unidad 6 energÍa y su...

UNIDAD 6 ENERGÍA Y SU

TRANSFORMACIÓN

TECNOLOGÍAS 3º ESO

IES MIGUEL ESPINOSA

MURCIA

ESQUEMA

FUENTES DE ENERGÍA

CLASIFICACIÓN

ENERGÍA ELÉCTRICA

- CENTROS DE GENERACIÓN

-TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN

CENTRALES ELECTRICAS CONVENCIONALES

CLASIFICACIÓN

CENTRALES NO CONVENCIONALES

CLASIFICACIÓN

IMPACTO

AMBIENTAL

1. FUENTES DE ENERGÍA

Las fuentes de energía son recursos naturales de los cuales se obtienen diferentes formas de energía que pueden transformarse para un uso concreto.

Clasificación. Atendiendo a:

DISPONIBILIDAD Y REGENERACIÓN

RENOVABLES

NO RENOVABLES

NECESIDAD DE TRANSFORMACIÓN PARA SU USO

PRIMARIAS

SECUNDARIAS

1. FUENTES DE ENERGÍASU USO EN CADA PAÍS

CONVENCIONALES

NO CONVENCIONALES

IMPACTO AMBIENTAL

LIMPIAS O NO CONTAMINANTES

CONTAMINANTES

2. ENERGÍA ELÉCTRICA

LA ENERGÍA ELÉCTRICA ES LA ENERGÍA TRANSPORTADA POR LA CORRIENTE ELÉCTRICA.

Forma de energía más usada. Razones:

- Versátil: capacidad de transformarla con facilidad.

- Facilidad de transporte a largas distancias. Bajo coste y mínimas pérdidas.

2. ENERGÍA ELÉCTRICA2.1. CENTROS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

Instalación donde se transforma la energía primaria o secundaria en energía de consumo.

Cuando la energía de consumo es energía eléctrica la central recibe el nombre de CENTRAL ELÉCTRICA.

Una vez generada, la energía de consumo se transporta hasta los puntos de consumo donde será distribuida (viviendas, alumbrado, industrias, etc).


Funcionamiento general de una central eléctrica

Utiliza la energía mecánica (movimiento) para transformarla mediante un generador en energía eléctrica de consumo.

El generador empleado es el ALTERNADOR, que consta de:

Una pieza fija, ESTATOR, y otra móvil, ROTOR.

Rotor: compuesto por un número par de bobinas, alimentadas por corriente continua, funcionando como electroimán y produciendo un campo magnético giratorio.


Al moverse el eje del rotor por acción de la turbina acoplada al mismo, se produce corriente eléctrica alterna en cada una de las bobinas del estator.

El sistema turbina-alternador está presente en todas las centrales convencionales y no convencionales, a excepción de las fotovoltaicas.


2.2. TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

Las centrales eléctricas se ubican lejos de los núcleos urbanos y puntos de consumo por razones de seguridad (central nuclear, térmica, etc), por razones de espacio (central solar) o por motivos físicos y orográficos (central hidráulica, parque eólico o central mareomotriz).

La energía eléctrica no se puede almacenar!!! Una vez vertida a la red, se ha de consumir.

Hay que transportarla desde las centrales a los puntos de consumo.

2. ENERGÍA ELÉCTRICA El transporte de energía eléctrica implica varios procesos:

1. Elevación del voltaje: por las grandes distancias a recorrer y para reducir las pérdidas (por calor, efecto Joule) el voltaje de salida de la central se eleva con transformadores a 220.000V o 400.000 V.

2. Diseño y construcción de la ruta de cables de alta tensión. Torres de alta tensión.

3. Reducción del voltaje. Subestaciones o transformadores entre la línea de alta tensión y el consumidor final. Reducen hasta 3 – 30 KV.

4. Desde la subestación empieza la distribución. Reducción de voltaje a 230 V o 400 V, según destino.

5. Antes de llegar al receptor pasa por contadores, cajas de derivación, cuadros de mando y protección para proteger equipos y usuario.


DEBERES:

Definición y diferencias entre alta tensión, media tensión y baja tensión, en la libreta, a mano, medio folio.

3. CENTRALES ELÉCTRICAS CONVENCIONALES

O las de toda la vida producen la mayor parte de la electricidad que consumimos.

Tres tipos: TÉRMICAS, NUCLEARES e HIDROELÉCTRICAS.

Se convierte en electricidad la energía mecánica del vapor de agua a presión o la acumulada en un salto de agua.

Sistema TURBINA-ALTERNADOR

- Turbina: introduce el movimiento desde el vapor o salto de agua.

