• La imagen es un collage de fotos extraídas de las siguientes páginas:

“Emaze” ( https://www.emaze.com/@AIFIZOLF/BIOMASA ), “Dibujos” (http://galeria.dibujos.net/naturaleza/medioambiente/energia-solar-pintado-por-queyla-10252482.html ), “Energía nuclear” (http://energia-nuclear.net/que-es-la-energia-nuclear/fusion-nuclear ), “Slideshare” ( http://www.slideshare.net/fglongatt/capitulo-24-celdas-de-combustible-sistemas-de-generacion-distribuida )

La energía es la capacidad para realizar alguna actividad. Actualmente de esta dependen diversos artefactos que utilizamos en el día a día como los celulares, lavadoras, computadoras, refrigeradoras, focos –para la iluminación del hogar, lugar de estudio, calles, etc.-, automóviles, aspiradoras, etc.

Esta se obtiene mediante la transformación de recursos como la fuerza de hidráulica, la fuerza eólica, combustibles fósiles, etc. La manera más usada, hoy en día, es la quema de combustibles fósiles –carbón y derivados, petróleo, gas natural, etc.- ya que es una forma barata y fiable de obtener energía. Sin embargo, este método afecta altamente al medio ambiente y a la salud de las personas. Además los combustibles fósiles son recursos no renovables por lo que es necesario recurrir a otros tipos de fuentes de energía. A continuación se presentara 4 fuentes alternativas de energía química.

1. BIOMASA

¿Qué es biomasa?

Se define como biomasa a toda aquella sustancia orgánica procedente de vegetales o animales, excluyendo a los combustibles fósiles, que pueden producir energía; esta se encuentra compuesta por tres tipos de residuos: provenientes de la naturaleza –estiércol, madera caída de árboles, etc.-, proveniente de la intervención directa del hombre –restos de comida, cáscaras, etc.- y de los cultivos para fines energéticos –biomasa hecha-. La biomasa es un recurso renovable.

¿Cuánto es su costo?

 Los residuos generados por agricultores y silvicultores son en gran cantidad por lo que su precio de venta es bajo. Además el costo de producción de la electricidad por biomasa esta entre 7 y 9 centavos de dólar por Kv/h lo que es muy bajo.

¿Qué características debe tener la biomasa?

No todas las biomasas cumplen las características adecuadas para poder formar energía eficientemente. Por ello, las principales características a evaluar son:

• HUMEDAD: Se evalúa el nivel del agua respecto al material seco. Se busca que se menor a 30%
• TAMAÑO Y FORMA: Sólidos y polvos
• DENSIDAD REAL Y APARENTE: Afecta tanto en el proceso de combustión como en el económico (almacenamiento, transporte).
• COMPOSICIÓN QUÍMICA: Debe contener principalmente C, H, N, S, O, Cl.
• PODER CALORÍFICO: Calor liberado por la biomasa.
• PORCENTAJE EN CENIZAS: Se busca que tenga un porcentaje inferior al 10%. Es un indicador de eficiencia.

¿Cómo se obtiene la energía a partir de la biomasa?

Tomado de “Scribd.” (https://es.scribd.com/doc/105778661/Copia )

• Mediante combustión

Consiste en la incineración de la biomasa. Sin embargo, este proceso no es conveniente ya que genera sustancias tóxicas.

• Mediante la pirolisis

Es un proceso termodinámico que consiste en una combustión incompleta a elevadas temperaturas (>400°C) en ausencia de oxígeno. Esta libera un gas pobre, mezcla de monóxido e hidrocarburos ligeros, que puede accionar motores diésel, mover vehículos y generar electricidad.

• Mediante un digestor:

Además, los componentes carbónicos que posee la biomasa se transforma en metano-componente de gas natural-. Más conocido como biogás. Su producción se lleva a cabo en un biodigestor como este:

   Tomado de “About en español” (http://vidaverde.about.com/od/Energias-renovables/a/Que-Es-Un-Biodigestor.htm )

¿Qué tan eficiente es?

Usar la biomasa es tan efectiva como usar combustibles fósiles solo que posee más ventajas: económicas, medioambientales y sociales.

• Ventajas económicas: al ser, generalmente, residuos es muy fácil la obtención y los precios, con respecto a los combustibles fósiles, son mucho más baratos.
• Ventajas medioambientales: Se aprovechan las cenizas generadas, menor emisión de sustancias tóxicas en los procesos para generar energía, es una fuente de energía renovable y gestionable, al dejar los combustibles fósiles la tierra no se vería tan afectada, etc.
• Ventajas sociales: Creación de nuevos puestos de trabajo – tanto directo como indirecto-.

