conservación de la energía
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Unidad Educativa Técnico Salesiano
Cuenca-Ecuador
Asignatura: Física III
Fecha: 27/09/2012
Tema: Energías Renovables
Estudiante: Jorge Rivera
Curso: Tercero de Bachillerato
Paralelo: “D”
Año Lectivo:
2012-2013
Conservación de la Energía
La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica que es el estudio en el que encontraremos que la energía pude transformarse en una energía interna del sistema, esto afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado permanece invariable con el tiempo. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo puede transformarse de una forma a otra. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
Desde un punto de vista universal, podemos decir que la energía total del universo es constante. Si una parte del universo gana energía en alguna forma, otra parte debe perder una cantidad igual de energía. No se ha encontrado ninguna violación a este principio.
(E = mgh)
Ejemplo:
El ciclo del agua es uno de los mejores ejemplos de transformación de energía. El agua en los mares es evaporada por la energía calórica que entrega el sol. El agua evaporada sube y viaja en forma de vapor de agua, forma nubes y luego precipita a tierra, nutriendo a todos los seres vivos. Si precipita en las alturas, sus cursos pueden ser retenidos en embalses, usándose para mover turbinas: el agua tiene energía potencial que es transformada en energía calórica.
Energías Renovables
Las energías renovables son aquellas fuentes energéticas con menor efecto ambiental o fundamentalmente por su posibilidad de renovación.
El consumo de energía es uno de los factores más importantes en este siglo XXI. El concepto de "crisis energética" aparece cuando las fuentes de energía se agotan. Puesto que las fuentes de energía fósil y nuclear son limitadas, es inevitable que en un determinado momento la demanda no pueda ser abastecida y todo el sistema colapse, en este entorno nacen las energías alternativas.
Las energías actuales tales como el petróleo, gas natural o carbón acarrea producen una continua contaminación.
La producción de energías limpias, alternativas y renovables no es por tanto una cultura o un intento de mejorar el medio ambiente, sino una necesidad a la que el ser humano se va a
ver abocado, independientemente de nuestra opinión, gustos o creencias.
Las energías renovables podrían solucionar muchos de los problemas ambientales, como el cambio climático, los residuos radiactivos, las lluvias ácidas y la contaminación atmosférica. Las energías renovables podrían cubrir un tercio del consumo de electricidad y reducir las emisiones de dióxido de carbono en un 20% para el año 2005.
Pero para ello es necesario invertir unos 90000 millones de pesetas anuales, de los que 20000 serían
fondos públicos.
Energía Eólica
Energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por
efecto de las corrientes de aire, y que es transmutada en otras formas útiles para las
actividades humanas. La energía
del sol (energía solar), ya que son
los cambios de presiones y de
temperaturas en la atmósfera los
que hacen que el aire se ponga en
movimiento, provocando el viento,
que los aerogeneradores
aprovechan para producir energía eléctrica a través del movimiento de sus palas.
La energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica
mediante aerogeneradores. A finales de 2011, la capacidad mundial de los generadores
eólicos fue de 238 gigas vatios.
La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las
emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de
combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo
de energía verde. Su principal inconveniente es la
intermitencia del viento.
Se utiliza en zonas donde sopla mucho viento, se suelen instalar centrales o parques eólicos, con muchos aerogeneradores para dar energía eléctrica al pueblo.
Funcionamiento
El viento procede a mover las palas esto genera un movimiento que va hacia un multiplicador que aumenta la velocidad de giro, esto va conectado hacia un eje motriz de alta velocidad que hace girar el rotor del generador, mientras que el generador produce la corriente eléctrica.
Ventajas:
Es un tipo de energía renovable. Es una energía limpia ya que no produce residuos contaminantes. Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje.
Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año. Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite
la auto-alimentación de viviendas. Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más fuerte.
Desventajas:
Para evacuar la electricidad producida por cada parque eólico significa poner cables 4 veces más gruesos, y a menudo torres más altas, para acomodar correctamente los picos de viento.
Además de la evidente necesidad de una velocidad mínima en el viento para poder mover las aspas, existe también una limitación superior, es obligatorio desconectar ese circuito de la red o cambiar la inclinación de las aspas para que dejen de girar.
Energía Eólica en el Ecuador
Enero, del 2001, el Buque Tanque Jessica encalla en la bahía Naufragio frente a las costas de la isla San Cristóbal en Galápagos, derramando cerca de 145.000 galones de combustibles, diesel y bunker; causando la peor catástrofe ecológica de la historia del archipiélago.
Este accidente alertó sobre la necesidad urgente de emprender acciones para reemplazar la utilización de combustibles fósiles, por fuentes de energía más limpias.
Los potenciales derrames y la contaminación ambiental que la quema de diesel genera, impulsaron a que hace 6 años, con la participación del grupo E8, el estado
ecuatoriano y las Naciones Unidas; proyecten la instalación de turbinas de energía eólica, las cuales aprovechan las corrientes de viento para generar electricidad.
