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En busca de la energía definitiva
Prof. Emerito.Mariano Sanz Badía
El hombre, siempre ha necesitado la energía para sobrevivir y evolucionar.
La Energía es: “El motor dela evolución de la
humanidad”
Que tipo de energía querríamos que fuera la definitiva ….???
Que tipo de energía creemos que será la definitiva ….???
Para iniciar la búsqueda, primero tendríamos que aclararnos sobre ….
Cómo hemos ido buscando y superando nuestras
necesidades energéticas a lo largo de la evolución …….
Homo hábilis-Homo Ergaster-Homo Erectus
Astrolophitecus
Se han econtrado vestigios de recipientes de barro cocido de hace mas de 1,4 Ma.
Desarrollos Tecnológicos
Barro cocido hasta 450 ºC.
Cerámica. incremento de las temperaturas de cocción con carbón vegetal en hornos,1400ºC
Fuelles hace 8.000 años fusión de metales (cobre, bronce …)
Cerámica 1500ºC Plata 962 ºCOro 1064 ºCCobre 1083 ºCEstaño 232 ºCHierro 1535ºC
Perfeccionamiento Tecnológico
La energía necesaria se obtenía exclusivamente de la combustión
Hasta principios del siglo XX lo que la ciencia sabía era lo que Newton había deducido.Solo conocían una ridícula parte del entorno en el que existimos ….
Una acción a distancia de este tipo “es un absurdo tan grande que no creo que no pueda caer jamas en el ningún hombre que tenga facultad y pensamientos de alguna competencia en asuntos filosóficos”.Decía estar convencido de que la gravedad debía ser causada por un agente, aunque no sabía cual, ni siera material o inmaterial.
Isaac Newton
Desde que el hombre descubrió y dominó el
fuego, estamos quemando todo lo que podemos, pasando de
la leña al carbón vegetal, al carbón
mineral Y posteriormente al petróleo y al gas.
Actualmente seguimos mayoritariamente con procesos térmicos quemando o desintegrando cosas, encontrándonos
en la angustiosa situación actual -Pero somos
conscientes de
que NOpodemos seguir
destruyendo nuestro planeta
Con las innovaciones tecnológicas de las ultimas décadas, en la actualidad se nos
proponen múltiples soluciones como energías mas idóneas … o
DEFINITIVAS
Disponemos de muchos tipos y
sistemas.
La energía del Hidrógeno …?
RenovablesMarinas
La nuclear de
fusión…??
Solamente Renovables y aislados sin red…??
Solar térmica .
Solar fotovoltaica
La nuclear de fisión …???
Super redes hiper-inteligentes
intercontinentales ??. Geotérmica.
Energía del vacío
Eólica .Hidroeléctrica
Biomasa .
Factores decisivos en la elecciónLa energía - la economía y la política
Ámbito Político
Social-Comunitario
Ámbito Ideológico
Científico-tecnológico
InteresesEconómicosPolíticos …..
Conseguir la aceptación de la opinión pública para facilitar la implantación de tecnologías y sistemas que favorezcan determinados tipos de intereses
Las falsas noticias “Fake News” …..Finalidad …
Qué energía creen Vds. que será la definitiva … ???
PREGUNTA:Ante este panorama….
La energía que permitirá una evolución de la humanidad en armonía, justicia ,paz y respetuosa con el medioambiente SEGUROen que todos
estaremos de acuerdo que queremos una
energía que permita una evolución de la
humanidad con justicia, paz y en armonía con la
naturaleza
• INAGOTABLE, BARATA …..
• SIN AFECCIÓN AL AMBIENTE.• PROCESOS sencillos, robustos,
eficientes, rentables …
• LIBRE DISPONIBILIDAD.
• LIBRE ACCESIBILIDAD
• AL ALCANCE DE TODOS ….
QUEREMOS ENCONTRAR UNA ENERGÍA:
La energía que permitirá una evolución de la humanidad en armonía, justicia ,paz y respetuosa con el medioambiente PERO… ES UNA UTOPIA ..??
¿¿¿Nos interesa A TODOS …. ???
La nuclear.. el gas y el
petróleo … perjudican
..…???
Energía económica y competitiva al alcance de todos …???
A pesar del escepticismo y de la incredulidad de muchas personas y sectores en la
sociedad, vamos a comprobar que en base científica y tecnológica e incluso económicas,
hay muy serias razones para que podamos opinar que la energía que buscamos ….
no es una utopíaVamos a buscar esa energía
¿¿.. Donde estamos .. ??Que nos rodea, que podríamos disponer de nuestro entorno para resolver nuestras necesidades
…..Donde tenemos que buscar …???
MINÚSCULA LA OTRAAl igual que nuestros ancestros, seguimos con nuestra
búsqueda y comprensión de los misterios que nos rodean …
Estamos .. Inmersos en misteriosos y fascinantes escenarios
nuestro mundo esta flotando entre dos infinidades:
INMENSA LA UNA
No obstante, algunas mentes inquietas a principios del siglo XX realizaron unos descubrimientos que han producido un radical
cambio en el proceso evolutivo de la humanidad..
