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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE CHOTA “Un Sueño hecho Realidad” ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA FORESTAL Y AMBIENTAL

TEMA: ENERGIAS DEL FUTURO AUTORES: Cercado Delgado Jose Roy Estela Vasquez Jeiso Guevara Coronel Herlen Alexander Rojas Coronel Ronal

FACULTAD Y ESCUELA PROFESIONAL: Ing. Forestal y Ambiental

CICLO: VI

CHOTA 2018

I.

Introducción. Las energías futuristas es una buena opción para remplazar a las energías provenientes de los recursos fósiles que cada día se están agotándose, las formas en la que producimos y usamos las energía en estos día no es sostenible muestran las principales fuentes que se basa principalmente en el uso de combustibles fósiles: petróleo, carbón y gas, que cada día se están agotando a un ritmo rápido, también son los principales contribuyentes al cambio climático, y la carrera por los últimos recursos fósiles “baratos” las cual es un gran contaminante para el ambiente natural tales como casos de derrame de petróleo y emisiones de gases en las refinerías de diferentes empresas. En el desarrollo, la desertificación regional y local es causada por el agotamiento de los recursos como la leña y otras fuentes de biomasa a menudo usadas de manera muy ineficiente, lo cual ocasiona contaminación y por la disminución de este recurso mueren cada día millones de personas de millones de personas cada año. Esta era una de las fuentes de energía renovable sostenible es la única manera en la cual podemos garantizar energía para todas las personas y evitar una catástrofe ambiental. En los últimos 150 años han sido testigos de un aumento en el consumo de energía por parte de las sociedades humanas en todo el mundo. En las últimas décadas, se ha hecho evidente la insostenibilidad del suministro y la seguridad energética, tanto en el corto como en el largo plazo. El debate público actual en torno a la evolución de nuestro sistema energético puede ser caracterizado como limitado por nuestra confianza en los sistemas existentes y nuestra desconfianza en las alternativas de las energías renovables.

II.

Resumen

En el presente documento se describirá las principales fuentes de energía renovable que están en estudios y algunas están en desarrollo y otras que fueron ocultadas por las grandes empresas del petróleo y algunos por intereses personales, pero se posee grandes visiones para ello ya que ofrece innumerables beneficios no solo a nivel económico sino también a nivel ambiental puesto que los gastos de implementación y mantenimiento se reducen a niveles bajo, y ofrece un funcionamiento de 24 horas durante los 365 días del año, con esto podemos decir que

nos referimos a las energías que se vienen

descubriendo o mejorando para generar energía eléctrica, la cual no depende de factores de la naturaleza que impidan su correcto funcionamiento durante el transcurso del tiempo.

III.

MARCO TEÓRICO 1. DATOS ENCONTRADOS CON RELACIÓN A LAS ENERGÍAS DEL FUTURO.  Para el año 2050, podríamos obtener toda la energía necesaria de fuentes renovables.  Según Naciones Unidas, dos millones de personas no tienen acceso a ninguna fuente de energía

comercial.

 La leña proporciona el 20% de toda la energía en Asia y América Latina, y el 50% de la de África.  Japón logra transmitir energía del espacio hacia la tierra.  Si todas las personar consumieran petróleo al mismo ritmo de los habitantes de Japón, china, estados unidos el petróleo se acabaría en unos 10 años.  El gran colisionado de drones tiene como meta cubrir todas las demandas de energías a nivel mundial.  Con 1,000,000 de turbinas de viento adicionales en tierra y 100,000 turbinas de viento mar adentro, se cubriría un cuarto de las necesidades de electricidad globales para el 2050.  Chile pretende combinar las energías solares con la energía hidráulica para abastecer si demanda de electricidad.  Si pudiésemos aprovechar el 0.1% de la energía del océano, podríamos resolver las necesidades energéticas de 15 mil millones de personas.  El uso de celdas modernas de combustible en la industria transportista puede reducir 20–40% la emisión de gas de efecto invernadero.  Más de 2,700 millones de personas dependen de la bioenergía tradicional (principalmente madera, residuos de cosechas y estiércol) como su principal fuente de combustible de cocción y calefacción.  Físicos Rusos tienen objetivo construir la famosa torre de tesla para proveer energía sin presencia de cableados.  Con base en los escenarios sobre cambio climático para el 2050, predecimos que entre 15-37% de las especies en nuestras regiones estarán en camino a la

extinción. 2.11 Energías presentes en esta última década. a)

Combustibles fósiles.  Carbón.  Gas natural  Petróleo

b) Hidrocarburos  Arenas asfálticas  Pizarras bituminosas c) Nuclear  Uranio. A. ENERGÍA SOLAR. El sol es una de las fuentes fundamental de energía la cual es emitida a diversas frecuencias de ondas y es una fuente renovable que se obtiene a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol la radiación solar que logra alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano desde los tiempos desde que el humano tuvo uso de razón mediante diferentes tecnologías que han ido avanzando y perfeccionándose Hoy en día, el calor y la luz del Sol puede aprovecharse por medio de diversos captadores como células fotoeléctricas, heliostatos o colectores solares, pudiendo transformarse en energía eléctrica o térmica, es una de las llamadas energías renovables o energías limpias, que ayudara a resolver algunos de los problemas más urgentes que afronta la humanidad estas frecuencias de ondas llegan a las celdas fotovoltaicas para luego producir corriente eléctrica.

