemplos son el
cardo (cynara cardunculus), el girasol cuando se destina a la
producción de biocarburantes, el
miscanto, etc.
Biocarburantes:
aunque su origen se encuentra en la transformación
tanto de la biomasa residual húmeda (por ejemplo
reciclado de aceites) como de la biomasa residual seca rica en
azúcares (trigo, maíz,
etc.) o en los cultivos energéticos (colza, girasol,
pataca, etc.), por sus especiales características y usos
finales este tipo de biomasa exige una clasificación
distinta de las anteriores.

Energia por combustion directa
La combustión directa es un proceso muy
antiguo y se refiere a la combustión de la leña,
los residuos forestales y los residuos orgánicos (bosta,
celulosa y
otros) para obtener calor,
especialmente a nivel del hogar.
En las zonas rurales la leña juega un rol muy
importante como energía para el hogar, o sea, para cocinar
los alimentos. En la
sierra, en la selva y en la costa norte es de crucial
importancia, porque los pobladores tienen escaso acceso al
gas y al
kerosene.

¿SABÍAS
QUÉ?

La madera también se usa para producir
carbón vegetal o carbón de leña,
que tiene un poder
calorífico mucho más alto que la leña. En
la costa norte y en la selva se produce carbón de
leña. En la costa esta actividad está eliminando
los bosques de algarrobo.

Las plantaciones forestales
pueden producir energía vegetal, a través del
proceso fotosintético.

Energía por conversión
térmica
Se refiere esencialmente a la pirolisis o destilación de la madera en productos
secundarios: carbón de leña, alquitrán,
alcohol
metálico o metanol y gas pobre, entre otros. En el
Perú se usan estos procesos sólo artesanalmente
para la obtención de carbón de leña en la
costa norte y en la amazonía.
Energía por fermentación alcohólica
Consiste en producir alcohol a partir de materias y restos
orgánicos mediante la fermentación
alcohólica. Existen las técnicas
para producir alcohol a partir de la caña de azúcar,
la yuca, la madera y los restos celulósicos. El alcohol es
considerado una de las posibilidades de sustitución de los
combustibles fósiles. En el país se produce con la
melaza de la caña de azúcar.
Energía por fermentación
anaeróbica
Consiste en la producción de gas en cámaras
cerradas mediante la fermentación de desechos
orgánicos (excrementos, residuos orgánicos, etc.)
sin la participación de oxígeno
y con bacterias
anaeróbicas. Las instalaciones cerradas se denominan
digestores de biogás o biodigestores o plantas de
biogás.

El gas obtenido es una fuente económica para
iluminación de viviendas, gas de cocina,
calefacción, etc.
En el Perú está en la fase inicial. Se calcula que
el potencial nacional es equivalente a 22 millones de barriles de
petróleo.
Energía animal
Es el uso de animales de carga para arar los campos, como
también para mover trapiches y molinos. Su uso está
bastante difundido en las zonas rurales (vacunos, caballos,
burros, mulos y llamas).

La utilización de esta clase de
energía fue una de las primeras conquistas o avances
técnicos que logro el hombre
primitivo.

En la actualidad existen todavía amplias zonas
del mundo donde se utiliza casi exclusivamente. El rendimiento de
esta energía esta limitado por la necesidad de descanso
del animal y por la alimentación del
mismo.

VENTAJAS

El empleo
energético de la biomasa presenta numerosas ventajas, no
sólo para el propietario de la instalación de
aprovechamiento, también para el conjunto de la sociedad.

En el primero de los casos, las ventajas mencionadas son
fundamentalmente económicas ya que se disminuye la
factura
energética al reducir la cantidad de combustibles que se
debe adquirir del exterior.

En el segundo de los casos, el uso de la biomasa
presenta, al igual que ocurre con otras energías
renovables, numerosas ventajas medioambientales y
socioeconómicas.