Hasta finales del siglo XIX, la comunidad científica solamente investigaba sobre una pequeña parte del entorno en el que existimos …. se encontraban con determinados fenómenos
extraños que los consideraban intrascendentes
“LO MAS BELLO QUE PODEMOS
EXPERIMENTAR ES …….
EL MISTEROQUE ES LA FUENTE DE TODA CIENCIA
Y ARTE VERDADEROS” A. Einstein
Albert Einstein sentía una especial atracción por lo misterioso, lo incomprensible ….
En 1923, el 12 y 13 de marzo Impartió dos conferencias en el aula magna del Paraninfo de Zaragoza (teoría de la relatividad y estructura del espacio).
abrió las puertas para comprender y explorar otras dimensiones hasta
entonces insospechadas
Albert EinsteinA los 26 años
desconocido empleado de una oficina de
patentes, casado y con un hijo de casi dos años, realizando su tesis doctoral inició nuevos caminos del conocimiento ……
En base a los descubrimientos y conjeturas de sus predecesores, (Newton, Maxwell y Planck), comienza a desentrañar el misterio de
los mundos hasta entonces invisibles, indetectables desconocidos
• EL mundo de lo inmensamente pequeño • (El mundo cuántico, el subatómico, el nano-mundo … )
• El mundo de lo imensamente grande (El Universo, el cosmos …)
El primer gran descubrimiento deducido por Albert Einstein
La naturaleza de la luz
Al igual que otros fenómenos ondulatorios, como el sonido o las olas del mar, la luz
también necesitaba un medio material para propagarse
Discusión:Son ondas .. Son partículas ..??
Como se propagan ..??EL
“éter luminífero”, Una misteriosa sustancia física que nos envuelve a todos pero que no
podemos ver ni medir ni tocar, una sustancia que en muy poquito tiempo se podría detectar -----
Buscando el porqué se genera energía eléctrica al incidir la luz sobre una superficie metálica …
A finales del siglo XIX ocurre un acontecimiento extraordinariamente trascendental para la historia de la energía: la luz al contrario de lo que hasta ese momento se había creído, no necesita un medio transmisor como lo necesita el sonido (medio que denominaban ETER), se transmite por el espacio mediante ondas de pura energía, sin masa. ondas electromagnéticas representadas matemáticamente por Maxwell.
No tienen masa y son ..
Adentrándose en el misterio de la Luz, ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio
transportando energía de un lugar a otro que
puraenergía
1900 Marx Planck
A. Einstein interpretando los conocimientos mas avanzados, llega a la conclusión ….
Ni Son solo OndasLa luz No son Rayos
Al “bombardear” una superficie metálica alterando el “mar de electrones”
LA LUZ SE compone de “paquetes” de onda, cuantos luminíferos“fotones” Que SE CONVIERTEN DIRECTAMENTE EN ENERGÍA ELÉCTRICA
Segundo misterio: Los fenómenos en el nanomundo y el átomo
Las moléculas de agua y el polen interactúan
• Tamaño granos polen.• Recorrido.• Numero de colisiones
Deducción:Del tamaño moléculas. Existencia y tamaño
átomos
en cada gota de agua hay
tantas moléculas
como estrellas en diez mil millones de
galaxias
Einstein con cálculos probabilísticos, partiendo del numero de choques y trayectorias, deduce matemáticamente el tamaño de las moléculas y de los átomos
Comienza a conocerse EL NANOMUNDO
Los misterios se van aclarando …¿¿..Porqué la extraordinaria
“adherencia” de las salamandras ??
Las fuerzas intermoleculares
En la nieve, los enlaces de hidrógeno que se forman en el agua líquida se forman y deshacen constantemente. y son los mayores responsables de
la formación de estos cristales...
El nanomundo
El nanomundo
Porqué las extraordinarias propiedades del carbón
activado ..??
400 años a.C.
El nanomundo - Efecto tunelFenómenos de Transferencia energía – masa
Con La nanotecnología se están produciendo los principales avances en baterías y fotovoltaica,
componentes esenciales para la implantación del
futuro sistema energético con las energías renovables
1913Borg
1911 Rutherfor
Trascendencia de la confirmación de la existencia del atomo y del efecto f.v. con cuantos de energía
nube electrónica u orbital atómico.
Electron: ubicación probabilística
El modelo atómico de Schrödinger (1926)ubicación probabilística de los electrones
En 1920 espectrografía de los átomos de los materiales,
llevaba a una mejor comprensión de los estados
energéticos de los electrones, colaborando en la determinaionde la configuración cuántica del
átomo.