B. ENERGÍA EÓLICA.

La energía eólica utiliza la fuerza del viento para producir electricidad, es decir la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, no contamina, es inagotable y reduce el uso de combustibles fósiles, muy respetuosa con el medio ambiente, se ha posicionado como uno de los métodos más extendidos y productivos para obtener energía eléctrica a nivel mundial. China, Estados Unidos, Alemania, India y España son los países que más aprovechan la fuerza del viento para producir electricidad, según los datos del Consejo Mundial de Energía Eólica (GWEC). En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir electricidad mediante aerogeneradores conectados a las grandes redes de distribución de energía eléctrica. Los parques eólicos construidos en tierra suponen una fuente de energía cada vez más barata y competitiva, e incluso más barata en muchas regiones que otras fuentes de energía convencionales. Pequeñas instalaciones eólicas pueden, por ejemplo, proporcionar electricidad en regiones remotas y aisladas que no tienen acceso a la red eléctrica, al igual que la energía solar fotovoltaica. Las compañías eléctricas distribuidoras adquieren cada vez en mayor medida el excedente de electricidad producido por pequeñas instalaciones eólicas domésticas.

C.

ENERGÍA

DE

LA

Las fuentes de la energía que se obtiene de todo tipo de materia orgánica, tanto de origen vegetal como animal, que puede servir como combustible, se puede aplicar en la obtención de energía para sustituir a los combustibles fósiles como él (petróleo) La biomasa podría proporcionar energías sustitutivas a los combustibles fósiles, gracias a agro combustibles líquidos (como el biodiesel o el bioetanol), gaseosos (gas metano) o

sólidos (leña), pero todo depende de que no se emplee más biomasa que la producción neta del ecosistema explotado, de que no se incurra en otros consumos de combustibles en los procesos de transformación, y de que la utilidad energética sea la más oportuna frente a otros usos posibles pero hay un problema muy latente Cuando se combustiona, la biomasa libera CO2 a la atmósfera, el mismo CO2 que absorbió de ella durante su crecimiento, si se trata de materia orgánica vegetal, o que absorbieron las plantas que ingirió, si se trata de materia orgánica animal si se consume de manera sostenible, el ciclo se cierra y el nivel de CO2 a la atmósfera se mantiene constante, de forma que su utilización no contribuye a generar el cambio climático.

D. ENERGÍA GEOTÉRMICA. La energía geotérmica es una energía renovable que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor natural del interior de la tierra que se transmite a través de los cuerpos de roca caliente y también mediante fuentes termales y algunos lugares mediante las erupciones volcánicas o reservorios por conducción y convección, donde se suscitan procesos de interacción de fluidos y rocas, dando origen a los sistemas geotérmicos. El interior de la Tierra está caliente y la temperatura aumenta cada metro por el gradiente de temperatura. Las capas profundas están a temperaturas elevadas y, a menudo, a esa profundidad hay capas freáticas en las que se calienta el agua: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones en la superficie, como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para baños desde la antigüedad. Actualmente, el progreso en los métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en

numerosos

lugares del mundo.

E. ENERGÍA MAREOMOTRIZ La energía mareomotriz se produce gracias al movimiento generado por las mareas, esta energía es aprovechada por turbinas, las cuales a su vez mueven la mecánica de un alternador que genera energía eléctrica, finalmente este último está el conectado con una central en tierra que distribuye la energía hacia la comunidad y las industrias. Al no consumir elementos fósiles ni tampoco producir gases que ayudan al efecto invernadero. Se le considera una energía limpia y renovable dentro de sus ventajas el ser predecible y tener un suministro seguro con potencial que no varía de forma trascendental anualmente, solo se limita a los ciclos de marea y corrientes es un tipo de energía renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una implementación notable de este tipo de energía.

F. ENERGÍA HIDRÁULICA Energía hidráulica, energía hídrica es aquella que se obtiene del aprovechamiento de la energía cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas para así ser

convertida en energía eléctrica. Se puede transformar a muy diferentes escalas. Existen, desde hace siglos, pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río, con una pequeña represa, mueve una rueda de palas y genera un movimiento aplicado, a los molinos rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas de represas que es una fuente renovable para la producción de energía limpia. Es generalmente considerada un tipo de energía renovable puesto que no emite productos contaminantes. Sin embargo, produce un gran impacto ambiental debido a la construcción de las presas, que inundan grandes superficies de terreno y modifican el caudal del río y la calidad del agua.

2. ENERGÍAS DEL FUTURO. La raza humana está, en consecuencia, lista para voltear a las energías renovables en este nuevo contexto, particularmente debido a que una gran parte del crecimiento en la demanda de energía provendrá de los países en desarrollo. Debido a la nueva infraestructura que se está instalando en estos países, y a que las opciones económicas puestas en práctica permiten elegir un uso mayor de las energías renovables, se necesita una discusión seria y a fondo para evaluar las oportunidades que existen en el futuro, a fin de lograr una transición hacia nuevas fuentes de energía. 2.12

EFICIENCIA ENERGÉTICA.

La Eficiencia Energética (EE) se puede definir como el conjunto de acciones o medidas que permiten optimizar la energía destinada a producir un bien y/o servicio. Esto se puede lograr a través de la implementación de diversas medidas e inversiones a nivel de:  Tecnología: diseñando de dispositivos para que se pueda aprovechar al máximo las energías  Gestión: optimizando los recursos siempre escasos, para producir el mismo producto, de igual o mejor calidad, pero a un costo energético menor.

 Hábitos culturales en la comunidad: asumiendo como propio el desafío de usar eficientemente la energía, adoptando medidas tan simples como apagar las luces que no se estén ocupando. 2.13

CONSUMO CONSIENTE DE LA ENERGÍA.

Reducir el consumo energético domiciliario contribuye a un ahorro para la economía del hogar y a su vez permite disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, principal causa del cambio climático. Sin embargo, lo anterior no representa una medida de eficiencia energética, ya que solo apunta a consumir menos energía haciendo uso de los mismos dispositivos, sino que más bien permite vislumbrar iniciativas sobre la importancia del uso consiente de la energía. Uso adecuado de la energía eléctrica Acción de ahorro

Ahorro de energía (aprox)

Cambiar luminaria con ampolletas tipo LED 90% Utilizar lavadora a carga completa y con bajo índices de consumo energético 40-70% Utilizar refrigerador de bajo consumo energético 45-80% Usar horno de gas en vez de eléctrico60-70% Cocina de gas en vez de eléctrica 50-90% 2.14

EL FUTURO DE LAS ENERGÍAS.

