tema 9- los recursos energÉticos y minerales
TRANSCRIPT
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
UNIDAD 9.- RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALESTemporalización 2 semanas y media: Del 25 de Febrero al 5 de Marzo.
1. Recurso: concepto y tipos (renovables y no renovables)
2. Fuentes de energía convencionales: situación actual de dependencia y consumo
A) Combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas natural.
Origen
Aprovechamiento:
B) Centrales térmicas convencionales y de ciclo combinado (cogeneración)
C) Refinerías y petroquímica. Ventajas e inconvenientes
D) Energía nuclear
Fisión nuclear
Aprovechamiento (Centrales nucleares)
Ventajas e inconvenientes
E) Energía hidraúlica
Aprovechamiento (centrales hidroeléctricas, de bombeo y minihidraúlicas)
Ventajas e inconvenientes
3. Fuentes alternativas de energía
A) Energía solar
Aprovechamiento:
• Conversión térmica a baja y alta temperatura
• Conversión fotovoltaica
Ventajas e inconvenientes
B) Energía eólica
Aprovechamiento (centrales eólicas)
Ventajas e inconvenientes
C) Energía de la biomasa.
Aprovechamiento (biomasa residual y cultivos energéticos):
• Procesos termoquímicos (combustión directa, gasificación y pirólisis)
• Procesos bioquímicos (fermentación metanogénica y fermentación alcohólica)
• Biodiésel
Ventajas e inconvenientes
D) Energía geotérmica
Aprovechamiento (centrales geotérmicas)
E) Energías del mar
F) Recursos minerales. petrogenéticos y energéticos de Extremadura.
Minerales de interés económico. Menas de wolframio, estaño, plomo, cinc, hierro y
uranio(sólo citar).
Rocas de interés económico
1. Rocas de interés industrial: áridos, calizas (cal y cemento), arcillas
(cerámica, Construcción y alfarería) y fosforita (mena de P y abonos).
2. Rocas ornamentales: rocas plutónicas y pizarras
1. RECURSO: CONCEPTO Y TIPOS
Se define RECURSO como cualquier sustancia o forma de energía que es útil para la humanidad y económicamente
rentable. Aquellos obtenidos directamente de la naturaleza son los recursos naturales: como las rocas y minerales, las
fuentes de energía, como los combustibles fósiles y nucleares, las fuentes de agua, alimentos, madera...etc..
Se conoce como RESERVA aquellas partes de los recursos cuya localización y cantidad se conocen y cuya
explotación resulta económicamente rentable con la tecnología disponible . Por ello la reserva de un recurso puede
1
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
variar en función del precio de mercado y de los avances técnicos en su uso. El recurso es un concepto medioambiental
mientras reserva es un concepto económico.
Los términos recurso y reserva no son fijos, pueden transformarse uno en otro según las condiciones económicas,
sociales o políticas del momento. Así, yacimientos que en la actualidad son antieconómicos, pueden ser rentables en un
futuro próximo por aplicación de nuevas tecnologías en su explotación, agotamiento de otros recursos o cambios en las
condiciones de mercado.
TIPOS DE RECURSOS.
A) Atendiendo a su naturaleza pueden ser:
Biológicos, constituidos por seres vivos. Ejm: los recursos alimenticios, forestales, la biomasa como
fuente de energía, la biodiversidad como recurso científico.
Geológicos. Hídricos, Están constituidos por diversas formas de energía o de materia inerte. En este
grupo se incluyen: el suelo, los recursos hídricos, los recursos minerales y las rocas industriales.
Las fuentes de energía suelen incluirse en recursos energéticos y comprenden: energía hidráulica,
combustibles fósiles y nucleares, geotérmica, mareomotriz, solar, biomasa o la energía procedente de
los residuos sólidos urbanos.
b.1.- Según su naturaleza
Naturaleza Tipo de recursos Renovables
Recursos biológicos
Agropecuarios
Forestales
Biomasa
biodiversidad
Si
Si
Si
Si
Recursos geológicos
Hídricos (agua y energía )
Combustible fósiles
E. Nuclear
E.mareomotriz
E. geotérmica
E. solar y eólica
Minerales
Rocas industriales
Suelo
Si (no siempre)
No
No
Si
Si
Si
No
No
No
Recursos recreativos y culturalesPaisajes
Parques
Reservas naturales……
B) Según sus posibilidades de regeneración:
Renovables. Son aquellos que se forman mediante procesos cíclicos rápidos o bien, tras su utilización,
pueden ser regenerados. Son pues aquellos recursos que se consumen a una velocidad inferior a su producción.
Estos productos pueden ser explotados indefinidamente siempre y cuando la tasa de extracción no sobrepase la de
producción.
En este grupo se incluyen los recursos biológicos y el agua en las zonas húmedas. También puede considerarse
como recurso renovable la energía geotérmica, la solar, la eólica y la mareomotriz.
Recurso no renovable. Son aquellos que se generan por procesos muy lentos por lo que, una vez
extraídos y utilizados, son imposibles de reponer a escala de tiempo humana; por lo tanto están en cantidades fijas y
su uso supone una disminución irreversible. En este grupo se incluyen la mayor parte de los recursos geológicos: el
2
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
suelo, los recursos minerales, los combustibles fósiles y nucleares y el agua en zonas secas de la Tierra. Son,
en todos los casos, recursos limitados y que, tarde o temprano, se agotarán. El problema generado por el
agotamiento se palia con la búsqueda de materiales alternativos, el avance tecnológico, el reciclado del material y la
economía en el uso.
No obstante la “explotación incontrolada” de los recursos naturales pone en entredicho esta clasificación. Recursos
renovables pueden dejar de serlo si se somete a un consumo descontrolado. Por ejemplo ciertas especies sometidas a la
presión de la caza o de la pesca pueden desaparecer o ciertas especies vegetales endémicas recolectadas de forma
incontrolada.
En cualquier caso la explotación y uso de los recursos naturales altera las condiciones del medio ocasionando los
llamados impactos ambientales.
2. FUENTES DE ENERGÍA CONVENCIONALES. SITUACIÓN ENERGÉTICA ACTUAL Y DEPENDENCIA DEL CONSUMO.
La situación energética actual es preocupante: La dependencia de fuentes de energía no renovable es muy grande,
ya que más de 75% provienen de combustibles fósiles ( carbón, petróleo y gas natural) y sólo la energía nuclear, la
de la biomasa y la hidroeléctrica aportan una cantidad considerable. Sólo las dos últimas son recursos renovables.
Los combustibles fósiles provocan graves problemas de contaminación y de incremento del efecto
invernadero debido a a sus emisiones de CO2 y otros gases.
Las reservas de carbón son de 250 años de consumo al ritmo actual, las de petróleo de 40 años y las de gas natural
de 80 años. La dependencia es más acusada en los países desarrollados.
A pesar de todos los problemas, no podemos abandonar su utilización hasta que no dispongamos de los sustitutos
adecuados. La solución es ir sustituyéndolos por otras energías alternativas que tengan un menor impacto sobre el
entorno.
COMBUSTIBLES FÓSILES.
Los combustibles fósiles proceden de la acumulación y transformación de restos orgánicos en el subsuelo. La
energía que tienen estos combustibles procede de la energía solar que quedó acumulada en esos organismos gracias
a la fotosíntesis y los procesos tróficos.
Se conoce como kerógeno la sustancia orgánica fósil que se acumula en los sedimentos. Puede ser de dos tipos:
Seco, que da lugar a los carbones.
Graso, procedente de placton marino, que da lugar a los petróleos.
Los combustibles fósiles, carbón, petróleo y gas natural, tienen un alto poder calorífico debido a la cantidad de
carbono e hidrocarburos que contienen.
Además de no ser renovable los combustibles fósiles presentan el inconveniente que su combustión genera una gran
cantidad de contaminantes atmosféricos, principalmente CO2 (responsable principal del efecto invernadero), óxidos
de azufre y de nitrógeno ( causantes de la lluvia ácida y del smog), hidrocarburos, partículas sólidas, CO…
A. CARBÓN.
Fue la principal fuente energética durante la revolución industrial. Ahora ha perdido importancia debido a la dificultad
de su extracción y distribución, y a los problemas ambientales que originan su explotación y su combustión.
El carbón es el combustible fósil más abundante. Se ha formado prácticamente en todos los continentes y en todas las
épocas geológicas, aunque las condiciones más adecuadas para su formación se dieron en el período Carbonífero. Las
reservas conocidas podrían permitir el abastecimiento al ritmo actual durante unos cientos de años.
