Energía

Energías renovables y no renovables

Empecemos citando el teorema de la conservación de la energía: » La energía no se crea, ni se destruye; se transforma.» Partimos de este teorema para resaltar que la energía eléctrica, el calor y la luz de la cual gozamos en nuestros hogares, es producto de la transformación de insumos energéticos renovables y no renovables.

La siguiente imagen pone en evidencia dos jugadoras de Rugby que continuan moviéndose por inercia después de colisionar una contra la otra. La pregunta siguiente podría ser ¿Cuándo se detienen? Cuando lleguen al suelo y una fuerza externa (la fricción) actúe sobre ellas.

Energías renovables

Las energías renovables se caracterizan por tener una velocidad de regeneración mayor que la velocidad de extracción y ser de origen natural, además (Rodríguez, 2009) afirma que » Entre las principales ventajas de las energías renovables se destacan su naturaleza inagotable, renovable y su utilización libre de polución. En este orden de ideas, se aprovechan los recursos naturales como la luz solar, la energía mecánica de las corrientes de agua, la energía mecánica del aire, los residuos forestales como hojas secas y el estiércol para generar corriente eléctrica.

Las energías renovables son una buena alternativa para diminuir el impacto ambiental y satisfacer la demanda tecnológica e industrial que crece aceleradamente; crecimiento que pone en jaque el sistema eléctrico al no poder suplir dicha demanda. El cuidado del medio ambiente, se entiende como la capacidad que tenemos los seres humanos para generar la energía que necesitamos, sin poner en riesgo la perpetuación de nuestra especie y otras especies, pues dependemos de buenas condiciones de aire, agua y demás factores naturales para vivir y garantizar nuestra supervivencia (Cortés, 2017). Es por esta razón, que la intervención humana en los procesos de transformación de la energía, deben ser responsables y no pretender cambiar las necesidades fundamentales como especie, por necesidades artificiales que han sido creadas socialmente.

En este orden de ideas, vale la pena resaltar que la mayor fuente de energía en Colombia es renovable, pues la mayor cantidad de energía eléctrica producida viene de las hidroeléctricas, centrales de energía que transforman la energía mecánica de las corrientes de agua en energía eléctrica. A continuación se puede apreciar un modelo básico de una central hidroeléctrica :

Central hidroeléctrica

Otro aspecto tan importante como el anterior es que:

La generación de energía en Colombia es uno de los pilares de desarrollo económico; así lo señaló el estudio de competitividad global de energía 2012, realizado por el instituto Choiseul y Kpmg. Este estudio destaca el potencial que tiene la generación de energía eléctrica en el país y la cataloga como una de las más competitivas a nivel mundial, concluye que el sector eléctrico es de alta calidad, confiable y respetuoso con el medio ambiente. (Cortés, 2017,pp 7)

Central solar

Las centrales de energía solar aprovechan la lluvia de fotones, la luz o las ondas electromagnéticas para generar energía eléctrica. El procedimiento consiste en utilizar un sistema de paneles solares que absorben un porcentaje de la luz incidente, la cual en contacto con el material del panel, genera una diferencia de potencial y con ello el flujo de electrones o corriente eléctrica. Es importante resaltar que el porcentaje de aprovechamiento de la luz incidente es bajo, pues una gran parte de la luz es reflejada. A continuación se puede apreciar un modelo básico de una central solar :

Energía eólica

La energía eólica aprovecha la energía cinética de las corrientes de aire para transformarla en energía eléctrica. El procedimiento consiste en instalar un sistema de aerogeneradores que están compuestos por una hélice susceptible a la rotación del aire incidente, la cual permite la transformación de energía cinética del aire en energía rotacional y posteriormente en energía eléctrica. El proceso de transformación de la energía rotacional a eléctrica; es posible gracias a un embobinado que induce corriente eléctrica al girar dentro de un campo magnético.

Las centrales de energía solar aprovechan la lluvia de fotones, la luz o las ondas electromagnéticas para generar energía eléctrica. El procedimiento consiste en utilizar un sistema de paneles solares que absorben un porcentaje de la luz incidente, la cual en contacto con el material del panel, genera una diferencia de potencial y con ello el flujo de electrones o corriente eléctrica. Es importante resaltar que el porcentaje de aprovechamiento de la luz incidente es bajo, pues una gran parte de la luz es reflejada. A continuación se puede apreciar un modelo básico de una central solar :

Otros autores han afirmado que:

Países como México han tomado la decisión de incorporar energías renovables en su matriz energética, con proyectos de generación eólica. Gracias a sus condiciones ambientales, caracterizadas por la presencia de fuertes vientos cuya velocidad promedio anual fluctúa entre los 20 y 25 metros por segundo, se presenta como una de las regiones con mayor potencial generador de energía eólica en el mundo (Orozco, 2008). Con el fin de aprovechar el potencial energético eólico, México construyó el complejo eólico de Oaxaca que, considerado el más grande de América Latina, inició su operación en el año 2011, y lo conforman tres parques eólicos: Oaxaca II, Oaxaca III y Oaxaca IV. El complejo eólico de Oaxaca es uno de los proyectos más grandes de energía eólica del planeta, el cual contó con la participación del sector público y privado (Howe, Boyer, & Barrera, 2015).(Cortés, 2017,pp 6)

En la cita anterior puede apreciarse que la decisión de instalar una central de energía renovable está supeditada a las condiciones ambientales del país, y por ende cada territorio puede distinguirse en el uso que le da a sus recursos naturales para satisfacer sus necesidades energéticas. A continuación se puede apreciar un modelo básico de un sistema de aerogeneradores :

Central de biomasa

Las centrales de Biomasa aprovechan el material orgánico para generar energía eléctrica. Algunas técnicas utilizadas en la actualidad para transformar el material orgánico en combustible son : el astillado, el peletizado, el briquetado y el empacado (Martinez, 2009).