Esto es un proyecto que tienen en meta todos los países a nivel mundial abastecerse principalmente de energías renovables y que tengan impactos en el ambiente, por lo cual está buscándose una fuente que sea 100% fiable. 1) LOS 10 RECOMENDACIONES PARA UN FUTURO CON 100% DE ENERGÍAS RENOVABLES. a. ENERGÍA LIMPIA: Promover sólo los productos más eficientes. Desarrollar nuevas y existentes fuentes de energía renovable para proporcionar suficiente energía limpia a todas las personas rumbo al año 2050. b. REDES ELÉCTRICAS: Compartir e intercambiar energía limpia a través de redes y el comercio de electricidad, haciendo el mejor uso de los recursos de energía sostenible en diferentes áreas. c. ACCESO: Poner fin a la pobreza energética, proporcionando electricidad limpia y promoviendo prácticas sostenibles. Como por ejemplo estufas eficientes a todas las personas en países en desarrollo. d. INVERSIÓN: Invertir en energías renovables, energía limpia, productos y edificios eficientes.

e. ALIMENTOS: Frenar el desperdicio de alimentos. Elegir alimentos suministrados en forma eficiente y sostenible, y así liberar espacio de terreno para el funcionamiento de la naturaleza, la reconversión a bosques y la generación responsable de biocombustibles. Toda persona en el mundo tiene el mismo derecho a un consumo saludable de proteína en su dieta. Para que eso ocurra, los países más ricos tienen que comer menos carne. f. MATERIALES: Reducir, reutilizar y reciclar, son acciones necesarias para minimizar el desperdicio y ahorrar energía. Desarrollar materiales duraderos y evitar el consumo de las cosas que no necesitamos. g. TRANSPORTE: Proporcionar incentivos para fomentar un mayor uso del transporte público y reducir las distancias entre las personas y las mercancías. Promover la electrificación vehicular siempre que sea posible y apoyar la investigación sobre la conversión a hidrógeno y otros combustibles alternativos para el transporte marítimo y la aviación. h. TECNOLOGÍA: Desarrollar planes de acción a nivel nacional, bilateral y multilateral para promover la investigación y desarrollo en materia de eficiencia energética y energías renovables. i. SOSTENIBILIDAD: Desarrollar y aplicar estrictos criterios de sostenibilidad que aseguren la compatibilidad de la energía renovable con el ambiente y los objetivos de desarrollo. j. ACUERDOS: Apoyar acuerdos ambiciosos en materia de clima y energía, para fortalecer y crear capacidades, así como promover la cooperación global en esfuerzos de energía renovable y eficiencia energética. 2) 100% DE ENERGÍA RENOVABLE PARA EL 2050 WWF tiene la visión de un mundo cuya electricidad provenga al 100% de fuentes de energía renovable para el 2050. Sin esta transición, es muy probable que el mundo no pueda evitar la escalada de impactos negativos del cambio climático. Pero es posible conseguir un suministro del 100% de energía renovable para todos los habitantes del Planeta para el año 2050, WWF solicitó la experiencia de la firma de consultoría energética Ecofys para dar una respuesta a esta pregunta. Ecofys ha producido un escenario, en el cual demuestra la posibilidad técnica de alcanzar casi el 100% de energías renovables dentro de las próximas cuatro décadas. Los ambiciosos resultados de este escenario, junto con todos los supuestos, oportunidades, datos detallados y fuentes, se presentan en la Parte 2 del presente

informe el escenario de Ecofys plantea un conjunto de importantes temas y desafíos el Informe de la Energía Renovable investiga las opciones políticas, económicas, ambientales y sociales más críticas, exhortando a un debate más detallado. ¿Cómo satisfaremos los requerimientos del mundo en energía, alimentos, fibras, agua y otros, sin enfrentarnos a problemas tan grandes como: demandas conflictivas por la disponibilidad y uso de tierra y agua; el consumo insostenible de materias primas; los residuos nucleares; y las mezclas regionalmente apropiadas de energía? El mundo necesita considerar seriamente lo que será necesario para la transición a un futuro de energía renovable y sostenible. Tenemos que encontrar soluciones a los dilemas planteados en este informe. Es nuestra responsabilidad resolver las necesidades de energía de las generaciones actuales y futuras, esto, es hoy, una de las tareas políticas más importantes, desafiantes y urgentes. La ecónoma del hidrógeno es una posibilidad real de la cual se habla mucho pues el hidrógeno es todavía más limpio que el gas natural, forma parte del ciclo natural del agua en la Tierra y es el elemento más abundante del universo (también es el elemento más ligero y las estrellas están constituidas por hidrógeno). Sin embargo, el hidrógeno tiene que ser producido pues no existe en forma pura y abundante. Las dos principales fuentes de hidrógeno en la Tierra son el agua y los hidrocarburos. Si se utiliza agua es necesario separar el oxígeno y si se utilizan hidrocarburos es necesario separar el carbono. Ambos procedimientos son posibles, aunque todavía costosos, el primero con el hidrolisis y el segundo con el llamado secuestro del carbón. A medida que avanza la tecnología, el hidrógeno podrá ser la nueva fuente de energía que sustituya al gas natural, el petróleo, el carbón y la madera. No obstante, el hidrógeno no es una fuente de energía primaria, sino una fuente de energía secundaria pues primero hay que tener otra energía para producir el hidrógeno necesario para otras actividades como el transporte motor. A. EFICIENCIA ENERGÉTICA. La Eficiencia Energética (EE) se puede definir como el conjunto de acciones o medidas que permiten optimizar la energía destinada a producir un bien y/o servicio. Esto se puede lograr a través de la implementación de diversas medidas e inversiones a nivel de:  Tecnología: diseñando o modificando dispositivos para que utilicen de forma eficiente la energía  Gestión: optimizando los recursos siempre escasos, para producir el mismo producto, de igual o mejor calidad, pero a un costo energético menor.