3
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
El carbón es un combustible sucio debido a su elevado contenido en azufre, cuando se quema expulsa una gran
cantidad de SO2, lo que le convierte en el principal causante de la lluvia ácida. Además, emite el doble de CO2 que el
petróleo.
El carbón es una roca orgánica sedimentaria que resulta de la transformación, por parte de las bacterias anaeróbicas
de los restos vegetales acumulados en el fondo de los pantanos, lagos, deltas, estuarios. Estos microorganismos
provocan la descomposición de las moléculas orgánicas de las plantas que se enriquecen progresivamente en carbonos
(carbonización). Para que este proceso tenga lugar es necesario un rápido enterramiento que evite la alteración aeróbica
de los vegetales.
Las capas de carbón aparecen intercaladas entre otras capas de naturaleza detrítica o carbonatada (conglomerados,
arcillas, areniscas, pizarras y calizas) formando ciclotemas que se repiten periódicamente.
Dependiendo del grado de carbonización alcanzado, la cantidad de carbono y el poder calórífico del mismo se clasifican
en :
Turbas, con menos de un 60% de carbono. En ella se observan restos orgánicos a simple vista. Tienen un
bajo poder calorífico ( sea al aire a unas 3000 kcal /kg).
Lignitos, hasta un 75% de C, han soportado una mayor transformación que la turba. El lignito es un carbón
mineral que se forma por compresión de la turba, convirtiéndose en una sustancia desmenuzable en la que aún
se pueden reconocer algunas estructuras vegetales. Es de color negro o pardo y frecuentemente presenta una
textura similar a la de la madera de la que procede.Es un combustible de mediana calidad, fácil de quemar por
su alto contenido en volátiles, pero con un poder calorífico relativamente bajo (6.000 kcal /kg).
Hullas. Con hasta un 90% de C. Han sufrido una mayor transformación y tienen menor contenido en agua. Es
dura y quebradiza, estratificada, de color negro y brillo mate o graso. Se formó mediante la compresión del
lignito, principalmente en la Era Primaria, durante los períodos Carbonífero y Pérmico. Su poder calorífico es
de 7000 Kcal /kg.
Antracita. La antracita es el carbón mineral de más alto rango y el que presenta mayor contenido en carbono,
hasta un 95%. Es negro, brillante y muy duro, con irisaciones y sonoro por percusión.- Debido a su bajo
4
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
contenido en materia volátil, la antracita presenta una ignición dificultosa. Su poder calorífico es mayor de
8.500 Kcal/kg. Procede de la transformación de la hulla y se formó hace unos 250 millones de años, durante los
períodos Carbonífero y Pérmico, en la era Primaria. Es por tanto el carbón más antiguo y casi siempre está
metamorfizado. Si el proceso de carbonización sigue la antracita se puede transformar en grafito.
TIPOS DE EXPLOTACIÓN DE CARBÓN.
Dependiendo de la profundidad a la que se encuentren los sedimentos de carbón se pueden realizar explotaciones a
cielo abierto o subterráneas:
a) Explotaciones a cielo abierto.
Son más económicas, pero su impacto ambiental y paisajístico es mayor, afectando a grandes extensiones de
terreno. La legislación actual obliga a las compañías a efectuar restauraciones una vez finalizada la explotación.
b) Minas subterráneas, se efectúan si el yacimiento se encuentra a mayor profundidad. Esta explotación aumenta
los costes económicos y sociales de producción. Se incrementan los riesgos debido al colapso de las galerías,
explosiones de grisú (gas formado por metano y CO2, que al entrar en contacto con el aire, produce explosiones) y
provoca muchas enfermedades laborales derivadas como silicosis( enfermedad provocada por la infiltración de
polvo de sílice en los pulmones).
APROVECHAMIENTO DEL CARBÓN.
El aprovechamiento del carbón se realiza mediante dos técnicas:
Combustión directa. Su finalidad es la obtención de calor. A ella se destina la mayor parte de producción
del carbón. Principalmente se utiliza como fuente de alimentación de altos hornos y centrales térmicas para
producir electricidad. En las centrales térmicas el calor resultante de la combustión del carbón produce
vapor de agua que hace girar unas turbinas, que a su vez mueven los alternadores de un generador que
transforman la energía mecánica en eléctrica.
Destilación. El carbón ( especialmente la hulla) puede destilarse para obtener derivados como.
Hidrocarburos, amoniaco, aceites de alquitrán, brea y un residuo sólido denominado coque, que en realidad
es un carbón muy puro, de gran poder calorífico que arde sin emitir llama ni humo.
YACIMIENTOS DE CARBÓN-
Existen dos tipos de yacimientos de carbón:
Los del carbonífero ( finales de la era primaria) que al ser los más antiguos son de hulla y antracita
(Asturias, León, Palencia y Sierra Morena y vertiente meridional de los Pirineos)
Los de la era secundaria y terciaria que son sobre todo de lignitos. Cordillera Ibérica, prepirineo y
Mallorca ( era secundaria), Zaragoza, Teruel y A Coruña ( Era terciaria)
Las cuencas carboníferas están extendidas por todos los continentes puestos que los terrenos sedimentarios
y la vegetación que dio lugar al carbón estaban representado en todo el mundo.
INCONVENIENTES.
Las minas generan grandes escombreras formadas por desechos de la extracción del carbón que ocupan
mucho terreno, produciendo un gran impacto paisajístico, además de la contaminación del aire por la
producción de grandes nubes de polvo y de la de las aguas superficiales y subterráneas por los
livixiados.
El uso principal del carbón es su combustión en las centrales térmicas. Es un combustible sucio ya que
genera CO2 y SOx. Actualmente es imposible eliminar las centrales térmicas, pero existen múltiples
estrategias para disminuir sus impactos como:
o Sustituir el combustible por otro de menor contenido en azufre.
o Preprocesado del combustible , machacándolo y lavándolo para eliminar la mayor cantidad de azufre
posible.
5
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
o Diseño de centrales térmicas más eficientes que incluyen sistemas de eliminación de los componentes
sulfurados antes de emitir los gases de la combustión.
B. PETRÓLEO. El petróleo es un líquido oleaginoso, menos denso que el agua, de color generalmente oscuro y olor
característico. Está constituido por una mezcla de hidrocarburos:
Líquidos: como el benceno, octano, ectano y otros. Forman la parte principal.
Gaseosos.: metano, acetileno, y butano. Suelen encontrarse almacenados en el suelo y a enorme presión y
constituyen el llamado gas natural.
Sólidos: asfaltos y beturnes, disueltos en los hidrocarburos líquidos.
Además contiene oxígeno, azufre y nitrógeno y diversos elementos traza como: vanadio, níquel, cobalto…
Su origen se debe a la acumulación de materia orgánica en cuencas marinas deficitarias en oxígeno. Zonas
favorables de formación fueron algunos bordes continentales pasivos como el Mar Negro, Rojo…donde la actividad
orgánica y la estratificación del agua son favorables a la acumulación de materia orgánica en ambientes anaeróbicos.
Podemos distinguir las siguientes fases:
Formación de sapropeles. A las cuencas marinas llega una corriente profunda rica en nutrientes y la
abundancia de luz provoca el crecimiento masivo de fitoplacton. La muerte del placton causa una lluvia
orgánica sobre el lecho marino. La acumulación de materia orgánica en el fondo mezclada con el sedimento
causa el agotamiento del oxígeno. El ambiente anóxico favorece su acumulación, formándose el sapropel o
barro rico en materia orgánica que es la materia prima del petróleo.
Formación del protopetróleo. La materia orgánica sufre una fermentación anaeróbica por bacterias y se
forma el protopetróleo. La evolución posterior consiste en una especie de cocción debida al aumento de
presión y temperatura por el enterramiento y hace que la materia orgánica se transforme en hidrocarburos y
los sedimentos en roca sedimentaria (arcilla, caliza, o marga) que recibe el nombre de roca madre.
Migración. Cuando las rocas sufren presión, el agua liberada por la recristalización de las arcillas arrastra el
petróleo (al ser menos denso) hacia zonas menos profundas y regiones de menos presión a través de grietas,
rocas permeables, etc. Este petróleo se acumula en rocas porosas (areniscas y calizas) denominadas rocas
almacén. Durante este proceso el petróleo evoluciona.
Acumulación. Para que la migración se detenga es necesario la existencia de una trampa de petróleo, que es
una formación geológica que puede ser:
o Estructural, como una falla, un anticlinal, un domo salino.
o O estratigráfica la roca almacén (porosa) se limita por una roca e sellado impermeable que impide que
continúe el ascenso del hidrocarburo- En estas condiciones se permite la diferenciación de todos los
componentes: el agua salbre en la base, el petróleo en el nivel intermedio y el gas en la parte superior.