La operación logística y de construcción fue de grandes proporciones, se debieron traer los equipos desde España y luego movilizarlos en una barcaza hasta la isla San Cristóbal. Luego vino el traslado de las enormes torres y el resto de equipos hasta
el sitio definitivo de instalación. Se inició la construcción, muchas veces, bajo condiciones climáticas extremas. Al final, las torres de 50 metros de alto y con aspas de 30 mts, quedaron listas para las pruebas. Son tan altas estas torres y sus aspas, que equivalen a un edificio de 26 pisos.
Durante los estudios de definición del sitio más adecuado para la instalación de las torres y las turbinas, se detectó, que el cerro San Joaquín, en el cual inicialmente se iban a instalar, existe una colonia de anidación del Petrel de Galápagos. Por esta razón, la instalación de las turbinas se cambió hacia el cerro El Tropezón.
Marcela Aguiñaga, Ministra de Ambiente, dice: “Bueno lo que básicamente ha hecho el Ministerio de Ambiente, a través del Parque Nacional Galápagos, es realizar los estudios técnicos del área donde pudo establecerse el proyecto, si no se hubieran dado los informes técnicos correspondientes, hubiese impactado evidentemente a esta población de aves”.
Luis Veintimilla, Gerente del Proyecto Eólica San Cristóbal, dice “Con nuestro programa estamos disminuyendo más del 50 % la generación actual de diesel, es decir ahorramos el 50% la posibilidad de que haya derrames de combustibles”.
Estas iniciativas de proyectos que reducen la utilización de combustibles fósiles para la generación de electricidad, son un paso importante para garantizar un planeta saludable para las futuras generaciones.
ENERGÍA SOLAR
La energía solar es la energía obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol.
La radiación solar que alcanza la Tierra puede aprovecharse por medio de captadores que mediante diferentes tecnologías (células fotovoltaicas, helióstatos, colectores térmicos) pueden transformarla en energía eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías renovables o energías limpias.
Los rayos de luz solar nos transmiten una pequeñísima parte de la energía que continuamente se está produciendo en el Sol, por las reacciones nucleares que tienen lugar en su interior.
La energía solar se convierte en electricidad en los paneles o placas solares, que están formados por finas láminas de materiales especiales. En algunas casas, los podemos ver en el tejado, dando servicio para la calefacción o para el agua caliente de la casa.
La energía solar puede ser perfectamente complementada con otras energías convencionales, para evitar la necesidad de grandes y costosos sistemas de acumulación. Así, un edificio bien aislado puede disponer de agua caliente y calefacción solares, con el apoyo de un sistema convencional a gas o eléctrico que únicamente funcionaría en los periodos sin sol. El coste de la energía convencional sería sólo una fracción del que alcanzaría sin la existencia de la instalación solar.
Funcionamiento y componentes del panel solar
La estructura de los paneles solares está compuesta por: un generador solar, un acumulador, un regulador de carga y un inversor (opcional); el primero es un conjunto de células solares fotovoltaicas que captan la radiación luminosa procedente del sol para luego transformarla en corriente continua a baja tensión.
Los acumuladores son los que almacenan la energía producida por el generador y nos da la posibilidad de utilizar dicha energía almacenada en los días en donde existe una radiación muy bajo o directamente no se hace presente el sol. El regulador de carga, como su nombre lo indica, se encarga de evitar que se produzcan sobrecargas o descargas excesivas en el acumulador, si esto ocurriese se producirían daños irreversibles; otra de sus particularidades es asegurar de que el
sistema trabaje siempre en el punto de máxima eficiencia.
El inversor, es de uso opcional, transforma la corriente continua de 12 ó 14 V que se encuentra en el acumulador, en una corriente alterna de 230 V. Las estructuras de los paneles solares están preparadas para cumplir todas las funciones relacionadas con la energía solar, es por esto que es posible utilizarlos para alimentar sistemas de calefacción o de agua de uso doméstico.
Ventajas de la energía solar
Los paneles solares producen una energía renovable y ecológica.
Su instalación es rápida y con poca obra.
La inversión inicial se amortiza en cuestión de escasos años y tendrá energía eléctrica gratuita.
La energía solar fotovoltaica facilita tener corriente eléctrica en zonas recónditas o alejadas de las líneas eléctricas.
Desventajas de la energía solar
La fabricación de las células fotovoltaicas aún depende de energías no renovables, así que en ese aspecto sí afectan negativamente al medioambiente.
La inversión es un poco cara todavía debido a lo relativamente reciente que es el aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica y aún hay poca demanda, de haber más se abaratarían los precios considerablemente.
Quizás la desventaja más incómoda en zonas poco soleadas es que en temporadas de muchas nubes hay que racionar un poco el consumo de la energía.
También tiene la desventaja de que los paneles solares son poco estéticos.
Energía Solar en el Ecuador
El Vicepresidente de la República, Lenín Moreno, mantuvo una reunión con el Príncipe de Sajonia, Alexander von Sachsen, así como con el embajador de Alemania, Peter Linder, con el fin de revisar la propuesta de instalar un parque solar en Ecuador, con tecnología de punta.