 Hábitos culturales en la comunidad: asumiendo como propio el desafío de usar eficientemente la energía, adoptando medidas tan simples como apagar las luces que no se estén ocupando. 3) QUE SE VIENE EN EL FUTURO EN RELACIÓN A LAS ENERGÍAS DEL FUTURO. ¿Lo preguntaron a Pencroft que se quemar en vez de carbón? El agua, respondió Pencroft. El agua, descompuesta en sus elementos por la electricidad. Se creerá algún día se empleará el agua como combustible, que el hidrogeno y el oxígeno de los que está formada usados por separados o de forma conjunta, proporcionarán una fuente inagotable de luz y calor. El agua será el carbón del futuro. 4) ENERGUIAS FUTURISTAS PARA EL 2050. Estas energías se basan principalmente en usar los medios del ambiente para generar energía eléctrica, casi tres cuartas partes de los países del mundo podrían ser alimentados enteramente por fuentes de energía renovables para el 2050, si nos lo proponemos firmemente, de acuerdo con una ambiciosa hoja de ruta realizada por un equipo internacional de científicos. De conseguirlo, el futuro libre de emisiones crearía millones de empleos, reduciría miles de millones de dólares en costes de salud y clima y ayudaría a salvar el planeta del calentamiento global. Las estimaciones, publicadas en la revista Joule y realizadas por un equipo de casi 30 científicos encabezados por Mark Z. Jacobson, de la Universidad de Stanford (EE.UU.) y cofundador del proyecto sin fines de lucro The solutions Project, se basan en una evaluación de las capacidades de 139 países para la hacer transición al 100% de energía obtenida del viento, agua y sol en las próximas algo más de 3 décadas. De llevarse a acabo, los investigadores anticipan que se crearían unos 24 millones de puestos a tiempo completo en las energías renovables, pero no solo eso: aseguran que este cambio repercutiría favorablemente en nuestra salud, debido a la disminución de emisiones de combustibles fósiles contaminando la atmósfera. El equipo afirma que esta reducción por sí sola podría reducir las muertes debido a la contaminación del aire en hasta 4,6 millones anuales. a. ASÍ SERÁ LA ENERGÍA SOLAR DEL FUTURO. La energía solar es muy democrática está al alcance de todas las personas. Si se pudiera utilizar mejor su energía, la economía cambiaría radicalmente, la sociedad ya no dependería de unas fuentes energéticas finitas y concentradas en las manos de unos

pocos también se podría reducir la emisión de gases de efecto invernadero, y por lo tanto mitigar el cambio climático.

b. En seis años, la eficiencia de las perovskitas prácticamente ha alcanzado la del silicio. Los materiales y el proceso de fabricación de este tipo de celdas son muy económicos, pero presentan un grave inconveniente las perovskitas son solubles en agua. Y contienen plomo, que es altamente tóxico si se utilizaran en paneles solares en su punto de desarrollo actual, podrían causar un enorme desastre medioambiental, “Se está investigando para sustituir el plomo por otro elemento”, investigador de del Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) en Castelldefels, experto en celdas solares orgánicas y de perovskitas, “aunque por el momento no ha habido éxito”. También tienen otro problema: son muy poco estables y se degradan al poco tiempo de empezar a funcionar, por lo que aún queda un largo camino para que se conviertan en una realidad en el mercado de la fotovoltaica. c. Celdas hechas de materiales orgánicos. Edificios y coches capaces de generar toda la energía que consumen, por otra parte, son el objetivo de Jordi Martorell y para conseguirlo, lo que considera la mejor opción son las celdas hechas de materiales orgánicos, polímeros que, aunque no sean especialmente eficientes transformando la energía del sol su récord está en un 11%, ofrecen otras ventajas respecto al silicio. “Son flexibles, ligeras y el proceso de fabricación es mucho más económico”, detalla el investigador. Y, además, son transparentes, lo que las hace ideales para

las

ventanas.

En todas las ciudades hay más superficie vertical que horizontal, especialmente en los rascacielos”, argumenta. Si las ventanas de los edificios más altos se convirtiesen en paneles fotovoltaicos, se podría generar diez veces más energía que si sólo se instalasen celdas solares en el tejado, pronostica Martorell. “Pero obviamente la gente quiere ventanas transparentes, y no de colores”, algo que sólo pueden proporcionar las celdas orgánicas. Otra aplicación serían los vehículos. “Con ventanas fotovoltaicas y paneles solares en el techo, los coches eléctricos podrían ser totalmente autónomos, incluso con la eficiencia actual de las celdas orgánicas”. d. Planean convertir la Luna en una fuente de energía limpia para la Tierra. Según publica la revista Physorg esto es lo que propone una compañía japonesa llamada Shimizu Corporation que está planeando obtener energía solar a una escala mayor que la de cualquier otro proyecto energético previo. La idea es la siguiente: construir un cinturón de placas solares alrededor del ecuador lunar, que mide unos 11.000 kilómetros, y convertir la electricidad obtenida con ellas en potentes microondas y lásers, que serían radiados a la Tierra, donde finalmente volverían a ser convertidos en electricidad en las centrales energéticas de nuestro propio planeta. e. Construido por robots. Shimizu planea, asimismo, que sean robots los que construyan el bautizado como “Anillo Lunar”. Estos robots estarían dirigidos durante 24 horas diarias desde la Tierra, y desarrollarían diversas tareas, como la de nivelar los suelos. Un equipo de astronautas apoyaría la labor de los robots in situ. Otras labores, como la de ensamblaje de la maquinaria y los equipamientos, podrían ser realizadas en el espacio, para después depositar los resultados en la Luna. Dada la cantidad masiva de paneles solares y otros materiales necesarios para el desarrollo del proyecto, la compañía japonesa propone que los recursos lunares sean

aprovechados al máximo. Dichos recursos o materiales de la Luna podrían utilizarse para fabricar cemento, ladrillos, fibra de vidrio y otros elementos estructurales. Porque el anillo lunar. Shimizu señala que una de las mayores ventajas del Anillo Lunar radica en que, dado que la Luna no tiene atmósfera, no existe la posibilidad de que en ella las nubes o el mal tiempo inhiban la eficiencia de los paneles solares. Esto significaría para los habitantes de la Tierra un recurso energético inagotable, de energía limpia. La realización del concepto de generación de energía solar en la Luna sería, en definitiva, un sueño hecho realidad gracias a las ingeniosas ideas surgidas de la tecnología espacial más avanzada encontrar una fuente de energía infinita, y ecológica.