6
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
La presión del gas hace que al perforar la bolsa de petróleo éste ascienda sin necesidad de utilizar
bombas. APROVECHAMIENTO DEL PETRÓLEO.
Los yacimientos de petróleo se explotan mediante perforaciones. El petróleo asciende mediante bombeo o gracias a la
acumulación de gas en el yacimiento.
El transporte del petróleo se hace a través de barcos petroleros u oleoductos.
Del petróleo se obtiene una amplia variedad de productos energéticos y no energéticos mediante un conjunto de
procesos que en conjunto reciben el nombre de REFINO y se llevan a cabo en las refinerías. Estas operaciones se
agrupan en dos procesos:
a) Destilación fraccionada continua.
La destilación comienza calentando el petróleo en un horno hasta alcanzar los 370 º C, temperatura a la que la
mayor parte se transforma en vapor. Posteriormente esta mezcla se hace pasar a través de una torre de
fraccionamiento, en la que los vapores del petróleo se van enfriando a medida que ascienden por los diferentes
pisos- De esta forma se condensa un tipo de compuesto, en función de la temperatura de licuefacción.
Así se obtienen gases (metano, etano, propano, butano), nafta ( gasolina), queroseno, gasóleo, fuel, residuos
ligeros ( como la vaselina) o residuos sólidos pesados como las parafinas y los alquitranes.
b) Tratamiento químico para modificar los hidrocarburos. La destilación proporcion únicamente los
productos que están presentes en el crudo de forma natural, los cuales no son aptos para su comercialización.
Por ello son necesarias técnicas que modifican los hidrocarburos, entre ellas:
El craqueo mediante el cual a partir de una molécula pesada (ej fuel), se obtienen varias moléculas ligeras (
gasolinas).
Y la polimerización, que consiste en la unión de varias moléculas de un mismo cuerpo, de la que se obtiene
una única molécula ( ej a partir del etilieno el polietileno)
Los usos de los subproductos del petróleo son numerosos:
Los gases licuados (metano, etano, propano y butano) como combustible doméstico e industrial en
calefacciones y calderas.
Las gasolinas como combustibles de automóviles.
La nafta y el queroseno, en la industria química y como combustible de aviones.
El gasóleo como combustible y en calefacciones domésticas.
El fuel, en las centrales térmicas para generar electricidad.
7
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
YACIMIENTOS DE PETRÓLEO.
Los yacimientos más productivos están en Oriente Medio, EEUU, y Rusia, de ellos tan solo los de oriente medio
son exportadores. En España los yacimientos son escasos, los más importantes son los situados en la plataforma
contienetal de Tarragona y en Burgos.
C) GAS NATURAL
El gas natural procede de la fermentación de la materia orgánica acumulada en los sedimentos y su formación
es paralela a la del petróleo.
El gas natural es una mezcla de gases combustibles que en ocasiones se encuentra asociado al petróleo. El
principal constituyente es el metano (75%) el resto son etano, butano y propano, otros componentes no
hidrocarburados son : el nitrógeno, el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno, el helio y el argón.
La extracción de gas natural es muy sencilla, pues debido a la presión ejercida por los sedimentos el gas fluye por
sí sólo. Su transporte se realiza mediante gaseoductos (los cuales tienen como peligro asociado el escape de
metano que aumenta el efecto invernadero). Otro método de transporte es su transporte licuado.
Es el combustible fósil con menor impacto ambiental. Se emplea directamente desde la naturaleza y no necesita
procesado. La emisión de CO2 es 50% que la de el carbón y 25% menor que la del fuel. Además emite menos
óxidos de azufre y nitrógeno.
APROVECHAMIENTO.
El gas natural se utiliza sin transformación previa:
Bien como combustible: Tiene un gran poder calorífico y una combustión más limpia que el carbón (menos
compuestos de azufre y CO2). Se utiliza directamente en los hogares ( calefacción, cocinas..) en la industria
y en las centrales térmicas.
Como materia prima en la fabricación de amoniaco ( producto base para la industria de los abonos
nitrogenados) y metanol ( utilizado en la fabricación de plásticos, pinturas, barnices…), además del gas se
obtienen etileno, butanodieno, propileno, materias primas de la industria petroquímica.
Los yacimientos de gas natural están muy distribuidos y además de estar asociados a los de petróleos los podemos
encontrar aislados como los de Argelia y Holanda.8
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA UTILIZACIÓN DE COMBUSTIBLES
FÓSILES. MEDIDAS PALIATIVAS.Ventajas.
Las principales ventajas de la utilización de combustibles fósiles son su relativo reducido precio y su alta capacidad
energética, además de las posibilidades qe ofrecen en la industria química.
Problemas:
Agotabilidad de los recursos. Los combustibles fósiles representan hasta el 90% de la energía que se
consume en el mundo. Son recursos que han tardado miles de años en formarmrse y por tanto son no
renovables. Las previsiones apuntan a que los yacimientos de petroleo y gas natural se abrán agotados a
finales del s. XXI, aunque se pondrán en marcha nuevos yacimientos de alquitranes y pizarras bituminosas.
Las de carbón pueden durar unos 250 años más.
Riesgos asociados a la extracción, transporte y tratamiento.
Los problemas asociados a la extracción de carbón son análogos a los de cualquier otro tipo de minería: riesgos
para la salud, impactos paisajísticos, hundimientos de terrenos, contaminación del agua y de la atmósfera. La
extracción de petróleo y gas natural causan menos problemas, si bien las plataformas petrolíferas y los vertidos
ocasionales causan la contaminación del suelo y el mar. El transporte del petróleo y el gas natural provoca más
inconvenientes a través de petroleros, oleoductos y gaseoductos. Los accidentes en este transporte provocan
grandes desastres ecológicos (mareas negras: son derrames de petróleo en el mar. La capa de crudo impide la
oxigenacióndel agua, la formación de la capa de aire en las plumas de las aves, ensucia las costas…Podéis
introducir los conceptos estudiados en el tema de contaminantes).
En cuanto a los problemas derivados de su tratamiento, el lavado y cribado del carbón provoca reistos similares
a los de otra minería. En el caso del petróleo, los procesos de refino constituyen una fuente importante de
contaminación.
Riesgos derivados de su uso.
o Los residuos que generan la industria química del petróleo y el carbón y el uso de los
productos obtenidos (plásticos, asfaltos, aceites…) suponen un problema mediambiental
(residuos industriales y sólidos urbanos).
o La combustión del carbón, los productos derivados del petróleo y el gas natural producen dos
tipos de contaminación:
Contaminación térmica. En las centrales eléctricas, debida al uso de agua necesaria
para la refrigeración del vapor.
Contaminación ( principalmente atmósferica) ocasionada por las sutancias que se
liberan en la combustión:
Cenizas y partículas en suspensión.
Metales pesados como el plomo (utilizados en motores de gasolina
sin catalizador).
Productos de combustión del carbono (CO, CO2 y CH4)- El CO se
forma por la combustión incompleta ( ocurre en los motores de
gasolina). Es muy tóxico pues compite con el oxígeno por la
hemoglobina. El CO2 y el CH4 contribuyen al efecto invernadero,
ya que absorben la radiación infrarroja.
Óxidos de azufre y de nitrógeno, son el resultado de la oxidación de los
compuestos sulfurados y nitrogenados de carbones y petróleo ( el gas natural
no los genera). Estos compuestos generan lluvia ácida ya que en congtacto
PRODUCCIÓN DE CONTAMINANTES POR TIPO DE
COMBUSTIBLE
( x 103 t/año) Combustible (en central térmica de 1
000 MW)
Carbón Fuel Gas
CO2 7 800 4 700 3 200
Partículas 5 0,8 0,5
Óxidos de azufre 150 60 0,015
Óxidos de nitrógeno 23 25 13
Monóxido de carbono 0,25 0,009 Desprec
iableHidrocarburos 0,5 0,7 Desprec
iable
9
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
con el agua y el
oxígeno se
transforman en
ácidos con
capacidad para
destruir suelo, rocas y vegetación. La fotolisis de dióxido de nitrógeno es
responsable del aumento de ozono en la troposfera y en la estratosfera son
perjudiciales para la capa de ozono.
Dependencia económica. En España, salvo el carbón del que sí tenemos yacimientos ( pero poco
rentables) la tasa de abastecimiento es mínima.
Medidas paliativas:
o Políticas de control de la contaminación en las instalaciones , servicio de extracción, trasnporte
y tratamiento de los combustibles fósiles.
o Utilización racional de estos combustibles, evitando su despilfarro.
o Desarrollo tecnológico que favorezca el mejor desarrollote los recursos, la reducción de los
desechos contaminantes y la sustitución de estos combustibles por energías alternativas menos
contaminantes.