Astillado

El astillado consiste en triturar el material orgánico hasta convertirlo en fragmentos (Entre 2cm y 10 cm de longitud), la forma final del astillado puede ser plana o cilíndrica.

Peletizado

El peletizado consiste en compactar la materia orgánica como astillas y serrrines en cilindros que pueden oscilar entre (2 – 7 cm de longitud; 1,5 cm de amplitud). El proceso anterior se realiza mediante el uso de rodillos que prensan el material orgánico contra una matriz de agujeros. (Martinez, 2009).

Empacado

El empacado consiste en empaquetar cultivos herbáceos, en su mayoría cereales. Estas pacas son utilizadas para alimentar el ganado o utilizadas como combustible para generar calor, entre otros.(Martinez, 2009).

Briquetado

El briquetado consiste en compactar el material orgánico como (madera, cáscaras de arroz, paja, aserrín, etc.) a través de un proceso de prensado superior a los doscientos mega Pascales y un incremento en la temperatura que va desde los 100ºC a los 150Cº, de esta manera la lignina se plastifica y posibilita la compactación de la materia orgánica. (Martinez, 2009)

Por otra parte

La combustión se basa en la transformación de la energía intrínseca de la materia para la generación de energía térmica a través de la oxidación total del combustible con un agente oxídante (oxígeno contenido en el aire). Las principales reacciones de oxidación dadas en la combustión son las siguientes:

En la reacción de oxidación de la biomasa, la energía intrínseca de la materia es transmitida a los gases y partículas generados en forma de energía térmica. La cantidad de energía producida en la combustión varía en función de la composición y propiedades físicas del combustible, y se ve reducida proporcionalmente al grado de humedad. (Martinez, 2009, pp 96).

Central de geotérmica

Las centrales geotérmicas aprovechan la energía calórica del núcleo de la tierra para transformarla en energía eléctrica. Un sistema geotérmico ideal, consiste en una intrusión magmática que transfiere calor a través de la conducción a un manto de roca impermeable, el cual calienta un reservorio de agua subterrránea aislada por una cubierta impermeable de tierra que impide el flujo de calor hacia el ambiente. Cuando este fluido logra escapar a la superficie, se generan pozos de agua termales. A continuación se puede apreciar un modelo básico de un sistema de aerogeneradores :

Ventajas y desventajas de las energías renovables

• La agencia internacional de Energía, en 2019 determinó como ventajas :
• Los procesos de transformación de la energía no emiten gases de efecto invernadero.
• Forman un sistema energético sostenible.
• Reducen la dependencia energética de combustibles fósiles.
• Son económicamente competitivas.
• Crea riqueza y empleo localmente.

Algunas desventajas

• Algunas fuentes de energía son intermitentes, como la proveniente de la luz solar y el viento.
•Algunas fuentes de energía renovables requieren grandes instalaciones que afectan ecosistemas y paisajes. Por ejemplo, las hidroeléctricas requieren de la construcción de embalses que inundan grandes valles, y l•os aerogeneradores producen ruido y vibraciones.
• Los aerogeneradores pueden afectar las costumbres de las aves y atentar contra su vida al colisionar contra sus hélices.
• La sombra de los aerogeneradores pueden afectar a los habitantes que están en los alrededores, en consecuencia que el movimiento de las hélices impide la incidencia continua de los rayos de sol y se genera un fenómeno de intermitencia.
•; No están disponibles en todo el territorio.

Energías no renovables

Las energías no renovables se caracterizan por ser una fuente de energía limitada, donde la velocidad de extracción excede la velocidad de regeneración. Además de lo anterior, los procesos de transformación de energía producen grandes cantidades de polución y con ello la contaminación de nuestro medio ambiente. Algunas fuentes de energía no renovable son:

Combustible fósil

El combustible fósil es el producto de la exposición de la materia orgánica a la ausencia de oxígeno, altas presiones, temperaturas y a millones de años. Son combustibles fósiles el petróleo, el carbón, el gas natural y licuado del petróleo.

Energía nuclear

La energía nuclear o atómica es el resultado del proceso de fisión nuclear del uranio, cuando el núcleo se divide, se libera una gran cantidad de energía en términos de radiación y calor que es aprovechada para generar corriente eléctrica o energía termonuclear. (Font, 2020)

Actividad Nº 1 4

Aprendizaje esperado

• Identifico recursos renovables y no renovable y algunos mecanismos de transformación de energía eléctrica.

Actividad Nº 2

Aprendizaje esperado

• Comprender algunas implicaciones ambientales y energéticas en el uso de fuentes de energía no renovable.

• Comprender algunas limitaciones frente al uso de fuentes de energía renovable y no renovable.

Bibliografía

•Cortés, S. (2017). Energías renovables en Colombia: una aproximación desde la economía. Revista de ciencias estratégicas (38), 378.
•Font, E. (2020). Energías renovables y no renovables Ventajas y desventajas de ambos tipos de energía. Biblioteca del congreso nacional de chile. Asesoría técnica parlamentaria (1980).
•Martinéz, S. (2009). Evaluación de la biomasa como recurso energético renovable en Cataluña. Revista de ciencias estratégicas[ Tesis doctoral, Universitat de Girona]
•Rodriguez, H. (2009). Development of Solar Energy in Colombia and its Prospects. Revista de Ingeniería. Universidad de los Andes.