5) ENERGÍA EÓLICA Y SU FUTURO PROMETEDOR. La energía de aerogeneradores está en un punto de desarrollo para lograr el mayor aprovechamiento de las masas de aire y aprovecharlo para convertirlo en energía eléctrica. 2.15

Aerogeneradores volantes.

Con forma de dirigible, de cometa o de helicóptero, turbinas que levitan mediante magnetismo, rotores urbanos ultra silenciosos y hasta solidarios son algunas de las propuestas futuristas para aprovechar la energía eólica, la renovable más consolidada de la actualidad. En definitiva, se trata de una de las tecnologías más asentadas en este sector, de ahí el interés creciente de empresas e instituciones de investigación en mejorar los actuales aerogeneradores. En algunos casos, se proponen prototipos muy vanguardistas para sacar todo el partido posible al viento una opción que los científicos estudian con ahínco

es la de los aerogeneradores flotantes (unos globos los elevarían y los cables servirían de soporte y vía de recepción a la vez) que se colocarían a más de 5000 metros, donde el flujo de aire es constante.

2.16 Cometa o helicóptero. La empresa estadounidense Sky WindPower propone el "Flying Electric Generator (FEG)", un sistema híbrido entre una cometa y un helicóptero. La estructura de este aerogenerador volante, en forma de hache, tiene cuatro rotores en sus extremos. La electricidad se transmite a través de unos cables de aluminio y, cuando no hay viento, las dinamos del sistema funcionan como motores para mantener en el aire el aparato. Sus diseñadores afirman que el sistema podría generar electricidad más barata que los sistemas convencionales. En este sentido, Ken Caldeira, un experto del Carnegie Institute que ha trabajado para esta compañía, sostiene que capturando tan sólo el 1% del viento se podría generar energía para todo el mundo. No obstante, todavía tienen que resolver algunos inconvenientes que permitan su viabilidad económica, como su mantenimiento en el aire sin sufrir problemas técnicos.

2.17

Turbinas magnéticas, helicoidales y silenciosas.

Las turbinas eólicas Maglev fueron una de las maravillas tecnológicas presentadas el año pasado en Beijing en la exhibición Wind Power Asia. Su sistema se basa en la levitación magnética, de manera que sus turbinas están suspendidas en el aire, evitando las pérdidas de energía por fricción y aumentando la vida del generador. Sus responsables afirman además que sus costes de mantenimiento son menores, y que pueden aprovechar vientos mucho más fuertes, porque son capaces de producir mucha más energía que las turbinas convencionales. Según el diario Xinhua, China espera contar con este tipo de generadores para mitad de este año, con una capacidad de entre 400 y 5.000 watios. Por su parte, diversas empresas trabajan en prototipos que puedan instalarse en los propios núcleos urbanos. La compañía británica Quiet Revolution dispone de unas turbinas verticales de triple hélice helicoidal. Su tamaño y diseño aprovecha mejor el viento en todas sus direcciones y con apenas ruido, de manera que puede instalarse en torres o edificios. De manera similar, la empresa estadounidense Helix Wind ofrece un diseño de turbina con la misma idea que, según sus responsables, está también pensado para que animales como pájaros o murciélagos reconozcan el rotor y no choquen contra él.

Evolución de la energía eólica.

2.18

LA BIOMASA

Las claves de por qué es la energía del futuro. La energía a través de la biomasa consiste en utilizar la materia orgánica como fuente energética. Esta materia orgánica es heterogénea. Pueden ser desde deshechos de agricultura -huesos de aceituna, cáscaras de frutos secos, restos de poda, restos de madera, como pellets o serrín. Se procesa a través de calderas donde el material se quema poco a poco, lo que genera también cenizas que pueden ser usadas posteriormente como abono. Si se instala un acumulador, se puede almacenar el calor sobrante generado. Porque la biomasa tiene grandes ventajas para acabar con la emisión de gases efecto invernadero, por ejemplo, siendo "la principal energía renovable a nivel mundial". Cambiar a energías renovables, no es sólo la mejor opción. Es nuestra única opción. "Hay millones de personas en el mundo sin acceso a la electricidad, por lo que hacen uso de leña, una biomasa de origen vegetal". En el caso de la utilización de esta fuente energética de una forma más sofisticada, se puede hacer uso tanto de orígenes vegetales

con cultivos energéticos como animales con los purines de los cerdos para generar electricidad o calor. 2.19

LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

Sistemas geotérmicos mejorados o de roca seca caliente. Los sistemas geotérmicos mejorados, también conocidos como sistemas de roca seca caliente, son concebidos actualmente como una nueva generación de sistemas con un alto potencial térmico. Se caracterizan principalmente por la disponibilidad de una fuente de calor (roca caliente) y la ausencia de fluidos debido las características geológicas propias de estos sistemas, generalmente rocas cristalinas y no permeables. La explotación de un SGM implica la creación artificial de un yacimiento fracturado mediante técnicas de fracturamiento hidráulico y acompañado por la inyección de agua a temperatura ambiente a través de un pozo inyector perforado para estos fines. Esta agua es calentada por conducción al entrar en contacto con la roca seca caliente y después de adquirir condiciones adecuadas de presión y temperatura, es extraída mediante un segundo pozo productor para su aprovechamiento en la superficie.