2.3. CENTRALES TÉRMICAS CONVENCIONALES Y DE CICLO COMBINADO (COGENERACIÓN)
Son centrales que utilizan combustibles fósiles como materia prima, es decir, carbón, fuel y gas natural. En
términos de producción de energía eléctrica, la única
diferencia entre las centrales nucleares y las térmicas
convencionales es la manera de generar el vapor
para activar las turbinas. En las centrales nucleares
el calor se produce por la fisión nuclear en un
reactor, mientras que en las centrales convencionales
el vapor se genera por la combustión del carbón o de
derivados del petróleo.
Las centrales térmicas pueden ser:
Convencionales o clásicas-
Se denominan centrales clásicas a aquellas centrales
térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo
(fuelóleo) o gas natural para generar la energía eléctrica.
Son consideradas las centrales más económicas y rentables, por lo que su utilización está muy extendida, a pesar de su
elevado impacto medioambiental.El proceso de obtención de energía es el siguiente:
El carbón es reducido a polvo fino que es bombeado al horno.
El calor producido por la combustión del carbón es utilizado para hervir el agua que fluye a través de
tuberías en la caldera. El problema de esgtas centrales son los gases emitidos por la combustión del carbón
que son muy contaminantes.
El vapor generado es utilizado para mover turbinas, cuyo movimiento se trasmite a un generador que
producirá electricidad.
El vapor de agua se condensa en una torre de refrigeración y pasa de nuevo a la caldera.
Centrales termoeléctricas de ciclo combinado o y cogeneración.
10
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
Son un tipo de central que utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible . Se obtiene de
ellas mayor rendimiento energético, ya que estas instalaciones poseen dos tipos de turbinas: una movida por el propio
gas en combustión y otra por el vapor de agua calentado por los gases de salida de la turbina anterior. Ambas turbinas
se acoplan a su correspondiente generador.
La cogeneración es la producción de energía electrica y energía térmica a partir de una misma fuente de energía.
Se obtiene un mayor rendimiento energético ( hasta un 50%) que en las convencionales (tienen dos turbinas), con lo que
se tiene que gastar menos combustible para produir la misma energía. Y además la emisión de CO 2 se reduce (en un
15%), por lo que son menos contaminantes.
Ventajas e inconvenientes de las centrales térmicas.
Ventajas
Son las centrales más baratas de construir, especialmente las de carbón-
Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más eficientes y menos contaminantes.
Inconvenientes.
El uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera,
junto a partículas volantes (en el caso del carbón) que pueden contener metales pesados.
Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y/o
su rentabilidad económica.
Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local.
Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en estos.
Su rendimiento (en muchos casos) es bajo, a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un 30-
40% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media).
2.4.) REFINERÍAS Y PETROQUÍMICA.
Una refinería es una planta industrial destinada a la refinación de petróleo mediante la cual, se obtenienen diversos
combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión: gasolina, gasóleo, etc. Adicionalmente, y
como parte natural del proceso, obtiene diversos productos tales como aceites minerales y asfaltos.
El primer paso en el proceso de refino es la destilación atmosférica realizada en las unidades de crudo. El crudo
calentado entra en la torre de crudo en la que se separan los diferentes componentes del petróleo según sus puntos de
ebullición. Obtenemos GLP, nafta, keroseno, gasóleo, y un componente residual llamado residuo atmosférico.
(Completa con el proceso de refinado de petróleo pag- 10).
La petroquímica es la industria que utiliza el petróleo o el gas natural como materias primas para la obtención de
productos químicos. Estos incluyen combustibles fósiles purificados como el metano, el propano, el butano, la gasolina,
el queroseno, el gasoil, el combustible de aviación, así como pesticidas, herbicidas, fertilizantes y otros artículos como
los plásticos, el asfalto o las fibras sintéticas.
Las principales materias de base o cadenas petroquímicas son las del gas natural, las olefinas ligeras (etileno, propileno
y butenos) y la de los aromáticos.
B) ENERGÍA NUCLEAR.
La energía nuclear proviene de reacciones entre núcleos de radiosótopos ( átomos inestables de un mismo elemento
químico , con igual nº de protones pero diferente nº de nuetrones). Se basa en que la diferencia de masas entre los
núcleos atómicos y la masa de protones y neutrones por separado es debida a la cantidad de energía empleada para
constituir esos núcleos. Por ello, si se liberan las partículas del núcleo atómico, se libera también esta energía. Los dos
procesos nucleares utilizados para liberar esta energí son las reacciones de fisión y de fusión nuclear.
11
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
FISIÓN NUCLEAR.
En ella se bombardea un núcleo pesado (ej U235 con un neutrón y se producen dos núcleos más pequeños liberándose
una gran cantidad de energía. La mayor parte de esta
energía es energía cinética (85%)que se trasmite a los
núcleos recién formados, el resto aparece en forma de
radiaciones gamma y beta. También en este choque se
produce la liberación de neutrones que pueden producir
más fisiones en otros núcleos. Si este proceso no se
controla se produce una reacción en cadena que
constituye el principio de la bomba atómica. En una
central nuclear esta reacción se controla haciendo haciendo que sólo uno de los neutrones liberados produzca la fisión
posterior. Para controlar esta reacción ésta se encierra en un recipiente ( reactor nuclear) con baja concentración de
uranio y con barras deslizantes de boro y cadmio que absorben los neutrones para regular el número de fisiones
producidas. La energía liberada en cada fisión es un millón de veces superior a quemar la misma masa de carbón.
FUSIÓN NUCLEAR.
Se basa en unir dos núcleos muy ligeros (H) para formar uno más pesado, liberándose gran cantidad de energía.
Tras la unión el núcleo resultante presenta un defecto de masa con respecto a los núcleos formadores esto se debe a que
durante el proceso parte de la meteria se transforma en energía. Para lograr esta fusión, es necesario que los núcleos
iniciales venzas las fuerzas de repulsión electrostática, lo que se hace con energía térmica. Este tipo de reacción son las
que se producen en las estrellas donde se fusionan dos núcleos de hidrógeno para formar helio.
Esta reacción sería una fuente de energía barata, ya que su combustible (H) es muy abundante y por tanto puede
considerarse renovable. Pero aún no ha podido ser
controlada .Si se ha usado con fines bélicos en la fabricación
de la bomba dehidrógeno.
CENTRALES NUCLEARES.
El calor generado en las reacciones de fisión es utilizado en
unas instalaciones especiales denomianadas centrales
nucleares para evaporar el agua y generar electricidad a
través de una turbina de vapor. La diferencia entre una central
nuclear y una térmica convencional consiste en el método para
calentar el agua ( en las térmicas con la combustión de
combustibles fósiles, en las nucleares por la fisión de átomos de uranio).
El combustible que se utiliza es el uranio que se encuentra entre otros minerales en la pechblenda (uranita) (UO2), de
ella:
Se obtiene un uranio concentrado ( torta amarilla).
Se enriquece en U235, por un complejo proceso, este enriquecimiento hace que el combustible genere
más energía.
El uranio enriquecido se transforma en polvo de uranio, se empaqueta en pastillas y se carga en tubos
con una aleación de hierro,cromo, níquel y zirconio rellenados de helio.
Estos tubos se montan sobre estructuras y se encierran en el reactor.
En una central nuclear distinguimos las siguentes partes: el reactor nuclear, la zona de generación electrica y el circuito
de enfriamiento dl agua de refrigeración.
a) Zona del reactor nuclear, donde se produce las reacciones de fisión. El reactor nuclear es un recipiente
asialado por paredes de hormigón. En el distinguimos los siguientes elementos:
12
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
Núcleo del reactor, que está contenido en una vasija, en él se producen las reacciones y dónde están
las barras de combustible, entre ellas se introducen un material moderador, que absorbe los neutrones
emitidos sin producir nuevas fisiones , enfriando así la reacción. Este material moderador puede ser
agua en la mayoría de los reactores (75%), pero también grafito ( 20%) o agua pesada en un 5%.
Refrigerante primario o circuito primario. Tiene la función de extraer el calor generado por el
material radiactivo. Entre los refrigerantes más comunes están el agua, el dicóxido de carbono y el agua
pesada. Las barras de combustibles se bañan en una combinación de sustancias que actúan como
moderador y refreigerante. Por seguridad, la reacción se refrigera por un circuito independiente del
resto, el circuito primario, esta agua está en contacto con el material radiactivo y nunca abandona la
vasija del del reactor por seguridad, para evitar que la radiactividad salga fuera del reactor. La
reacción de refrigeración calentarán el agua hasta convertirla en calor y este calor se trasmite al
circuito de refrigeración secundario.