Además en la climatización de edificios el uso de biomasa permite obtener la máxima calificación en eficiencia energética (clase A) siendo una alternativa a la energía solar térmica según código técnico de la edificación.

                  Tomado de “Graelia” ( http://www.graelia.com/16.html )

1. ENERGIA SOLAR

¿Qué es la energía solar?

La energía solar es la producida por la luz –energía fotovoltaica- o el calor del sol –termosolar- para la generación de electricidad o la producción de calor. Inagotable y renovable, pues procede del sol, se obtiene por medio de paneles y espejos.

Las células solares fotovoltaicas convierten la luz del sol directamente en electricidad por el llamado efecto fotoeléctrico, por el cual determinados materiales son capaces de absorber fotones (partículas lumínicas) y liberar electrones, generando una corriente eléctrica. Por otro lado, los colectores solares térmicos usan paneles o espejos para absorber y concentrar el calor solar,  transferirlo a un fluido y conducirlo por tuberías para su aprovechamiento en edificios e instalaciones o también para la producción de electricidad (solar termoeléctrica).

Funcionamiento de la energía solar térmica

La energía solar térmica absorbe el calor del sol mediante unos paneles solares. Pero la instalación normalmente es más que una serie de paneles:

• Sistema termosifónico: es el más sencillo de todos. Consta de un panel solar que lleva acumulado el depósito del agua. Todo funciona de forma mecánica. Sus ventajas son sus sencillez y su bajo costo, aunque en contrapartida, sus prestaciones también son más limitadas: sólo sirve para proveer de agua caliente a tres o como máximo cuatro personas.
• Sistema solar convencional: es algo más complejo que el anterior. Consta de varios paneles solares, en número que varía en función de la demanda de calor. Los paneles están conectados en circuito hidráulico cerrado con un depósito de agua llamado acumulador, que recibe su nombre porque es donde se acumula el calor. La red de agua potable está conectada con este acumulador, calentando el agua en función de las necesidades. Si se utiliza la energía solar también para la calefacción, el sistema hidráulico de la calefacción también está conectado a la calefacción.
• Sistema de alto rendimiento: el sistema convencional puede utilizar placas de tubos de vacío, que ofrecen unos rendimientos mucho más elevados.
• Sistemas de concentración: ya no son placas lo que usamos, sino concentradores solares, que tienen espejos para concentrar la luz del sol. Suelen producir temperaturas muy elevadas que generan vapor de agua, por lo que se utilizan para aplicaciones industriales y para la generación de electricidad.

Funcionamiento de la energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica genera electricidad. Esta electricidad puede ser utilizada en el momento, como es el caso de las bombas solares, -bomba hidráulica fotovoltaica para riego-, puede ser almacenada- como en el caso de viviendas que necesitarán la electricidad durante la noche- o puede ser vendida a la compañía eléctrica.

El primero de los casos es el más sencillo de todos, y apenas se requiere instalación. En el resto de los casos, es necesario disponer de varios aparatos que regulan la carga, la transforman y controlan la instalación. Entra aquí si quieres información más completa sobre la energía solar fotovoltaica

Costo

EL Costo de la instalación solar térmica depende:

• Del tamaño del edificio: a más viviendas, mayor cobertura solar y, por tanto, instalación más “grande” y cara (para una zona climática dada).
• De la configuración del edificio: espacios libres para la ubicación de los captadores solares y acumuladores solares, de su integración arquitectónica y de la facilidad de su instalación y mantenimiento.

Efectos sobre el medio ambiente y la salud

• Uso del suelo: Dependiendo de su localización, las plantas solares más grandes pueden provocar una degradación del suelo y pérdidas de hábitats.
• Uso del agua: Los paneles solares fotovoltaicos no usan agua en la generación de electricidad. Sí la usan, en pequeña proporción, en su fabricación. Sin embargo, las plantas de energía solar térmica de concentración sí consumen gran cantidad de agua en su funcionamiento y enfriamiento.
• Sustancias peligrosas: En el proceso de fabricación de los paneles fotovoltaicos se usan numerosas sustancias peligrosas, muchas de las cuales se emplean para purificar y depurar la superficie semiconductora de los paneles. Los paneles fotovoltaicos de capa fina contienen un mayor número de sustancias tóxicas respecto a los paneles de silicio tradicionales. En su fabricación se emplean arseniuro de galio, diseleniuro de cobre-indio-galio, y teluro de cadmio. Si no se manejan y se desechan apropiadamente, estas sustancias químicas pueden ocasionar un serio problema de contaminación ambiental y amenazar la salud pública.