2.110

Tecnologías para el futuro

El futuro de la explotación geotérmica muestra dos escenarios definidos. A corto plazo, se vislumbra un mejor aprovechamiento de los sistemas convectivos hidrotermales con fluidos de mediana temperatura y el uso de plantas de ciclo binario más eficientes. A mediano-largo plazo, se buscará desarrollar una tecnología más confiable para empezar a explotar los sistemas de roca seca caliente, lo cual sin duda alguna, multiplicará los recursos disponibles y la capacidad instalada geotermoeléctrica, así como en otros usos directos.

2.111

LA ENERGÍA MAREOMOTRIZ DEL FUTURO

Mientras que las plantas solares y eólicas se están convirtiendo en una forma extendida para la obtención de energía verde, existe una zona hasta ahora sin explotar y que tiene un gran potencial: la energía procedente de las olas. Las olas son el resultado del efecto del viento soplando a lo largo de cientos o miles de kilómetros en mar abierto, lo que origina una transferencia de energía hacia la superficie del océano. Gracias a los recientes avances tecnológicos, este tipo de renovable pronto podría significar una opción mucho más viable. Según la Agencia Internacional de la Energía, el mar puede generar más de 93.000 teravatios hora (TWh) de potencia. En concreto, si nos referimos a la energía generada por plantas mareomotrices en todo el mundo se estima que rondan los 800 Teravatios hora (TWh) al año. Esto supone casi el 25% de la demanda total de energía alemana y equivale a un 4% del consumo mundial. Las regiones costeras con fuertes corrientes marinas como en el Reino Unido, Canadá, Francia y Asia oriental ofrecen gran potencial para la utilización de esta tecnología. Los océanos son una fuente de energía renovable inmensa el potencial global de la energía mareomotriz o energía de las mareas se estima en 700 TWh al año. Actualmente, el uso de la energía mareomotriz sigue estando en fases poco desarrolladas, sobre todo si se compara con el aprovechamiento y explotación de otras fuentes de energías alternativas. Sin embargo, la demanda y la necesidad acuciante de cubrir nuestras necesidades energéticas con fuentes limpias están impulsando nuevos proyectos de investigación para lograr aprovechar recursos hasta ahora fuera del alcance, como la energía mareomotriz a continuación repasaremos la lista de ventajas e inconvenientes del aprovechamiento de la energía mareomotriz Ventajas de la energía mareomotriz  Es un recurso renovable La energía mareomotriz es una fuente de energía renovable. Esta energía es el resultado de los campos gravitatorios de la luna y el sol, combinados con la rotación terrestre sobre su eje, y que ocasiona mareas altas y bajas.  Energía limpia La energía mareomotriz es una fuente de energía respetuosa con el medioambiente. Además de ser una fuente de energía renovable, no emite ningún gas de efecto invernadero y, por otro lado, otra gran ventaja es que no demanda mucho espacio.

 Es predecible Las mareas son predecibles, sabemos cuándo se van a dar las mareas altas y cuando baja la mar. Al conocer estos ciclos, se hace más fácil la construcción de sistemas con las dimensiones adecuadas, puesto que sabemos qué potencia podemos esperar en cada caso. Inconvenientes de la energía mareomotriz.  Efectos en el medioambiente Como se ha dicho anteriormente, los efectos de plantas mareomotrices en el medioambiente todavía no están muy claros. Todo lo que sabemos es que estas centrales producen energía limpia, pero no sabemos si estamos pagando algún tipo de precio para el futuro. Si las comparamos con las presas hidroeléctricas, las centrales mareomotrices que de manera similar bloquean el paso libre del agua -, podrían tener efectos parecidos en hábitats marinos. Por ello, los proyectos de investigación también ponen especial acento en este aspecto. EL HIDRÓGENO Y LA ENERGÍA Todo el hidrógeno del mundo podría transformarse de una sola vez y el éxito del experimento propagarse en el Universo como una nueva estrella. Francis William Aston, Premio Nobel de Química en 1922 El fin de la era del petróleo ya se vislumbra y un candidato cada vez más firme para obtener energía es el hidrógeno los átomos de este elemento químico se componen de tan sólo un protón y un electrón, y son los más abundante cerca del 90% de todos los átomos que existen en el Universo son de hidrógeno. En nuestro planeta este elemento no es tan abundante aproximadamente el 15% de todos los átomos son de hidrógeno y juntos constituyen apenas el 0.9% de la masa total del planeta la mayoría de los átomos de hidrógeno que existen en la Tierra están en las moléculas de agua. Pese a su relativa escasez en este planeta, el hidrógeno forma parte de un mayor número de compuestos químicos que ningún otro elemento. En estado elemental, el hidrógeno es un gas formado por moléculas diatómicas, que sólo alcanzan a ser una millonésima parte de la atmósfera; por ser tan ligeras, la gravedad de la Tierra no alcanza a retenerlas. La reacción entre el hidrógeno (H2) y el oxígeno elemental (O2) produce moléculas de agua y desprende una importante cantidad de energía. Esto sucede porque los enlaces de la molécula de agua son más fuertes que los enlaces en las moléculas de H2 y O2.