Barras de control, están fabricadas de boro o cadmio y su reacción es absorber los neutrones
disminuyendo el númeo de reacciones de fisión.
Blindaje. El reactor está forrado de hormigón ( de hasta un metro de espesor) o plomo,el núcleo del
reactor está dentro de una vasija de acero, además el uranio está dentro de tubos de circonio. Todo ello
para impedir que las radiacines gammas producidas por la fisión salgan al exterior. Estas radiaciones
son muy peligrosas debido a su gran poder de penetración.
b) Zona de generación eléctrica. En esta parte de la central se aprovecha el vapor de agua del circuito de
refrigeración secundario ( que se ha calentado por el primario) en mover unas turbinas que mueven un
alternador para producir energía eléctrica.
c) Circuito de enfriamiento de agua de refrigeración. Donde enfría el vapor de agua del ciruito secundario y
cuya agua entra y sale de un depósito o de un río exterior.
Un problema adicional en las centrales nucleares es el de los residuos radiactivos. Al cabo de tres o cuatro años de uso
la concentración de uranio 235 en el combustible es muy baja para mantener la reacción de fusión, por lo que las barras
se extraen del reeactor , este material sigue siendo radiactivo y por tanto potencialmente peligroso durante muchos años.
Para evitar su disperisón en el medio ( con los peligros que generaría) es necesario su lmacenamiento en lugares
13
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
especiales, con el fin de aislarlos del medio hasta que desaparezca su radiactividad). Los residuos de baja y media
actividad se inmovilizan en depósitos de hormigón. Los de alta actividad pueden pueden seguir dos procesos:
Ciclo abierto. El combustible se almacena en piscinas dentro de la misma central (aquí pueden estar años)
después las barras de combustible se agrupan y se introducen en cápsulas de acero especiales rellanándose los
huecos con cobre fundido. Este material se encapsula en bidones y puede ser llevado a almcenes temporales o
definitvo geológico (donde se almacena durante milenios).
Ciclo cerrado. En este caso el combustible gastado se relabora y se lleva a centrales de procesado en el que se
extrae el plutonio y otros isótopos de corta vida media.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA NUCLEAR.
Ventajas:
La fisión nuclear genera una gran cantidad de energía eléctrica, que resulta muy barata una vez superado los
gastos iniciales de cosntrucción de la central y de la preparación del combustible.
Si la central funciona correctamente produce menos contaminates y residuos que las centrales de combustibles
fósiles ( no libera CO2 ni óxidos de azufre a la atmósfera).
En España genera un 30% dela electricidad ( en Francia el 75%).
Para los países occidentales que no producen pertóleo, la produción de energía nuclear disminuye la
dependencia externa de energía-
Por último la fusión nuclear ( cuando sea operativa) emplea recursos inagotable ( energía renovable), no genera
residuos ni siquiera radiactivos, se puede considerar una energía limpia. El único inconveniente puede surgir de
la conmoción que generaría una energía limpia, barata e inagotable sobre una economía de mercado basada en
la energía procedente de combustibles fósiles.
Inconvenientes:
Las reservas de uranio son limitadas y el combustibe nuclear terminará agotándose.
El impacto térmico producido por la liberación de calor resiudal del sistema de refrigeración al medio. Las
centrales utilizan importantes caudales de agua que vierten a embalses o ríos, en los que puede provocar
aumetno de temperatura, modificación del microclima y cambios ecológicos.
Las centrales nucleares requiern tecnologías muy caras que no están al alcance de todos los países.
Algunos países utilizan la energía nuclear para proveerse de armas atómicas.
Las centrales nucleares tienen una vida útil limitada de 30-40 años.
La potencial peligrosidad por contaminación radiactiva. Las centrales nucleaares , en teoría, son seguras, ya que
se construyen para garantizar que no escapen las sustancias radiactivas. Sin embargo:
o Los accidentes como el de Chernobil
o Los residuos que generan las centrales ,
Hace que sea considerada peligrosa y algunso países se nieguen a instalarla en su territorio.
Las radiaciones son capaces de alterar o destruir el ADN y favorecer el desarrollo anormal de céluals y los
procesos cancerosos. Lasfuentes potenciales de contaminación radiaciva son:
La mina de uranio, ya que ponen en circulación minerales y gases radiactivos ( radón).
Transporte de los productos radiactivos.
Los accidentes en las centrales nucleares. El más grave tuvo lugar en Chernobil en 1986. En este
accidente se fundió el nucleo del reactor, explotó y emitió una gran cantidad de material radiactivo
a la atmósfera.
El almacén de los residuos radiactivos . la empresa ENRESA es la encargada de esta gestión . los
resiudos de baja y media actividad se almacenan en el Cabril.
D) ENERGÍA HIDRAÚLICA.
14
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
Es aquella energía que aprovecha la energía `potencial procedente de la lluvia o de la nieve que fluye desde las
montañas impulsada por la gravedad para producir electricidad. La energía hidráulica proviene enúltimo término del
sol que es el que impulsa el ciclo del agua.
La energía hidráulica es una energía limpia, ya que no emite ningún contaminante ni a la atmósfera ni sobre las
aguas, ni sobre los suelos. Es además una energía renovable.
Aprovechamiento.
La energía hidráulica se aprovecha gracias a la construcción de centrales hidroeléctricas, entre las que cabe destacar
tres tipos: las convencionales, las de bombeo y las minicentrales eléctricas.
Todas se basan en el mismo esquema:
Se construye un embalse en el curso de un río (mejor si es de gran caudal y largo), que mediante una presa (
muro grueso) cuya finalidad es la de cerrar la boca del valle y permitir la acumulación del agua que baja por
las montañas. En la presa distinguimos:
o Unos aliviaderos , son salidas de agua qe tiene la presa en su pared principal para liberar parte del
agua retenida sin que pase por la sala de máquinas. Con ello se puede regular el volumen del agua
almacenada para prevenir avenidas o permitir el riego.
o Una tubería forzada, que enlaza el embalse con la sala de máquinas.
Central o sala de máquinas: que contiene.
o Turbinas, que transforman la energía cinética en energía de rotación.
o Generador-alternador que es un dispositivo que gira con las turbinas y transforman a energía de
rotación en enrgía eléctrica alterna, de alta ingtensidad y de media tensión.
o Transformador. Transforma la corrente que se produce en el generador en un corriente de baja
intensidad alta tensión par que pueda ser transportada a largas distancias desde la central.
De esta forma, la energía potenical que el agua posee en el embalse debido a la altura y a su masa se
transforma durante su caida en energía cinética que hace mover a la turbina ( energía de rotación) y que
finalmente se transforma en energía electrica.
Centrales de bombeo.
Son un tipo de centrales hidroeléctricas que posibilitan un empleo raional de los recursos hidraúlicos .Constade
dos embalses situados a ddos diferentes niveles. Cuando la demanda de energía eléctrica es mayor estas
centrales funcionande forma convencional. Durante las horas de baja demandael agua del embase inferior se
bombea de nuevo al superior para volver a utilizarla.
Centrales minihidraúlicas.
Son centrales de pequeña potencia ( menos de 10 MW) que por sus caracteríticas se pueden construir en zonas
donde sería imposible contruir una convnecional. Tienen las siguientes ventajas: ocupan menso terreno y por
tanto provocan un menor impacto visual y se integran muy bien en el paisaje ya que se sirve de los pequeños
saltos que hay en el curso del río. Hay 800 centrales miniidraúlicas en España.
En cuanto a las condiciones para instalar estas centrales , las regiones más favorables son aquellas con
precipitacionesabundantes y regulares. También influye la topografía; las cuencas de topografía elevada
característica de zonas de montaña con fuertes pendientes y valles encajonados son más propicias para estas
instalaciones . Por último si la demanda de electriciad no es muy alta, como la electriciada no es almacenable,no
es recomendable la construcción de estas centrales, pues requieren inversiones y supoenen un riesgo de impacto
ambietal. Por ello, el potencial hidráulico sólo se ha desarrollado en países industrializados con condiciones
idoneas.
Ventajas:
o Es una energía renovable, autóctona y limpia, pues no implica la emisión de contaminantes y no genera
residuos.
15
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
o Tiene un alto rendimiento energético y un bajo coste de producción , ya que no hay gasto de
combustible-
o Las centrales Hidroeléctrica de bombeo cosntituyen un almacén de energía.
o Los emblases permiten también regular los cauces delos ríos, atenuando los efectos de las grandes
avenidas y asegurando un caudal mínimo, de enorme importancia en las eépocas de estiaje y sequía.
o Permiten compatibilizar el uso del agua para fines energéticos con otros fines: abastecimiento de
poblaciones, regadíos, actividades recreativas.
o La eliminación de las materias sedimentablespor decantación, facilitan la utilización del agua para el
abastecimiento de las poblaciones.