Beneficios de la energía solar

• Inagotable
• Reduce el uso de combustibles fósiles
• Reduce las importaciones energéticas
• Genera riqueza y empleo local
• Contribuye al desarrollo sostenible
• Es modular y muy versátil, adaptable a diferentes situaciones
• Permite aplicaciones para generación eléctrica a gran escala y también para pequeños núcleos aislados de la red
• Es una energía renovable, es decir, no se agota por mucho que la usemos
• Fomenta la independencia energética del país, dado que disponemos de sol a raudales
• Recibe subvenciones
• Una vez instalada, ofrece energía gratuita

1. CELDAS DE COMBUSTIÓN

¿Qué tan eficiente es?

Las celdas de combustión pueden ser fabricadas de diversos tipos, pero la más eficiente es la celda alcalina, esta se encuentra compuesta por hidróxido de potasio acuoso empapado en una matriz porosa, o membrana de polímero alcalino. La eficiencia de esta celda es de 60% de energía eléctrica aprovechada.

 ¿Cómo es su uso?

 Su uso también es simple, se pueden juntar varias celdas para poder formar una pila, las cuales son muy comunes y se usan en una gran variedad de aparatos, son las más usadas.

¿Qué tipo de recurso es?

 Es un recurso no renovable, sus componentes (metales pesados y químicos tóxicos)  son nocivos para la salud y el medio ambiente, por tal motivo es que su forma de desecharlas es particular.

¿Cuánto es el costo?

Su costo de fabricación es bajo en el caso de las celdas alcalinas, quienes son las más eficientes. Su bajo costo se debe a la gran variedad de materiales estables que existen para fabricarla.

¿Qué efectos sobre el medio ambiente y la salud tiene?

 Estas pilas están compuestas de metales pesados que afectan a la salud al entrar en contacto. El proceso de contaminación es de 500 años aproximadamente, pero la lluvia, el calor y la acidez del suelo, aceleran el proceso de descomposición. Luego de descomponerse esta libera elementos altamente contaminantes que provocan una degradación irreversible en  la Tierra. Se estima que una pila alcalina puede contaminar unos 167 mil litros, la pila de Zinc unos 12 mil litros y la de carbón unos 3 mil litros.

Tomado de “Wikimedia commons” (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PEM.jpg)

1. FUSIÓN NUCLEAR

¿Qué tan eficiente es?

La Energía obtenida a partir de una reacción de fusión es equivalente, por decirlo en términos de masa-energía: El 5% de la materia usada se transforma en energía, no parecerá mucho, pero si la comparamos con la fisión, de la cual solo se transforma el 1% hay un buen margen de diferencia.

¿Cómo es su uso?

Hasta el momento solo se han desarrollado reactores experimentales por lo que solo muy pocas personas en el mundo han podido hacer uso de esta energía, y solo con fines experimentales. Pero teóricamente su uso luego de ser distribuido por ciudades será fácil y asequible.

¿Qué tipo de recurso es?

Es un recurso no renovable pues los reactores que generan la fusión, utilizan como combustible deuterio y tritio (isotopos del hidrogeno), el deuterio se extrae de la llamada agua pesada, que representa el 0.015% del total de agua existente en el planeta; si bien es una gran cantidad tiene un límite en cuanto a que cantidad de ello se podrá usar hacia un futuro lejano.

¿Cuál es su costo?

El costo de los combustibles es relativamente bajo y pueden ser obtenidos de la naturaleza, más la maquinaria necesaria para generar las condiciones necesarias para la reacción pueden resultar extremadamente costosas, además de no haber hasta la actualidad maquinarias comercialmente viables.

¿Qué efectos sobre el medio ambiente y la salud tiene?

El residuo que produce la reacción de fusión es Helio (He), el cual no es dañino para el ambiente, más bien puede tener ciertos beneficios económicos. Muchos consideran a la Energía de fusión nuclear como el futuro por su cantidad de beneficios sobre las formas de energía actuales.

Imagen conceptual del funcionamiento de un reactor de fusión.

Tomado de “Science” (http://science.howstuffworks.com/fusion-reactor4.htm )

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