2H2 + O2 2H2O Ésta es la reacción que se usó, por ejemplo, en los cohetes Saturno V (uno de los cuales puso en el espacio al Apolo 11, la primera misión tripulada a la Luna) y los transbordadores espaciales, que utilizan hidrógeno elemental como combustible. hidrógeno a la electricidad Otra posibilidad es aprovechar la energía química liberada cuando el hidrógeno reacciona con el oxígeno, no como energía mecánica o térmica, sino almacenándola como energía eléctrica esta alternativa se va haciendo cada vez más viable los dispositivos que producen electricidad a partir de esta reacción se conocen como celdas de combustible (véase recuadro). En las celdas de combustible la energía química se convierte en electricidad sin necesidad de combustión se hace reaccionar el hidrógeno con el oxígeno en dos electrodos (los "polos", o "bornes", de una pila) separados por una membrana de plástico delgada en uno de los electrodos las moléculas de hidrógeno se despojan de sus electrones estos se suministran al circuito externo al que la celda alimenta para realizar trabajo los protones de las moléculas de hidrógeno atraviesan la membrana y van al otro electrodo, donde se mezclan con el oxígeno y los electrones en circulación para dar agua es decir, las celdas de combustible permiten obtener energía eléctrica totalmente limpia a partir de la reacción química entre el hidrógeno y el oxígeno. Uno de los reactivos necesarios, el oxígeno, se obtiene directamente del aire y es virtualmente inagotable. Cómo obtener el hidrógeno es otra historia Las fuentes El hidrógeno se encuentra combinado en forma de agua o de compuestos orgánicos, por lo tanto, se puede obtener de esas fuentes, pero para separarlo de sus compuestos es preciso suministrar energía. Hoy en día el hidrógeno se obtiene principalmente de sustancias extraídas del petróleo hidrocarburos gaseosos como el metano y el propano, o alcoholes como el metanol o el etanol, que son líquidos. Obtener hidrógeno del metano, por ejemplo, tiene dos inconvenientes el primero es que el metano del que se parte se obtiene principalmente del petróleo, que se está agotando. este inconveniente podría evitarse porque se puede extraer metano de biomasa (mediante fermentaciones llevadas a cabo por microorganismos sobre materia orgánica de desecho) y este proceso podría volverse la principal fuente de metano el segundo inconveniente es que el proceso genera dióxido de carbono, igual que cuando se quema el gas natural, lo que contribuye al calentamiento global.

La obtención de hidrógeno a partir de metanol, CH3OH, tiene las mismas desventajas que a partir de metan la ventaja que ofrece el metanol sobre el metano es que mientras que éste es un gas, aquél es un líquido, que podría transportarse y almacenarse de manera semejante a la gasolina el inconveniente es que la materia prima para obtener metanol, es justamente el metano. El etanol también puede utilizarse para obtener hidrógeno, con la ventaja de que es un alcohol más fácil de obtener biotecnológicamente, mediante la fermentación de azúcares. Desde luego, también es posible obtener el hidrógeno elemental a partir del agua, que en tanta abundancia tenemos. Sin embargo, la manera más simple y directa de separar el agua en sus componentes, la electrólisis, no representa ninguna ganancia en cuanto al balance total de energía: para efectuarla hay que proporcionar la misma cantidad de energía eléctrica que la que se obtiene al realizar la reacción inversa. Si esa energía eléctrica se obtuvo a partir de la principal fuente actual en nuestro planeta, una planta termoeléctrica, estaremos sólo dando la vuelta al problema y seguiremos quemando combustibles fósiles. Los coches eléctricos Los primeros automóviles eléctricos se desarrollaron en la primera mitad del siglo XIX y llegaron a tener cierto auge durante la primera década del siglo XX sin embargo, la poca durabilidad de las baterías disponibles en aquel entonces y el advenimiento del automóvil con motor de combustión, así como el incremento en las exploraciones petroleras, hicieron que los autos eléctricos se convirtieran en una curiosidad en 1912 un automóvil eléctrico costaba 1 750 dólares, mientras que uno con motor de gasolina se adquiría por 650. El interés en los coches eléctricos resurgió a partir de los años 70 con las crisis energéticas provocadas por los embargos petroleros de los países árabes. En la actualidad, los vehículos eléctricos más populares no son solamente eléctricos, sino híbridos se llama híbrido a cualquier vehículo que utilice dos fuentes de energía, pero actualmente el término se ha vuelto casi exclusivo para designar autos impulsados por energía eléctrica y energía proveniente de la combustión de gasolina esta combinación logra rendimientos de gasolina del orden de 20 kilómetros por litro, con una potencia comparable a la de los autos con motores tradicionales a base de gasolina en realidad esta tecnología es solamente un paso en la transición de los vehículos altamente contaminantes con motor de combustión interna hacia vehículos impulsados por fuentes de energía limpia, como podrían ser las celdas de combustible. La mayoría de las compañías fabricantes de automóviles llevan a cabo hoy en día

intensos programas de investigación y desarrollo encaminados a producir autos movidos por celdas de combustible. Por ejemplo, Ford tiene ya un modelo de automóvil de este tipo, del cual ha distribuido, a manera de prueba, varias decenas en los Estados Unidos, Canadá y Alemania. La producción de estos vehículos a nivel comercial sistema de distribución de hidrógeno que permita a los consumidores reabastecer sus autos. Ford, en colaboración con su socio Mazda, ha promovido la instalación de estaciones de hidrógeno en Hiroshima, Detroit y Berlín. Honda no sólo tiene planes de producir comercialmente su vehículo de celdas de combustible para el año 2010, sino que también participa en el desarrollo de una estación casera de energía, capaz de producir hidrógeno a partir de gas natural en una escala doméstica. Proyectos ambiciosos para la electricidad del futuro. El coliccionador de hadrones. El CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, es el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Se fundó en el año 1954 en la frontera francosuiza, cerca de Ginebra, y desde entonces se ha convertido en un ejemplo modélico de colaboración internacional. Actualmente cuenta con 20 estados miembros. El CERN está construyendo el acelerador de partículas más grande y potente del mundo: el LHC, un anillo de 27 km de circunferencia. Lo que se descubra con este nuevo acelerador nos permitirá comprender mejor el Universo. Los físicos de partículas de todo el mund-------------o esperan ansiosos los resultados, que podrían abrir nuevos campos de investigación científica. Una máquina que acelerará dos haces de partículas, en sentidos opuestos, hasta más del 99,9% de la velocidad de la luz el choque de estos haces creará cascadas de nuevas partículas que los físicos podrán estudiar. ¿Dónde se ubica?? El LHC está instalado en un túnel de 27 km de circunferencia, a una profundidad que oscila entre los 50 y los 150 m. Este túnel, situado entre la cordillera del Jura, en Francia, y el Lago Ginebra, en Suiza, se construyó en la década de 1980 para alojar el acelerador anterior, el Gran Colisionado Electrón-Positrón (LEP, de sus siglas en inglés). ¿Qué hará? El LHC provocará colisiones frontales entre dos haces de partículas del mismo tipo, o bien protones o bien iones de plomo. Los haces se crearán en una cadena de aceleradores que ya existe en el CERN, y después se inyectarán en el LHC, donde se moverán en un vacío comparable al del espacio sideral. Los imanes superconductores,