1920 Miguel Catalán Sañudo Zaragoza 1894 -1957
Precursor de la mecánica cuántica
1925 Debate Bohr-Einstein Nace la física cuántica
El nuevo mundo cuántico las partículas subatómicas y sus
interaccionesLa avalancha de descubrimientos
de partículas subatómicas
hasta el momento cerca de 250
partículas subatómicas
Y aún falta por lo menos el
“GRAVITON”
Pero resulta que La luz son ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio ……
!!A VELOCIDAD CONSTANTE !!….
Tercer avance trascendental de A.Einstein….
profundas reflexiones que le conducen a superar todas las barreras del sentido común y la lógica
El primer universo relativista
E= mc2
Relación Materia - Energía … Si la velocidad de las ondas electromagnéticas es constante ….
El espacio y el tiempo son variables
Nuestro mundo sufrió un inmenso cambio
irrumpiendo drásticamente la era
nuclear….
..en las guerras,.. Y en el escenario
energético …
Desintegración mediante choque de un neutrón con
un nucleo
E = m.c2
Defecto de masa
Fisión FusiónFusión de dos
elementos para formar uno mas
pesado
Cuarto descubrimiento:Relatividad general:
La gravedad atrae a la luz
Posible futura influencia sobre los sistemas energéticos la desviación de la luz detecta anomalías extrañas en el
universo, masas desconocidas que desvían la luz ..agujeros negros …. La materia oscura ….
Agujeros negros..
Materia Oscura ..
Nuestro Universo se está expandiendo….
A mediado del siglo pasado (1965) se detectó la “Radiación cósmica de fondo” comprobándose que nuestro universo se
encuentra en proceso expansivo … Sometido al campo gravitatorio repulsivo de
la energía oscura ….
Servirá algún dia esa energía para salvar a la humanidad …??? … o todo lo contrario
Un inmenso campo, generado por no se sabe que, transmitido no se sabe como, está atrayendo hacia afuera todo nuestro
universo
Solamente conocemos aproximadamente un 4,5 % del universo al que pertenecemos
No sabemos lo que es la energía
oscura a pesar de que todo y todos
estamos inmersos en ella, pero ….
¿ .Sabemos lo que es la gravedad, la nuestra ?
y considerando que a desde principios del siglo XX se ha ido imponiendo como vector energético la
electricidad,
comparemos y decidamos …
Una vez revisadas (aunque superficialmente) nuestras disponibilidades y capacidades
energéticas,
La energía del Hidrógeno …?
RenovablesMarinas
La nuclear de
fusión…??
Renovables y aislados sin red…??
Solar térmica .
Solar fotovoltaica
La nuclear de fisión …???
Super redes hiper-inteligentes
intercontinentales ??. Geotérmica.
Energía del vacío
Eólica .Hidroeléctrica
Biomasa .
comparemos y decidamos …
La Funcion de todos los sistemas energéticos es generar
electricidad a red
Excepto en las renovables frías el proceso es térmico, se produce vapor mediante
combustión
FISION Fusión limpia eternaDefinitiva
doscientos millones de grados centígrados, diez veces
más que el centro del sol Obtención compleja del tritio
(por Fisión y Utiliacion del litio). Obtención compleja del Deuterio
Residuos radioactivos de larga duración
(algunos) hasta 1 millón años.
Sistemas Centralizados, Tecnología e inversiones exclusivas Funcionamiento a tope sin regulación -Total supeditación a redes
100% 100%
70%
Eficiencia 35%
Amacrenamiento
El Hidrogeno …????
Maquinaria – Mantenimiento – Supeditados a red
1524 EWh. año
10.000
que nos suministra más de 10.000 veces la energía que necesitamos para nuestra evolución
…
Evidentemente, desde los conocimientos actuales, la única fuente energética que
cumple todos los requisitos es la radiación solar
Radiación solar: Energía recibida en superficie tierra por m2
Radiacion media en España: 2000 kWh/m2 añoCon células 22% en bornes 440 kWh/m2 añoCon 10m2 4,4MWh/ año
La conversión solar térmica
Torre
La conversión solar térmica
concentrador
la conversión fotovoltaicay su actual desarrollo hacen a
esta energía la más idónea para ser en la actiualida la
escogida
La disponibilidad, captación, y conversión
a electricidad permite hacerse SIN la red
Simplificación drástica de la complejidad del sistema eléctrico
+
-E.P.
eficiencia del sistema superior al 90&
Independencia de la red general
(El sol alumbra a la mayoría)
176214288
373
1.160
Nano en BATERIAS
Nano en Celulas Solares
Perovskita
Puntos cuanticos
GrafenoSilicio
la energía definitiva ..???La solar …. por ahora
No somos tan especiales ….Ellos también han encontrado la solución asus problemas energéticos
Con 640 km2 efectivos de placas fotovoltaicas en los Monegros, abasteceriamos toda la
energía eléctrica de España
Los Monegros 2764.4 km²
En busca de la energía definitiva
Prof. Emerito.Mariano Sanz Badía