Ventajas ambientales del uso energético de la
biomasa

Se considera que todo el CO2 emitido en la
utilización energética de la biomasa había
sido previamente fijado en el crecimiento de la materia
vegetal que la había generado, por lo que no contribuye
al incremento de su proporción en la atmósfera y, por tanto, no es responsable
del aumento del efecto
invernadero.
La biomasa tiene contenidos en azufre
prácticamente nulos, generalmente inferiores al 0,1%.
Por este motivo, las emisiones de dióxido de azufre, que
junto con las de óxidos de nitrógeno son las
causantes de la lluvia
ácida, son mínimas.
Por otra parte, el uso de biocarburantes en motores de
combustión interna supone una reducción de las
emisiones generadas (hidrocarburos volátiles,
partículas, SO2 y CO).
Por último, el empleo de la tecnología de digestión anaerobia
para tratar la biomasa residual húmeda además de
anular su carga contaminante, reduce fuentes de olores molestos
y elimina, casi en su totalidad, los gérmenes y los
microorganismos patógenos del vertido. Los fangos
resultantes del proceso de digestión anaerobia pueden
ser utilizados como fertilizantes en la agricultura.

Ventajas socioeconomicas del uso energético de
la biomasa

El aprovechamiento energético de la biomasa
contribuye a la diversificación energética, uno
de los objetivos
marcados por los planes energéticos, tanto a escala nacional
como europea.
La implantación de cultivos energéticos
en tierras abandonadas evita la erosión
degradación del suelo. La
Política
Agraria Comunitaria (PAC) permite la utilización de
tierras en retirada para la producción de cultivos no
alimentarios, como son los cultivos
energéticos.
El aprovechamiento de algunos tipos de biomasa
(principalmente la forestal y los cultivos energéticos)
contribuyen a la creación de puestos de trabajo en
el medio rural.

DESVENTAJAS del uso de la biomasa

La utilización energética de la biomasa
presenta, debido a sus características, pequeños
inconvenientes con relación a los combustibles
fósiles:

Los rendimientos de las calderas de
biomasa son algo inferiores a los de las que usan un
combustible fósil líquido o gaseoso.
La biomasa posee menor densidad
energética, o lo que es lo mismo, para conseguir la
misma cantidad de energía es necesario utilizar
más cantidad de recurso. Esto hace que los sistemas de
almacenamiento sean, en general,
mayores.
Los sistemas de alimentación de combustible y
eliminación de cenizas son más complejos y
requieren unos mayores costes de operación y mantenimiento (respecto a las que usan un
combustible fósil líquido o gaseoso). No
obstante, cada vez existen en el mercado
sistemas más automatizados que van minimizando este
inconveniente.
Los canales de
distribución de la biomasa no está tan
desarrollados como los de los combustibles fósiles
(sólo aplicable en el caso de que los recursos no sean
propios).

Muchos de estos recursos tienen elevados contenidos de
humedad, lo que hace que en determinadas aplicaciones puede ser
necesario un proceso previo de secado.

FUENTES DE ENERGIA
RENOVABLES

Las energías renovables son aquellas que se
producen o llegan en forma continua a la tierra y
que a escalas de tiempo real
parecen inagotables. Algunos de estos ejemplos son:

Viento (energía eólica): Depende
de las condiciones del clima y de los
vientos que haya en esa zona generalmente. Puede ser muy alta
la producción o no.

Agua (energía hidráulica y
mareomotriz): será utilizada en mayor cantidad, en
las zonas donde haya lagos, ríos o mares muy caudalosos.
Es generalmente aprovechada para la producción de
energía hidroeléctrica o para ayudar a arrancar
turbinas eléctricas.

Calor de la tierra
(energía geotérmica): generalmente se la
aprovecha para hacer funcionar motores a vapor o turbinas a
vapor (evapora el agua que
arranca las turbinas)

FUENTES DE ENERGIA NO
RENOVABLES

Son fuentes de energía no renovables aquellas que
se encuentran en forma limitada en nuestro planeta y se agotan a
medida que se las consume. Son ejemplos de fuentes de
energía no renovables:

El carbón: es un combustible
fósil, formado por la acumulación de vegetales
que durante el periodo carbonífero de la era
primaria.