Prinz Von Sachsen expresó al Segundo Mandatario la importancia de impulsar un proyecto que permita la generación de energía eléctrica con células fotovoltaicas, con el fin de preservar el medio ambiente. “Pensamos que el Ecuador es uno de los países más idóneos para poner esta tecnología”, dijo, pues, explicó, existen sitios que reciben de manera permanente luz solar.
Precisó además que la energía fotovoltaica “la más avanzada en el mundo”, supondría un ahorro importante para el país, que importaría menos diesel, combustible que actualmente
utiliza para generar electricidad termo, que es más costosa y contamina.
El Segundo Mandatario, por su parte, expresó que la propuesta debe ser presentada con detalle al Ministro de Electricidad y Energía Renovable, Esteban Albornoz, así como a la Ministra Coordinadora de la Producción, Natalie Cely.
Tras la cita, el embajador Peter Linder destacó el buen momento por el que pasan las relaciones
entre Ecuador y Alemania. “Hemos hablado de posibilidades de proyectos, producción alternativa de energía muy moderna y eso es parte de las relaciones entre países amigos”, acotó.
Energía renovable Biomasa
La biomasa es la energía solar convertida en un conjunto de recursos forestales, plantas terrestres y acuáticas, y de residuos y subproductos agrícolas, ganaderos, urbanos e industriales.
Se considera por biomasa a todo el conjunto de elementos vivos que componen un espacio geográfico y que actúan en combinación de muchas maneras diversas afectándolo tanto
positiva como negativamente. También puede ser entendida en términos ecológicos y sustentables ya que se define al mismo tiempo como una materia viva que se puede transformar en un importante recurso energético no contaminante y mucho menos nocivo para el planeta que otras energías tales como el petróleo.
Esta fuente energética puede ser aprovechada mediante su combustión directa a través de su transformación en biogás, bioalcohol, etc.
Los métodos de conversión de la biomasa en combustible pueden agruparse en dos tipos: conversión bioquímica y conversión termoquímica. De la primera, se puede obtener el etanol y metano mediante la fermentación alcohólica y digestión anaerobia. De la segunda, se puede obtener gas pobre, carbón y jugos piroleñosos mediante gasificación y pirolisis.
Tipos de Biomasa.
Biomasa natural
Es la que se produce en la naturaleza sin la intervención humana.
Biomasa residual
Que es la que genera cualquier actividad humana, principalmente en los procesos agrícolas, ganaderos y los del propio hombre, tal como, basuras y aguas residuales.
Biomasa producida
Que es la cultivada con el propósito de obtener biomasa transformable en combustible, en vez de producir alimentos, como la caña de azúcar en Brasil, orientada a la producción de etanol para carburante.
Funcionamiento de centrales de biomasa
1. La biomasa recogida se prepara para transformarla en combustible líquido.2. Este combustible se quema y se calienta agua.3. Se produce vapor a alta presión que mueve la turbina y esta a su vez mueve el
generador que producirá energía eléctrica.4. La energía eléctrica producida es transportada por el tendido eléctrica.5. El calor producido por el vapor se transmite en forma de agua caliente
La biomasa en el Ecuador
El sector energético ecuatoriano tiene una participación mayoritaria estatal, si bien se encuentra en discusión un proyecto de ley que permitiría aumentar el componente privado. El sector energético proporciona al Estado cerca del 50% de los ingresos presupuestarios.
Consumo de energía por fuentes
Los derivados de petróleo aportaron con el 71% del requerimiento energético del país. El resto lo suministró principalmente la biomasa con el 20% y la electricidad con el 9%. Esta distribución se ha mantenido estable las últimas dos décadas. Debe notarse que la
biomasa está representada en el Ecuador principalmente por el uso de leña a nivel doméstico rural, así como bagazo en la industria azucarera. Por otro lado, debe indicarse que la leña ha sido desplazada consistentemente por la penetración del GLP de uso doméstico; así en 1977, leña y GLP representaban 31,5 y 1% respectivamente del requerimiento del país, mientras que en 1994 fue de 16 y 9,5% respectivamente.
Oferta de energía
La proporción de biomasa (leña más residuos vegetales) fluctúa entre 5 y 6% del total de las fuentes primarias de energía. El componente leña, usado en nivel doméstico, desciende gradualmente, mientras que el bagazo aumenta lentamente con el tiempo.
Conclusiones y Recomendaciones
Los tipos de energías renovables existentes han ayudado al medio ambiente.
Con las energías renovables se ha mermado el uso de petróleo y gases.etc.
Las energías renovables también traen inconvenientes como es el caso de la eólica las palas al moverse generan un excesivo ruido, además no se puede utilizar en todas partes, también en la solar se deben de poner grandes baterías que almacenen esa energía, además esa baterías se deben de cambiar durante un periodo de vida controlado.
La energía nunca se crea ni se destruye solo la energía se transforma.
Se debe a ser un estudio para poder poner las plantas o centrales de las energías renovables ya que cada una necesita de ciertos factores.
La implementación de estas energías es costosa y además se debe de administrar una capacitación al personal que llevara al cabo esto.
Bibliografía
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