¿Tipo de recursos y tipo de principio tecnologías actuales para la producción de electricidad?

Generación de energía eléctrica[1]

Términos iniciales

[a] Turbina: máquina a través de la cual pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía cinética. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento (lineal) hace girar la rueda, obteniendo movimiento rotacional.[2]

[b] Generador eléctrico: El generador eléctrico es un dispositivo que trasforma la energía cinética rotacional en diferencia de potencial eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estátor). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday.[3]

[c] Motor térmico es una máquina térmica que transforma calor en trabajo mecánico por medio del aprovechamiento del gradiente de temperatura entre una fuente de calor (foco caliente) y un sumidero de calor (foco frío). El calor se transfiere de la fuente al sumidero y, durante este proceso, algo del calor se convierte en trabajo por medio del aprovechamiento de las propiedades de un fluido de trabajo, usualmente un gas o el vapor de un líquido.[4] En el motor térmico tienen lugar ciclos termodinámicos, que inlcuyen expansiones y compresiones isotérmicas y adiabáticas, que siguen las leyes de la termodinámica.   

1. Tecnología generadora de energía: Hidroeléctrica

Recurso utilizado: Ríos y sus cuencas (Rec Nat Renov) Central de paso: solo se usa el cauce del río. Central con embalse: se inunda una parte de la cuenca. En este caso se aprovecha el recurso tierra. Limitado a sitios con características geografías particulares y periodos de tiempo con condiciones hidro-meteorológicas favorables.

Principio generador Central de paso: el agua del río tiene energía cinética. Esta energía proviene del ciclo del agua cuyo motor es el Sol. La central con embalse tiene la capacidad de acumular energía en forma potencial, para luego ser soltada como energía cinética.  Una turbina [a] transforma la energía cinética lineal del agua, en energía cinética rotacional para el generador que la transforma en eléctrica. [b]

Riesgos en la producción / almacenamiento: Central con embalse. Riesgo de rotura de la presa e inundación catastrófica agua abajo. Riesgos de accidentes industriales normales.

Efectos en el ambiente: Central con embalse: modificación del régimen natural del río para adaptarlo a las necesidades energéticas lo que causa modificaciones en el ecosistema ribereño. El llenado del embalse implica desplazamiento de población humana y destruye el ecosistema terrestre por debajo de este y crea un nuevo ecosistema lacustre.

2. Tecnología generadora de energía: Termoeléctrica[6]

Recurso utilizado Combustibles fósiles: carbón, petróleo, gas (rec. nat. no renov.) y sus derivados (productos industriales)[7]

Principio generador: Reacción química de combustión, en la que se libera controladamente parte de la energía de los enlaces químicos de la sustancia combustible (energía química) que se manifiesta al exterior bajo la forma de calor.[8] El calor se utiliza en un motor térmico [c], en el cual el calor produce flujo de vapor y/o gas (energía cinética lineal) este flujo se pasa por una tribuna y generador, análogo a la hidro. Los combustibles fósiles tiene su origen en la biomasa acumulada en el suelo en tiempos geológicos y su energía química se debe en última instancia a la energía que los vegetales reciben del Sol.

Riesgos en la producción / almacenamiento: Riesgos de accidentes en el transporte de los combustibles (inflamables y en general tóxicos) que son transportados en grandes cantidades. Ejemplo: derrames de buques petroleros. Riesgos de accidentes industriales normales.

Efectos en el ambiente: Alta emisión de dióxido de carbono (gas de efecto invernadero) Emisión de partículas volátiles. Deben considerarse los efectos ambientales negativos de las actividades de extracción de los combustibles. Ejemplos: derrames de petróleo en tierra y mar. Si se utilizan derivados deben considerarse los efectos ambientales negativos de su producción.

3. Tecnología generadora de energía: Nuclear

Recurso utilizado: Materiales radiactivos (fisibles): Uranio Natural (rec nat no renov) Uranio enriquecido (producto industrial) Dado la alta eficiencia energética, las reservas de uranio resultan prácticamente inagotables.

Principio generador: Reacción nuclear de fisión: cuando el núcleo de un átomo pesado se divide en dos o más núcleos atómicos más pequeños (residuo nuclear), además de algunos subproductos. Es un proceso naturalmente exotérmico, se libera energía en forma de calor (mucha más que la liberada en las reacciones químicas)[10] Esta reacción ocurre dentro de un reactor, que es el foco caliente de un motor térmico. El calor calienta el vapor de agua y esta pasa a una turbina y continúa igual a la térmica.[11]

Esta es una de las pocas energías terrestres que no proviene en última instancia del sol. Las reacciones nucleares son procesos naturales que tienen lugar en las estrellas, como el Sol.

Riesgos en la producción / almacenamiento: Si bien hay riesgos en el transporte del material, este se ve disminuido por la escasa cantidad de material necesario y por ser necesaria su trasporte una sola vez por central. Riesgo de accidente nuclear que puede ser catastrófico daba la peligrosidad de los materiales.