Estos vegetales a lo largo del tiempo han sufrido el
encierro en el subsuelo terrestre, experimentando cambios de
presión
y temperatura,
lo que ha posibilitado la acción de reacciones
químicas que los han transformado en variados tipos
de carbón mineral.

El petróleo: es un aceite
natural de origen mineral constituido por una mezcla de
hidrocarburos. Estos, se producen por antiguos restos de
organismos vegetales, acuáticos y vivos depositados en
la corteza terrestre en forma de sedimentos.

Gas natural: es una mezcla de gases
combustibles depositados en forma natural en el subsuelo de
la tierra y que poseen un gran poder calorífico. En
ocasiones los yacimientos de gas natural
se encuentran acompañados de yacimientos de
petróleo. El principal componente del gas natural es
el metano y,
en menor proporción, los gases de etano, propano y
butano.

Sustancias químicas radioactivas
(energía nuclear): aprovechamiento
de la energía liberada por los procesos de fusión y fisión.

Principio de conservacion de la
energia

Este principio llamado también de las
distintas formas de la energía, fue anunciado en 1842,
por el físico Mayer como sigue: "La suma de todas las
energías, sean cuales fueren sus formas, permanece
constante, imperecedera e independiente de las variaciones de
cualquier clase que pueda experimentar un sistema
determinado, esto es. Que nunca ocurre perdida o aumento de
energía"

Generación y transmisión de la
electricidad

Generacion de la electricidad

La generación de electricidad,
en términos generales, consiste en transformar alguna
clase de energía, "no eléctrica", sea esta
química,
mecánica, térmica, luminosa, etc.
en . Para la
generación industrial de energía
eléctrica se recurre a instalaciones denominadas
centrales eléctricas, las cuales ejecutan
alguna de las transformaciones, citadas al principio, de
energía "no eléctrica" en energía
eléctrica y constituyen el primer escalón del
sistema de suministro eléctrico.

Los generadores y motores
eléctricos se utilizan mucho porque la electricidad es
una forma muy cómoda de
energía. Se produce con facilidad y los motores
eléctricos pueden realizar muchas funciones: desde
perforar agujeros a mover locomotoras.

La electricidad ha existido desde que existe la materia.
Porque la materia está formada por átomos, que
contienen unas partículas cargadas eléctricamente
llamadas protones y electrones.

Un objeto sin carga eléctrica tiene el mismo
número de electrones cargados negativamente, y de
protones, con carga positiva. Sus respectivas cargas
eléctricas se anulan entre sí, y, en conjunto, no
puede detectarse ninguna carga eléctrica.

Pero al frotar dos objetos entre sí algunos
electrones se transfieren de uno al otro. Esto altera el equilibrio
inicial entre las cargas eléctricas de los
objetos.

El que recibe electrones adicionales queda cargado
negativamente y con carga positiva el que pierde electrones. Los
objetos con carga eléctrica atraen objetos
ligeros.

Transmision de la electricidad

Podríamos decir que hay tres tipos de materiales
capaces de conducir la energía eléctrica:
Conductores, semiconductores y
superconductores.

Metales: Existen dos formas de
añadir energía a un metal. A través de los
electrones libres o a través de los iones. Las
energías más bajas absorbidas corresponden al
infrarrojo y producen el calentamiento del metal por
excitación de los iones que vibran alrededor de sus
posiciones medias fijas. Los electrones libres absorben los
fotones de mayor energía y por ello, los metales son
opacos a la radiación
visible. Los metales tienen niveles energéticos que son
ocupados por los electrones. Cuando la energía que se le
da al metal es suficientemente grande los electrones abandonan
estos niveles inferiores y se van a los superiores, cuando
superan el nivel de fermi de energía. La energía
que necesita un electrón para escapar del nivel de fermi
al vacío se denomina función
trabajo.

El metal se queda energía en forma de calor, como
más resistencia
eléctrica tenga el metal más energía se va a
quedar.
Los Conductores son los materiales usados convencionalmente
en la acción de transportar la energía
eléctrica. Los materiales más conocidos y usados
por su baja resistividad eléctrica son el cobre, la
plata, el oro y el
platino.