Inconvenientes.
o Los embalses suponen la anegación importante de extendiones de terreno a veces enáreas fértiles o de gran
valor ecológico, así como el desplazamiento de personas. Además suelen estar alejados de los centros
consumo , por lo que se suelen instalar amplias redes de distribución.
o Transforman un sitema fluvial en lacustre, lo que afecta especialmente a las especies piscícolas.
o Posibilitan la acumulación de residuos vertidos aguas arriba, que pueden afectaer a la calidad del agua
embalsada y de nutrientes inorgánicos como el nitrógeno y el fósforo que provocan la eutrofización de las aguas
del embalse.
o Se impide el transporte de nutrientes y sedimentos fluviales aguas abajo, esto origina un retroceso de la
desembocadura y hace que las costas sedimentarias se transformen en erosivas.Además los sedimentos
retenidos en los embalsesllevan al fanl al proceso de conaminación.
o Impiden la modificación de la fauna.
o Los embalses, al reducir los desbordamientos, dificulta la recarga de los acuíferos aguas abajo del embalse.
o Producen cambios enel microclima, pues favorecen las precipitaicones como resultado del aumento de la
evapotranspiración.
o Suponen un riesgo inducido por la posible rotura del dique de contención.
3. FUENTES DE ENERGÍA ALERNATIVAS.
Se denominan energías alternativas aquellas que pueden sustituir a las convneiconales y se caracterizan por ser
renovables y limpias. La maoría de ellas tienen su origen en el sol .
Se cree que son las energías del futuro, pero para que esto ocurra deben de ser rentables. Entre las energías
alternativas están: energía solar, biomasa, energía del mar y geotérmica.
a) ENERGÍA SOLAR.
Es la energía generada en el Sol por las reacciones de fusión en las que el hidrógeno se transforma en helio. Esta
energía llega a la Tierraa través de ondas electomagnética. Existen dos formas de explotación de la energía solar que
son : la conversión térmica y la fotovoltaica.
a. 1. Energía térmica solar.
Consiste en la captación del calor de las radiaicones solares para calentar un fluido. El proceso varía según la
temperatura que se quiere obtener:
o Energía térmica de bajas temperaturas. (menos de 90º)
Consiste en la captación de energía solar por medio de unos paneles planos constituido por las siguientes partes:
a. Una placa de color oscuro que absorbe la radiación.
b. Un circuito de tubos de cobre o pástico que conduce el agua en el panel.
c. Una placa transparente, de crstal o de plástico que cubre la placa y los tubos y que inducen un efecto
invernadero.
d. El conjunto, a excepción de la placa de cristal está forrado con aislante térmico.
16
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
Esta forma es la más utilizada en la produción de agua caliente en viviendas, pisicnas, centro de salud, en invernaderos
y granjas,
o Energía térmica a temperaturas medias.( entro 90 y 120) E¡ En estas tecnolo´gias se utilizan espejos, lupas
(concetradores solares) para concetrar la radiaición en una superficie o un depósito mucho menor que la de
los paneles planos. Se alcanza así una mayor temperatura. Los concetradores necesitan tomar ditectamente la
energía del sol por ello es necesario un sistema mecánico que les permita girar siguietndo el movimiento del
sol. En este caso el fluido receptor de la energía solar, no es el agua sino aceites que tienen un punto de
ebullición mayor.
Se utilizan en industria para la obtención de vapor y la desalación de guas marinas.
o Conversión a alta temperatura ( más de 200 º C).
a. Consiste en la captación y concentración de la energía solar por medio de espejos con orientación
automática al sol.
b. Estos espejos trasmiten la radiación a un receptor que absorbe y trasmite el calor a un fluido ( agua,
aceite) que alcanza gtemperaturas superiores a 200 ºC.
c. La energía térmica conseguida se utiliza para producir vapor .
d. El vapor mueve a una turbina que trasmite el moviento a un generador-alternador y el resto funciona
como una central térmica clásica.
Este proceso se produce en las centrales térmicas solares.
a.2. CONVERSIÓN FOTOVOLTAICA.
Consiste en la transformación de la energía solar en energía eléctrica, gracias al efecto fotovoltaico y evitando las
turbinas y los generadores.
Para ello se han diseñado las denominadas células solares o fotoeléctrica, que están formados por dos láminas
muy delgadas de material semiconductor ( ejm silicio), donde la energía solar excita los electrones del material
semiconductor y su flujo gera electricidad. Esta energía generada se almacena en acumuladores para disponer de
correinte eléctrica fuera de las horas de luz
Las celulas se suelen unir y formar un panel fotovoltaico.
La energía fotovoltaica produce electricidad sin contaminar ni emite ruido. Aunque es irregular y au puesta en
marcha es costosa y su rendimiento es bajo.
Ventajas de la energía solar:
Es una energía renovable y limplia, verdaderamente inagotable ( almenos a escala humana).
A pequeña escala, el impacto visual es nulo.
Es un complemento de otras fuentes energética
A nivel nacional suponefavorecer la indepencia energética de nuestro país.
Inconvenientes:
El elevado coste que aún tiene la producción de electricidad.
El impacto visual que producen las grandes instalaciones. Se encesitan grandes extensiones para una
producción pequeña y de bajo rendimeinto
la energía solar es dispersa, aleatoria e intermitente.
La imposibilidad de alcanzar, por el momento, niveles de potencia significativo.
La poca eficacia de los sitemas de almacenamiento de la energía excedentaria.
La fotovoltaica tiene más ventajas que las térmicas solares:
Es directa, no hay trasformaciones previas.
La fotovoltaica es muy útil en aquellos lugares donde no existe red de distribución elétrica.
Las centrales térmicas solares pueden ocasionar daños sobre las aves.
17
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
El principal inconveniente de la energía fotovoltaica es el elevado coste del material semiconductor, en
comparación con los heliostatos ( centrales térmicas solares).
b) ENERGÍA EÓLICA.
La energía eólica es la producida por el viento. Procede en último término del sol, pues es el que calienta de forma
desigual las masas de aire y hace que se muevan. Es una energía variable en su distribución geográfica, intensidad y
dirección y es intermitente en el tiempo.
Actualmente se basa en transformar la energía cinética del viento en energía electrica a través de aerogeneradores.
Los aerogeneradores presentan las siguientes partes:
a) Sistema de captación o rotor: es el conjunto de palas que captan la energía del viento y la trasnforman en
energía mecánica de rotación. Para que la energía del viento se aproveche al máximo es necesario que se
encuentren entre 10-12 m de altura, pues allí la velocidad del viento es mayor.
b) Soporte, es la torre que soporta al rotor.
c) Sistemas de orientación: que varían la inclinación de las palas para aprovechar mejor la energía.
d) Sistema de trasmisión y almacenamiento. Al moverse las palas del rotor, éste hace girar un generador que
produce electricidad que puede volcarse a la red eléctrica a través de un trasnformador o se puede almlacenar en
pilas en previsión de los momentos en los que no hay viento.
Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.
La eólica es tras la hidroeléctrica la segunda forma limpia más importante en España (en especial Galicia y Andalucia-
Tarifa).
Ventajas.
Es una energía renovable, limpia e inagotable. Con lo que con ella se disminuyen los grandes impactos
ambientales por el uso de energías convencionales. Cada Kwh de electricidad producido por el viento ahorra la
emisión de un kg de CO2 a la atmósfera.
Las zonas de más potencial eólico son poco pobladas, con terrenos de explotación agrícola casi nulos. Además
el espacio ocupado por los parques eólicos puede permitir la realización de actividades agrícolas.
Tiene alta eficiencia energética.
Constituyen un medio de diversificación de las fuentes energéticas y permite una reducción del consumo de
energías no renovable, y en nuestro país disminuye la depedencia de los energía fósiles.
Inconvenientes:
Debido a la falta de seguridad en la existencia de viento, la energía eólica no puede ser utilizada como única
fuente de energía eléctrica. Por lo tanto, para salvar los "valles" en la producción de energía eólica es
indispensable un respaldo de las energías convencionales. Generalmente se combina con centrales térmicas, lo
que lleva a que existan quienes critican que realmente no se ahorren demasiadas emisiones de dióxido de
carbono.
El impacto visual que se produce. Producen además, el llamado efecto discoteca: este efecto aparece cuando el
sol está por detrás de los molinos
La contaminación acústica.