- Alternador: transforma el movimiento en energía eléctrica.


3.1. CENTRAL TÉRMICA DE COMBUSTIBLES FÓSILES

La energía mecánica necesaria para mover las turbinas que están conectadas al rotor del generador proviene de la energía térmica contenida en el vapor de agua a presión.


Se calienta agua en una caldera con el calor generado por la combustión de petróleo (fuel), gas natural o carbón.

El vapor de agua generado mueve una turbina conectada al rotor de un generador que suministra corriente eléctrica a la red de alta tensión, pasando antes por el transformador para elevar voltaje.

El vapor pasa después a un condensador vuelve a convertirlo en líquido, y se bombea hacia la caldera repite el proceso.


Centrales de ciclo combinado:

Obtienen electricidad mediante dos ciclos combinados: uno igual al que poseen las centrales térmicas convencionales y otro en el que se utiliza agua y aire.


En el segundo ciclo se emplea una turbina de gas que incluye un compresor.

El compresor comprime el aire entrante, que se mezcla con el gas antes de proceder a su combustión, gracias a la cual se genera la electricidad en la turbina-alternador.

Los gases de dicha combustión se llevan a una caldera de recuperación donde transfieren su energía al agua del segundo ciclo (aprovechar el calor residual).

Estas centrales tienen rendimientos superiores a las de ciclo único.


3.2. CENTRALES NUCLEARES

Centrales térmicas donde la caldera se sustituye por reactor nuclear, produciéndose el vapor de agua por el calor generado en la fisión de núcleos atómicos radiactivos de uranio o plutonio.

Producen una alta cantidad de energía con masas pequeñas de combustible nuclear a costa de producir residuos radiactivos altamente contaminantes y de larga duración.

Esta energía calienta agua hasta vapor turbinaalternador transformador red alta tensiónElectricidad.


3.3. CENTRALES HIDRÁULICAS O HIDROELÉCTRICAS

La central aprovecha la energía potencial acumulada en el agua almacenada a una altura.

Al hacerla caer se convierte en energía cinética que mueve los álabes de una turbina, cuyo eje está conectado al rotor de un generador, que transforma el movimiento en energía eléctrica.

Clasificación según el destino del agua:

- De gravedad

- De bombeo

Si el agua sigue el cauce de un río y no se vuelve a usar, es una central hidráulica de gravedad.


Si el agua desciende hasta un embalse a menor altura para posteriormente ser bombeada de nuevo hasta el embalse superior con objeto de usarla de nuevo, son centrales hidráulicas de bombeo.

Se construyen estas centrales en zonas donde existe la posibilidad de que en ciertas épocas del año no llegue suficiente agua al embalse superior, necesitando de un aporte.


CONCLUSIONES:

- Usan combustibles fósiles o uranio recursos no renovables.

- Asociadas a grandes problemas medioambientales, contaminación y guerras de precios.

- Dependencia hacia países exportadores.

4. CENTRALES NO CONVENCIONALES

Aparecen motivadas por los problemas asociados a las centrales convencionales.

Conocidas como centrales ALTERNATIVAS.

Principal inconveniente: generan menos energía al utilizar fuentes de energía difusas (viento, mareas, sol…).

Importante desarrollo en los últimos años. Ventajas:

- Mucha menos contaminación o limpias.

- Recursos renovables o inagotables.

- Menor dependencia energética.

- Relativamente baratas.


4.1. CENTRALES EÓLICAS O PARQUES EÓLICOS

- Aprovechan la energía cinética del viento mueven palas de rotor situado en una torre (aerogenerador).

- Las aspas están conectadas a un multiplicador de velocidad, que va fijado al eje del rotor.

- Condiciones orográficas o del terreno particularesnecesidad de fuertes vientos.

- Energía limpia y gratuita.

- Rango de velocidades de funcionamiento:

· óptimo: 45 km/h

· máximo: 100 km/h (motivos de seguridad)

· mínimo: 20 km/h


4.2. CENTRALES SOLARES

El Sol emite energía de dos tipos:

1. En forma de calor y,

2. En forma de ondas.

Según que energía se use, encontramos dos centrales:

- Centrales fototérmicas, y

- Centrales fotovoltáicas.


Centrales fototérmicas:

Aprovechan la radiación solar de dos formas:

-Colectores solares: absorben las radiaciones solares para producir calor.

-Heliostatos: reflejan la luz solar y la concentran en un punto uso calorífico en una caldera.

En ambos casos el vapor producido mueve el rotor del generador.


Centrales fotovoltaicas:

Transforman directamente la radiación solar en energía mediante paneles de células fotovoltaicas.