Efectos en el ambiente: Dada la altísima peligrosidad de los materiales y sus residuos, es necesario un alto costo para evitar el contacto de los residuos con el ambiente y sostener esto durante el periodo de peligrosidad del material (medido en miles de años) Deben considerarse los efectos ambientales negativos de la extracción de los materiales (reducidos por el pequeño volumen necesario, comparado con los combustibles)

4. Tecnología generadora de energía: Eólica[12]

Recurso utilizado: Viento (rec . nat. Renov.) El viento se origina por la diferencias de presión atmosférica, y estas a su vez por el calentamiento diferencial de aire por el Sol. Limitado a sitios con características geografías particulares y periodos de tiempo con condiciones meteorológicas favorables.

Principio generador: El viento tiene energía cinética. Una turbina trasforma la energía cinética lineal del viento, en energía cinética rotacional para el generador.

Riesgos en la producción / almacenamiento: Bajo riesgo de accidentes

Efectos en el ambiente: Bajos.

5. Tecnología generadora de energía: Fotovoltaica[13]

Recurso utilizado Radiación del Sol (rec . nat. Renov.) Limitado a sitios con características geografías particulares y periodos de tiempo con condiciones meteorológicas favorables.

Principio generador: Efecto foto-eléctrico, que consiste en la emisión de electrones (corriente eléctrica) por un material al incidir sobre él una radiación electromagnética (luz solar, por ejemplo).[14] El efecto fotovoltaico se produce en una célula fotovoltaica de un material semiconductor, por ejemplo: silicio.[15] Es la única en la que no está involcrada la energía cinética y  no utiliza generador eléctrico.

Riesgos en la producción / almacenamiento: Bajo riesgo de accidentes

Efectos en el ambiente: Bajos

6. Tecnología generadora de energía: Biomasa[16]

Recurso utilizado: Biomasa Natural (rec nat renov) Biomasa Residual (subproducto de la agricultura, silvicultura, ganadería, industria) y Productos agrícolas (Agro-combustibles).

Principio generador: Reacción química de combustión. Es un tipo de termoeléctrica que se diferencia por usar otros combustibles. Tal como fue dicho en la termo, la energía química de la biomasa, proviene del sol y es almacenada en los vegetales a través de la fotosíntesis,

Riesgos en la producción / almacenamiento: Riesgos de accidentes industriales normales.

Efectos en el ambiente: Si se considera el ciclo completo de producción y combustión de la biomasa la emisión neta de dióxido de carbono es nula. Emisión de partículas volátiles. Deben considerarse parcialmente los efectos ambientales negativos de las actividades que generan los subproductos. Si se usan de agro-combustibles deben considerarse los efectos ambientales negativos de la agricultura. En este mismo caso hay competencia por el uso del suelo agrícola con cultivos para otros fines (alimentación humana, animal).

7. Tecnología generadora de energía: Geotérmica[17]

Recurso utilizado: Calor del subsuelo, y a veces, acuíferos. (Rec nat renov) Limitado a sitios con características geografías particulares.

Principio generador: El calor del subsuelo es usado como foco caliente de un motor térmico. A partir de aquí funciona como una termoeléctrica. Es una de las pocas que no provine en ultima instancia del sol. El calor interno de la Tierra proviene de una combinación del calor residual de la acreción planetaria (20 %) y el calor producido por la desintegración radiactiva (80 %). Los isótopos con mayor producción de calor en la Tierra son el potasio-40, el uranio-238, el uranio-235 y el torio-232.

Riesgos en la producción / almacenamiento: Riesgos de accidentes industriales normales.

Efectos en el ambiente: (ver)

Fuentes:

[1] Fuentes generales. Artículos de Wikipedia: Generación de energía eléctrica 

Preocupaciones medioambientales con la generación de energía eléctrica

[2] Artículo de Wikipedia Turbina. 

[3] Artículo de Wikipedia Generador eléctrico: 

[4] Artículo de Wikipedia Motor térmico 

[5] Artículo de Wikipedia  Central hidroeléctrica  

[6] Artículo de Wikipedia Central termoeléctrica 

[7] Idem

[8] Artículo de Wikipedia Combustión 

[9] Artículo de Wikipedia Central nuclear 

[10] Artículo de Wikipedia Fisión nuclear. 

[11] Artículo de Wikipedia Central nuclear 

[12] Artículo de Wikipedia  Energía eólica 

[13] Artículo de Wikipedia  Energía solar fotovoltaica 

[14] Artículo de Wikipedia. Efecto fotoeléctrico 

[15] Artículo de Wikipedia Célula fotoeléctrica 

[16] Artículo de Wikipedia Biomasa 

[17] Artículo de Wikipedia Central geotérmica