LA ENERGIA

UNIDADES DE ENERGIA

Probablemente tienes familiaridad con la utilización del julio como medida de la energía. Sin embargo, en física de partículas usamos algo más conveniente llamado electrón-voltio (eV), en su lugar. La razón de ello es que las energías que se miden en las colisiones de partículas son muy pequeñas y relacionadas con las energías de partículas simples.

La definición de electrón-voltio es la energía cinética adquirida por un solo electrón cuando se mueve a través de un potencial eléctrico de 1 V. Obtenemos la relación siguiente entre julio y electrón-voltio:

DE DONDE PROCEDE LA ENERGÍA QUE CONSUMIMOS?

Casi toda la energía de que disponemos proviene del Sol. Él es la causa de los vientos, de la evaporación de las aguas superficiales, de la formación de nubes, de las lluvias y, por consiguiente, de los saltos de agua. Su calor y su luz son la base de la fotosíntesis en el mundo vegetal con la generación del oxígeno y la absorción del CO2, y de otras innumerables reacciones químicas indispensables para la vida de los vegetales y de los animales. Con el paso de los milenios y la concurrencia de situaciones muy específicas, los restos del mundo vegetal y animal enterrados han originado los combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas.

Si recordamos el principio de la conservación de la energía, afirmaremos de manera incuestionable que la energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma. Por tanto si necesitamos obtener energía, tendremos que partir de algún cuerpo que la tenga almacenada y pueda experimentar una transformación. A estos cuerpos se les llama fuentes de energía.

GENERACION TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA 

En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía (química, cinética, térmica o lumínica, entre otras), en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico. La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica.

TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE LA ELECTRICIDAD 

Generación y transporte de electricidad es el conjunto de instalaciones que se utilizan para transformar otros tipos de energía en electricidad y transportarla hasta los lugares donde se consume. La generación y transporte de energía en forma de electricidad tiene importantes ventajas económicas debido al costo por unidad generada. Las instalaciones eléctricas también permiten utilizar la energía hidroeléctrica a mucha distancia del lugar donde se genera. Estas instalaciones suelen utilizar corriente alterna, ya que es fácil reducir o elevar el voltaje con transformadores. De esta manera, cada parte del sistema puede funcionar con el voltaje apropiado. Las instalaciones eléctricas tienen seis elementos principales:

• La central eléctrica
• Los transformadores, que elevan el voltaje de la energía eléctrica generada a las altas tensiones utilizadas en las líneas de transporte
• Las líneas de transporte
• Las subestaciones donde la señal baja su voltaje para adecuarse a las líneas de distribución
• Las líneas de distribución
• Los transformadores que bajan el voltaje al valor utilizado por los consumidores

 EL TRANSFORMADOR 

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico decorriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

CENTRALES ELÉCTRICAS

principales tipos de centrales en fuentes de energía convencionales son: Centrales térmicas de combustión, centrales térmicas nucleares y centrales hidroeléctricas.

• Centrales térmicas de combustión.

Se obtiene energía eléctrica a partir de un combustible: petróleo, gas o carbón.

Este es un esquema que explica como funciona una central térmica:

 

• Centrales térmicas nucleares.

En una central como ésta un núcleo produce la fisión de otros núcleos, y estos, a su vez, la de otros, y así hasta agotar el combustible.

A continuación, un esquema del funcionamiento de una central térmica nuclear:

• Centrales hidroeléctricas.

En las centrales hidráulicas se aprovecha la energía que posee la masa de agua acumulada a una determinada altura para mover una turbina acoplada a un alternador que generará electricidad.

El funcionamiento de una central hidroeléctrica es el siguiente:

Las principales centrales de energías alternativas son:

1. Centrales solares: centrales solares térmicas y centrales solares fotovoltaicas.
2. Parques eólicos.
3. La energía de la biomasa.
4. Energía geotérmica.
5. Energía mareomotriz.

• Central solar térmica.

El procedimiento es el mismo que en las anteriores centrales: se calienta agua para generar vapor y así poder mover la turbina acoplada a un generador. La diferencia es que para calentar el agua se utiliza directamente la radiación del Sol.

Un esquema sobre el funcionamiento de ésta:

• Central solar fotovoltaica

Algunos materiales emiten electrones cuando incide luz sobre ellos. La circulación de estas cargas crea una corriente eléctrica, a este fenómeno se le llama efecto fotoeléctrico. Estos materiales forman las celulas solares. Un panel solar está formado por varias células solares. Los paneles fotovoltaicos generan corriente continua pero la que se consume en nuestras casas es de corriente alterna, para transformar la corriente continua en alterna se utiliza un elemento que se llamaconvertidor.

Esquema sobre una central de sola fotovoltaica:

•  Parques eólicos.

Un parque eólico es una instalación en la que se aprovecha la energía del viento para generar energía eléctrica. Está constituido por un conjunto de aerogeneradores en los que el movimiento de las aspas se aprovecha para obtener energía eléctrica.

Esto es un esquema de un aerogenerador:

•  La energía de la biomasa. 

El término biomasa incluye toda materia viva, o cuyo origen sea la materia viva. La biosmasa es una de las fuentes de energía más primitivas. Podemos usar como biomasa:

1. Residuos forestales o agrícolas.
2. Cultivos energéticos.
3. Residuos sólidos urbanos.

•  Energía geotérmica.

La energía del interior terrestre se llama energía geotérmica. Esta fuente de energía es aprocechable sobre todo en zonas volcánicas, donde la diferencia de temperatura entre el interior terreste y la superficie es mayor.

Esquema de una central geotérmica:

• Energía mareomotriz.

Para aprovechar el movimiento de subida y bajada del agua durante las mareas se construyen centrales mareomotrices cerca de la costa.

LAS FUENTES DE ENERGÍAS EN EL FUTURO

El modelo energético actual se basa mayoritariamente en el consumo de combustibles fósiles para el transporte y la generación de energía eléctrica. Hoy en día, dos factores ponen en entredicho la supervivencia de este modelo, en pie desde comienzos del Siglo XX. Dichos factores son el agotamiento de las reservas de combustible y el calentamiento global. Según la teoría de Pico de Hubbert el agotamiento de las reservas de petróleo y gas natural podría ser un hecho antes de que acabase el presente Siglo XXI. Por otro lado, cada vez son más los científicos y grupos de opinión que alertan sobre el comienzo de un período de calentamiento global asociado al incremento de emisiones de gases de efecto invernadero. Aun cuando todavía no hay acuerdo sobre la inminencia y el alcance de ambos problemas, existe un consenso generalizado sobre el hecho de que tarde o temprano, el ser humano deberá dejar de utilizar los combustibles fósiles como su principal fuente de energía primaria y decantarse por fuentes más seguras, abundantes y menos dañinas para el medio ambiente

En el presente se utilizan los combustibles fósiles como el 97% de la energía primaria que se consume en el mundo, 38% es carbón, 40% es petróleo y 19% es gas natural. Estas generan contaminación y no son renovables. Se estima que el petróleo durará 45 años más, el gas natural 65 y el carbón 230.¹ No obstante, existen diversas opciones de generación eléctrica ajenas a los combustibles fósiles que podrían mitigar la dependencia que la sociedad moderna tiene de estos recursos escasos y contaminantes. Algunas de estas opciones ya están disponibles y otras son meras hipótesis, y cada una genera distintos y enfrentados puntos de vista sobre sus supuestas ventajas e inconvenientes.