Paneles de silicio producen un salto eléctrico al incidir los fotones, energía contenida en las ondas solares.

Se usan a nivel usuario, con baterías o acumuladores para dar servicio nocturno, o en grandes extensiones de superficie para verter electricidad a la red.


4.3. CENTRALES TÉRMICAS DE BIOMASA

Biomasa: cantidad de energía contenida en los compuestos orgánicos producidos mediante procesos naturales.

Es necesario quemar restos orgánicos para obtener la energía que contienen.

Origen:

- Vegetación natural, residuos forestales y agrícolas (restos de poda, pajas, rastrojos…).

- Restos de cultivos específicos (girasol y remolachacultivos energéticos).


- Tratamiento de la biomasa por diversos procesos físicos y químicos naturales (descomposición, fermentación…) en los tanques digestores Obtención de combustibles vegetales como el carbón vegetal , el alcohol y el biogás.

-Central de biomasa: central térmica donde se quema combustible procedente de la biomasa.

-El vapor de agua generado mueve la turbina conectada a un generador (alternador) produce electricidad.

-Reutilización de residuos para producir energía, con la ventaja de eliminar los residuos.

-Contaminan menos, pero producen importante impacto ambiental.


4.4. CENTRALES DE ENERGÍA OCEÁNICA

En desarrollo. Prácticamente experimentales.

En la actualidad presenta alto coste y bajo rendimiento.

Se obtiene de mares y océanos como:

- Energía mecánica de las mareas (Energía maremotriz)

- Energía mecánica del oleaje

- Energía procedente del gradiente térmico.


4.5. CENTRALES GEOTÉRMICAS

Procede del calor presente en capas más profundas de la Tierra.

Llega a la superficie terrestre en forma de vapor de agua, gases y agua caliente.

Aprovechamiento de la energía geotérmica:

- Directa: agua caliente, calefacción, balnearios…

- Indirecta: aprovecha vapor y calor para producir electricidad.

- Inyectan agua en piedras calientes vapor turbinaalternador electricidad

5. IMPACTO AMBIENTAL

Desde la extracción de la materia prima, la construcción de la central eléctrica, el transporte de materiales, los subproductos contaminantes que producen…

Generar energía supone un impacto ambiental al medio ambiente que, como norma general, es negativo.


5.1. EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL

De obligatoria redacción en todo Proyecto Técnico.

Estudia los cambios que producirían en el medio ambiente como consecuencia de su realización.

Incluye la valoración de las repercusiones económicas y sociales.


5.2. REPERCUSIONES MEDIOAMBIENTALES

Consumo de energía etapas: extracción, preparación de la materia prima, transporte y distribución, consumo, gestión de los residuos.

Todas ellas tienen un coste medioambiental.

Extracción de recursos naturales

Agotamiento de yacimientos de combustibles fósiles (minas, yacimientos petrolíferos…) y nucleares. Grave impacto ambiental (destrucción de selvas y masas vegetales)

5. IMPACTO AMBIENTAL Transporte del combustible

Oleoductos, buques petrolíferos graves accidentes.

Grandes camiones o trenes alta contaminación.

Destrucción de zonas verdes para realizar conducciones.

Generación de electricidad

Centrales hidroeléctricas: gran extensión de aguarompen ciclo del agua natural, destrozan la fauna.

Centrales térmicas: producen la mayor parte de electricidad. Importante: gestión de residuos (contaminación atmosférica, efecto invernadero, lluvia ácida…)


Centrales térmicas nucleares: no emiten CO2 ni otros gases contaminantes; a pesar de ello, plantean problemas de difícil solución Gestión de residuos nucleares, potencialmente peligrosos durante miles de años.

Tratamiento de los residuos

Reducir efecto de residuos en centrales térmicas:

- Insertar filtros capturar gases de Nitrógeno y de Azufre.

- Emplear carbón con bajo contenido en azufre.

- Aumentar bosques y masas forestales pulmón del planeta.


Residuos nucleares: bajo paredes gruesas no deja escapar la radiación.

Riesgo de corrosión fuga de radiactividad.

Uso de energía final

Procesada y transportada la energía, los combustibles en vehículos y calefacción emiten gases y partículas contaminantes.

Al consumir energía eléctrica, la energía viene de un proceso contaminante.


5.3. Algunas soluciones

Eficiencia: menos energía con menor consumo (automóviles de bajo consumo, aislamiento de viviendas, electrodoméstricos clase A, etc)

Diversificación energética: utilización de fuentes de energía renovables reducir impacto ambiental.

Ahorro energético: reducir el consumo hábitos más saludables.

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