El efecto negativo sobre el movimiento de ciertas aves.
El coste de producción que aún es elevado.
C) ENERGÍA DE LA BIOMASA
La energía de la biomasa es aquella que se encuentra dentro de los enlaces de la materia de los seres vivos en forma de
energía química. Esta energía se obtiene mediante el proceso de la fotosíntesis por las plantas y se obtiene, en último
término del sol. Las plantas actúan como captadoras y almacenadoras de esta energía. El resto de los seres vivos captan
la energía por medio de la dieta.
La biomasa utilizada con fines energéticos puede ser:
18
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
a) Biomasa de origen residual:
residuos agrícolas y ganaderos (rastrojos, estiércol).
Residuos forestales: corteza, ramas que producen los bosques y los residuos de las serrerías.
Residuos industriales : que se originan en las industrias agroalimentarias ( alpechín, orujo, melazas,
despojos de carne, lácteos).
Residuos urbanos orgánicos: que proceden de las basuras domésticas y los lodos de las depuradoras de
agua.
b) Biomasa de cultivos energéticos: Se trata de plantaciones para usos energéticos. A veces se utilizan plantas
que también sirven para la alimentación, pero hay que intentar no usarlas. Es muy discutida la conveniencia de
los cultivos o plantaciones con fines energéticos, no sólo por su rentabilidad en sí mismos, sino también por la
competencia que ejercerían con la producción de alimentos y otros productos necesarios (madera, etc.). Las
dudas aumentan en el caso de las regiones templadas, donde la asimilación fotosintética es inferior a la que se
produce en zonas tropicales. Entre ellos:
Cultivos para la producción de bioalcoholes, especies ricas en azúcares: remolacha, caña de azúcar, maíz.
Cultivos para aprovechamiento energético , especies con alta producción de biomasa: cardos, pitas, chopos
y algas.
Para extraer la energía de la biomasa se utilizan diferentes procedimientos:
a) Procesos termoquímicos. Son transformaciones de la materia orgánica por acción del calor mediante su
combustión completa o incompleta. . La biomasa seca, como la paja, la leña es más adecuada para estos
procesos. Los procesos termoquímicos más importantes son:
Combustión directa. La materia orgánica se quema en presencia de oxígeno. Produce energía calorífica,
humos (sobre todo CO2 y vapor de agua). Es utilizado para obtener energía térmica o eléctrica en la
industria y en el hogar.
Gasificación. Es una combustión incompleta de la biomasa, ya que hay un defecto de oxígeno. Se producen
gases como el CO (monóxido de metano), hidrógeno y metano, es lo que se conoce como gas pobre o
gasógeno (porque su poder calorífico es la cuarta parte del gas natural). El gas pobre sirve para:
o Obtener energía eléctrica.
o Obtener energía mecánica ( pues se puede utilizar como combustible en los motores).
o O para sintetizar metanol( que se utiliza también como combustible de motores.
Pirólisis o carbonización. Es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500
ºC, se utiliza desde hace mucho tiempo para producir carbón vegetal. Los productos que se obtienen son :
gaseosos: gas pobre, líquidos: hidrocarburos pesados y sólidos ( carbón vegetal y cenizas).
b) Procesos bioquímicos. Consiste en la transformación de la materia orgánica por acción de seres vivos como
bacterias y hongos
Fermentación alcohólica: Es la conversión de los hidratos de carbono de la biomasa en alcohol, por acción
de levaduras. Se obtiene etanol ( un bioalcohol) y CO2.El etanol, sólo o mezclado con gasolina ( gasohol)
actúa como combustible en motores.
Fermentación metánica. Es un proceso semejante al anterior pero llevado a cabo por bacterias. Se produce
biogas (formado por CH4 y CO2), cuyo uso es similar al gas natural. Esta fermentación se lleva a cabo en
aparatos denominados digestores; Merecen especial mención los digestores que tratan los lodos de las aguas
residuales en las estaciones depuradoras.
En España la energía obtenida de la biomasa es la energía renovable más consumida después de la hidráulica. Se utiliza
sobre todo para obtener energía térmica y en menor medida electricidad.
19
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
Actualmente, el consumo de energía procedente de la biomasa es proporcional al grado de pobreza de los países ( en los
países en vías de desarrollo se produce con biomasa un 90% de la energía, mientras que en los países desarrollados el
uso de biomasa supone un 3%).
USOS DE LA BIOMASA.
Utilización de la biomasa para producir calor. La energía obtenida por este proceso puede calentar
agua que se utiliza para producir energía o electricidad.
Obtención de gas pobre. Obtenido por gasificación,se ha utlizado para los motores de algunos
vehículos y producir electricidad.
El carbón vegetal. Obtenido por pirólisis. Se utiliza sobre todo en siderurgia.
Obtención de metanol. Obtenido por licuefacción. Se emplea como combustible.
Obtención de etanol. Producido por ferementación alcohólica se utiliza como disolvente y como
sustituto total o parcial de la gasolina en algunos motores.
Obtención de biogas. Obtenido por fermentación metánica y usado para calefacción, agua caliente y
motores.
BIODIÉSEL.
Es un combustible líquido obtenido a a partir de algunos lípidos( aceites vegetales usados u obtenidos de cultivos
vegetales como colza, palma y grasas de animales). El producto obtenido es muy similar al gasóleo obtenido del
petróleo (también llamado petrodiésel) y puede usarse en motores de diésel , aunque algunos motores requieren
modificaciones.
Ventajas del biodiésel frente al diésel.
o Es un combustible que no daña el medioambiente y se produce a partir de materias primas
renovables.
o No contiene prácticamente nada de azufre. Evita la emisiones de SOx (lluvia ácida o efecto
invernadero).
o Produce, durante su combustión menor cantidad de CO2 que el que las plantas absorben para su
crecimiento (ciclo cerrado de CO2). El dióxido de carbono CO2 que emite a la atmósfera el Biodiesel
durante la combustión es neutro, ya que es el mismo que captó la planta oleaginosa utilizada para
extraer el aceite durante su etapa de crecimiento. Con lo cual, la combustión de Biodiesel no contribuye
al efecto invernadero, es neutra y ayuda a cumplir el protocolo de Kyoto.
o No contiene ni benceno, ni otras sustancias aromáticas cancerígenas
o Es fácilmente biodegradable, y en caso de derrame y/o accidente, no pone en peligro ni el suelo ni las
aguas subterráneas.
Desventajas frente al diésel.
A bajas temperaturas puede empezar a solidificar y formar cristales, que pueden obstruir los conductos
del combustible. Los coches son difíciles de arrancar en climas fríos.
Por sus propiedades solventes, puede ablandar y degradar ciertos materiales, tales como el caucho
natural y la espuma de poliuretano. Es por esto que puede ser necesario cambiar algunas piezas
especialmente con vehículos antiguos.
Su combustión produce NOx y formaldehído que son cancerígenos.
Sus costos aún pueden ser más elevados que los del diesel de petróleo. Esto depende básicamente de la
fuente de aceite utilizado en su elaboración.
VENTAJAS E INCONVENIENTES.
a) Ventajas.
20
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
La utilización de residuos para producir energía supone una reducción importante de las basuras, y el
uso de residuos forestales y agrícolas , una reutilización y reciclaje de los mismos. La limpieza de los
bosques para obtener residuos forestales permitiería disminuir el riesgo de incendios.
Produce, durante su combustión menor cantidad de CO2 que el que las plantas absorben para su
crecimiento (ciclo cerrado de CO2). Con lo cual, la combustión de biomasa no contribuye al efecto
invernadero, es neutra y ayuda a cumplir el protocolo de Kyoto.
La utilización de biomasa como combustible no produce casi SO2, y por tanto no contribuye apenas al
incremento de la lluvia ácida.
El impacto ambiental en la producción de biocombustible es menor que el de las industrias
petroquímicas, nucleares y del carbón.
Favorece la independencia energética del exterior.
b) Inconvenientes.
La incineración de los RSU ( residuos sólidos urbanos) produce contaminates muy peligrosos , entre ellos
las diooxinas que producen cánceres y malformaciones en fetos.
El consumo de leña es el responsable, en gran medida, de la deforestación de muchas zonas del tercer
mundo.
La tala de bosques para crear cultivos energéticos, o la elección de especies no adecuadas
C) ENERGÍA DEL MAR.
Es la energía útil que se puede obtener de los procesos naturales que tienen lugar en el mar y que proceden de la energía
del sol y de la atracción gravitatoria que ejerce la Luna y el Sol sobre la superficie de la Tierra. Estos procesos son:
La energía mareomotriz
La energía óndica o de las olas.