Hay muchas impurezas que obstruyen el paso de la
corriente. Las impurezas son los propios átomos. Cuando
hay corriente
eléctrica los electrones a veces chocan contra los
átomos del elemento haciéndolo vibrar. A estos
niveles microscópicos la vibración significa calor,
calor que se escapa y se pierde, energía
perdida.

Además, como más vibran las estructuras
más electrones inciden sobre los átomos, más
vibran las estructuras y más se calienta el
material.

Si lo que se pretende es obtener calor entonces no hay
problema, pero si lo que se pretende es conducir la electricidad
con la mayor eficiencia
posible entonces tendremos que recurrir a la ley de Ohm para
evitar estas pérdidas energéticas.

Ley de Ohm.

La diferencia de potencial, V,(tensión o voltaje)
que existe entre los extremos de un conductor es directamente
proporcional a la corriente eléctrica que circula por
él, en donde R es una constante de proporcionalidad,
llamada resistencia.

V=IxR

Es decir, al aumentar el voltaje, mayor será la
intensidad de corriente que pasará por el conductor,
siempre que no se cambie la resistencia.

Semiconductores: Los semiconductores son
unos materiales muy especiales que conducen mejor la electricidad
que un aislante pero peor que un conductor. A bajas temperaturas
se comportan como aislantes al aumentar su resistividad
pero a altas temperaturas su resistividad baja espectacularmente
hasta acercarse a la de los metales. Una cosa muy importante a
tener en cuenta es lo que se llama energía de banda
prohibida que aparece en los diodos
semiconductores, que es la energía mínima necesaria
para hacer pasar un electrón de una lado a otro del diodo,
en puntos posteriores explicaré el funcionamiento de los
diodos semiconductores.

Superconductores: Los superconductores son
más raros aún, su característica principal
es la ausencia total de resistividad eléctrica, por lo
tanto son el elemento perfecto para transportar energía
eléctrica puesto que no producen pérdidas por
calor.

El problema es que por el momento sólo se han
encontrado materiales superconductores que funcionan a muy bajas
temperaturas, y el costo es mucho
más elevado que las pérdidas que se
producen.

Los superconductores se quieren utilizar para construir
trenes de levitación electromagnética y
monorraíles, pero por el momento el elevado coste impide
la progresión de esta tecnología de los
superconductores.
Podríamos comparar estos tres elementos con un río.
En los materiales conductores hay un puente muy grande por el que
los electrones pueden cruzar fácilmente.

En los materiales semiconductores, los electrones tienen
un puente que se ensancha cuando hay mucho calor y se estrecha
cuando hace frío, pero sea como sea el grosor del puente,
solamente pueden viajar en un sentido. Si un fotón o
cuanto de luz incide sobre
ellos puede darles a veces la energía necesaria para
saltar el río sin necesidad de puente, los materiales
dopantes del diodo semiconductor son como piedras en el
río a través de las cuales los electrones
también pueden cruzar lo. Más abajo
explicaré esto del dopaje. Finalmente en los
superconductores no hay puente ni río ni nada, los
electrones pueden vagar libremente por donde quieran sin que
nadie ni nada se lo impidan, sólo hay un problema que
siempre tiene que hacer mucho frío.

Bibliografia

*Enciclopedia concisa sopena, primer tomo. Edit. Ramon
Sopena, S.A

*Enciclopedia Microsoft®
Encarta® 99. © 1993-1998

*WWW.IESPANA.COM/NATUREDUCA

*http://club.telepolis.com/iceba/iceba/energeol/

*http://colos1.fri.unilj.si/~colos/COLOS/TUTORIALS/JAVA/THERMODYNAMICS/THERMO_ES/ENERINTE/enerinte.html

*www.ciencia.net

*http://www.panoramaenergetico.com/energia_geotermica.htm

*http://www.profesorenlinea.cl/fisica/EnergiaCinetica.htm

*http://usuarios.lycos.es/energia/marina.htm

*http://www.geocities.com/regorogiram/solar/electricidad.html

*http://www.angelfire.com/sc/energianuclear/