Energía mareotérmica.
La aplicación principal de la energía del mar es la producción de electricidad.
a) Energía maeromotriz. Se llama así a la energía de las mareas. Las mareas son movimientos periódicos de
subida y bajada del nivel del agua producidos por la atracción combinada del Sol y la Luna. La diferencia entre
plamar y bajamar produce un movimiento horizontal del agua que puede ser aprovechado para producir
electricidad.
Para aprovechar esta energía se construye un dique que separa el estuario del mar. En pleamar, cuando está la
marea alta, se abren las compuertas del dique para que entre el agua, y luego se cierran. En bajamar, desciende
el nivel del mar, pero no el de la del dique, con lo que se establece una diferencia de altura entre las dos masas
de agua. Haciendo pasar entonces el agua más alta hacia el mar a través de una turbina, se produce energía
eléctrica, como en las centrales hidroeléctricas. A veces para obtener mayor rendimiento se colocan turbinas
también en las compuertas de llenado.
Este tipo de energía solo es aprovechable en lugares donde el disnivel entre mareas sea frecuentemente elevado
( más de cinco metros) y donde se puedan construir diques. Algunas de estas zonas es el Canal de la Mancha y
la cost Oriental de Norteamérica.
b) Energía óndica o producida por las olas. Esta forma es menos utilizada y está poco desarrollada. Consiste en
el aprovechamiento de las fuerzas de las olas para generar electricidad. Se cosntruyen unas cámaras en las
costas en las que al entrar las olas empujan en aire que hay en ellas y esto hace que se muevan unas turbinas que
generan electricidad. Actuamente se utiliza para iluminar boyas y se está desarrollando de forma experimental
en Santoña y en Hawai.
c) Energía mareomotérmica. Aprovecha la diferencia de teperatura entre las capas superficiales del mar y las
profundas para obtener electricidad.
Ventajas:
21
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
Es una energía, limpia, renovable, silenciosa y autóctona ( lo que evita la dependencia con el exterior).
Idónea para los lugares donde no lleganotras redes de energía.
Produce menor impacto ambiental que el ocasionado por centrales convencionales.
Inconvenientes:
Problemas ecológicos ocasionados por los diques de la energía mareomotriz.
Impacto visual de las construcciones.
Es una energía muy local y aprovechable sólo en las zonas muy concretas.
Alto costo de las instalaciones.
C) ENERGÍA GEOTÉRMICA.
Se llama así a la que se encuentra en el interior de la Tierra, en forma de calor, como resultado de la desintegración de
elementos radiactivos y del calor remanente que se originó en los primeros momentos de formación del planeta. Esta
energía se manifiesta en los volcanes, geíseres, fumarolas y aguas termales.
La energía térmica aunque se considera renovable por que la cantidad en la que se encuentra es enorme, no lo es a
escala regional, pues una vez agotada el agua en la zona o enfriada la roca tarda muchísicmo tiempo en recuperarse.
Dentro de la corteza hay zonas de mayor flujo calorífico denominadas áreas térmicas, pero para que sean explotables
es necesario que exista en el lugar de la explotación un fluido receptor (agua o vapor). Se llama campo térmico a un
área térmica en la que hay rocas permeables que pueden alojar estos fluidos.
La conversión de la energía geotérmica en electricidad en síntesis consiste en la utilización de un vapor generado en un
campo témico, que se hace pasar a través de una turbina que está conectada a un generador y produce electricidad.
Este vaporse enfría más tarde en un condesador transformándose en líquido que se vuelve a inyectar en el acuífero.
Hay dos tipos de campos térmicos o yacimientos geotérmicos:
a) Húmedos o hidrotérmicos.
Son aquellos que contienen agua de forma natural, almacenada en una roca permeable cerca de una fuente de calor. El
gradiente geotérmico hace que esta agua alcance su punto de ebullición a muy poca produndidad. Esta agua o vapor a
presión puede transportarse hasta centrales termoeléctrica que generan electricidad.
B)Secos o de roca caliente.
Que son capas de rocas impermeables que recubren el foco calorífico y que tienen temperaturas superiores a 300º C.
Para aprovechar el calor se perfora hasta ellos agua fría que calienta y se aprovecha posteriormente.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA.
A) Ventajas:
Es una fuente de energía autóctona que evita la dependencia del exterior.
c) Inconvenientes:
Emiten SH2, que en grandes concentraciones es letal.
Emite CO2 ( aumenta el efecto invernadero).
Pueden contaminar las aguas circundantes por sustacias como boro, arsénico, amoniaco.
Produce contaminación térmica de ríos y atmósfera.
No es una energía transportable, es muy local.
¿Dónde?
Los países con mayor producción son: EEUU, Filipinas, Italia, México y Japón. En España, las depresiones
béticas (Granada, Murcia y Almería), Madrid, la depresión catalana y sobre todo Canarias.
22
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
G) RECURSOS MINERALES. PETROGENÉTICOS Y ENERGÉTICOS DE
EXTREMADURA.Los principales recursos geológicos de la región son actualmente las rocas industriales, aunque hace unos años tuvo gran
importancia la extracción de minerales de estaño, wolframio, fosfatos y uranio.
A) MINERALES DE INTERÉS ECONÓMICO Los minerales extremeños se vienen explotando de la Edad de Bronce, con la extracción de estaño para la extracción de bronce.
La romanización supuso un incremento de la actividad minera; además de estaño, se explotaron diferentes metales (hierro,
plomo, oro,estaño y cobre), así como de rocas ornamentales, principalmente mármol,en la época romana.
A partir de esa época dicha actividad fue declinando hasta desaparecer.
El siglo XIX supuso una reactivación de la actividad minera, pero, a partir de esa época, dicha actividad fue declinando hasta
casi desaparecer.
En dicho siglo, Extremadura llegó a ser gran productora de plomo (zona de Azuaga-Berlanga, Castuera, en Badajoz, y
Plasenzuela, en Cáceres).
Se explotan minas de fosforita ( en Logrosán y Cáceres) . De gran importancia también han sido la obtención de fosfatos de
Aldea Moret (Cáceres)
De gran tradición ha sido el beneficio de estaño y wolframio a partir de sus minerales mena, la casiterita, la scheelita (CaWO)
respectivamente. Una de las explotaciones de estaño-wolframio de relevancia ha sido la mina "La Parrilla" (Almoharín,
Cáceres), cerrada en 1987.
y la extracción de minerales de hierro, fundamentalmente magnetita , concretamente en la zona definida por Jerez de los
Caballeros-Fregenal de la Sierra-Burguillos del Cerro (Badajoz), donde desde comienzos del siglo XX hasta la década de
los 70 se explotó un gran número de yacimientos.
El antimonio (obtenido a partir de la estibina, se ha explotado en numerosas minas, siendo la más importante la mina "San
Antonio" (Alburquerque), cerrada en 1986.
A par tir de los años 40 destaca la importancia de los minerales de uranio, explotándose en distintas minas("Los Ratones",
"Las Perdices" (Albalá) y "La Haba" (Badajoz)).
Éstas y otras explotaciones tradicionales han ido desapareciendo en los últimos decenios debido a cambios en las cotizaciones,
descubrimientos de nuevos yacimientos en el mundo, avances tecnológicos, etc. A partir de la segunda mitad del s. XX comenzaror
a cerrarse las explotaciones no quedando en la actualidad ninguna mina abierta de cierta entidad.
El yacimiento de Níquel del sur de Badajoz, es el único de importancia que puede llegar a explotarse en los próximos años.
2. ROCAS DE INTERÉS INDUSTRIAL:
En los últimos años han cobrado una gran importancia las canteras que explotan rocas industriales como granitos, pizarras, calizas y
en menor mediad mármoles.
Extremadura tiene su máximo exponente en el sector de las rocas ornamentales. Con respecto al resto del país Extremadura es la
región que más tipos de granitos produce entre los que destacan los granitos negros. Entre las rocas ornamentales en Extremadura.
Granitos: Sierra de Gata, Batolito central de Extremadura, con dos zonas activas. Garrovillas y Malpartida, Alburquerque,
Mérida y la Serena (Quintana) Olivenza, Zafra y Monesterio (Burguillos del Cerro).
Mármoles y calizas. Se explotan en el término de Halconera. Se utilizan como ornamentales y para la fabricación de cal y
cemento.
Pizarras ornamentales ( del Ladrillar ( Hurdes) y de Villar del rey. 23
TEMA 9- LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES.. CTMA. IES LLERENA. 2009/2010. 26 de febrero de 2010
Además en la actualidad Extremadura posee una importante actividad extractiva de áridos, principalmente de machaqueo.
24