que funcionan a temperaturas extremadamente bajas, guiarán los haces alrededor del anillo. Cada haz estará formado por unos 3.000 paquetes de partículas, y cada paquete contendrá unos 100.000 millones de partículas. Las partículas son tan pequeñas que la probabilidad de que dos de ellas choquen es muy pequeña. Cuando dos haces se crucen, sólo se producirán unas 20 colisiones entre los 200.000 millones de partículas. Sin embargo, como los haces se cruzarán unos 30 millones de veces por segundo, el LHC generará hasta 600 millones de colisiones por segundo. Un protón del LHC, que se moverá a casi la velocidad de la luz, dará 11.245 vueltas por segundo. Un haz circulará hasta 10 horas seguidas, en las cuales recorrerá 10.000 millones de kilómetros, una distancia equivalente a ir hasta el planeta Neptuno y volver. ¿Para qué servirá? Cuando se ponga en marcha, el LHC provocará las colisiones más energéticas que jamás se hayan producido en un laboratorio. Los físicos están ansiosos por saber qué revelarán estas colisiones, que se registrarán con cuatro inmensos detectores: ALICE, ATLAS, CMS y LHCb. Con ellos, los físicos quieren investigar nuevos fenómenos relacionados con la materia, la energía, el espacio y el tiempo. ¿Qué potencia tendrá? El LHC es una máquina pensada para concentrar la energía en un espacio muy reducido. Las energías de las partículas del LHC se miden en teraelectronvoltios (TeV). 1 TeV es más o menos la energía de un mosquito volando, pero un protón es aproximadamente tres billones de veces más pequeño que un mosquito. Los protones que circulen por el LHC alcanzarán una energía de 7 TeV, de modo que cuando dos protones choquen la energía de la colisión será de 14 TeV. Los iones de plomo tienen muchos protones, por lo que su energía es mucho mayor: la energía de colisión de los haces de iones de plomo será de 1.150 TeV. ¿Cómo funcionará?? Tras alcanzar una energía de 0,45 TeV en la cadena de aceleradores, los haces se inyectarán dentro del anillo del LHC, donde darán millones de vueltas. Un campo eléctrico contenido en unas cavidades especiales dará un impulso adicional a los haces en cada vuelta, hasta que adquieran una energía final de 7 TeV. Para controlar estos haces tan energéticos, el LHC utilizará unos 1.800 sistemas de electroimanes súper conductores hechos de niobio y titanio. A bajas temperaturas estos electroimanes pueden conducir la electricidad sin resistencia, creando campos magnéticos mucho más

fuertes que los creados por electroimanes convencionales. Los electroimanes del LHC funcionarán a una temperatura de sólo 1,9 K (–271 ºC). La intensidad del campo magnético se mide en una unidad llamada tesla. El campo magnético generado en el LHC será de unos 8 teslas. Los imanes “calientes” convencionales alcanzan como máximo un campo de 2 teslas.

El bosón de Higgs tras cinco años de su anuncio.

El 4 de julio de 2012 se anunció el bosón de Higgs en el LHC del CERN se observó con cinco sigmas de confianza estadística por dos detectores independientes, ATLAS y CMS. Más aún, en

dos canales de desintegración independientes en ambos, la desintegración en dos fotones vía un bucle de tres bosones W y en cuatro leptones vía un par de bosones Z. Más tarde, combinando ATLAS y CMS, se observó en el canal de desintegración en dos leptones tau (alcanzando 5,5 sigmas). El LHC Run 1 determinó que la masa del Higgs es de 125,09 ± 0,24 GeV/c² y que sus propiedades coinciden con las predicciones del modelo estándar, hasta donde se espera que puedan coincidir hay anomalías, pero todas parecen tener un origen estadístico recuerda que en el LHC Run 1 (2010–2012) se acumularon ~5 /fb de colisiones protón contra protón a una energía de 7 TeV c.m. (2010–2011) y ~20 /fb a 8 TeV c.m. (2012).

En las colisiones protón contra protón en el LHC se producen bosones de Higgs mediante cuatro mecanismos básicos. La fusión de gluones, vía un lazo de tres quarks top el Higgs-Strahlung, vía un bosón W o Z la fusión de bosones vectoriales y la fusión de quarks top que se muestran en los diagramas de Feynman a la izquierda. En la figura de la derecha se observa la sección eficaz de producción de un Higgs en el LHC, tanto la total (arriba en azul), como la específica a cada uno de los canales de producción anteriores). Otros canales de producción son menos probables o más difíciles de observar en el LHC. Una vez producido un Higgs, cuya vida media en reposo es de una décima de zeptosegundo, se desintegra por diferentes canales. Hay muchos, mostrando la figura de la derecha los nueve más probables en las colisiones del LHC; la figura de la izquierda muestra los canales más importantes para el descubrimiento y sus correspondientes diagramas de Feynman. Permíteme repasar los nueve canales uno a uno en lo que sigue, siempre que se mencione una pareja de fermiones se refiere a un pareja fermiónantifermión (quark-antiquark o leptón-antileptón); por ejemplo, dos bottom quiere decir un bottom y un antibottom, o dos leptones tau se refiere a un tau y un antitau.

El canal más probable es la desintegración en dos bottom pero su observación es muy difícil porque tiene mucho ruido de fondo en las sucias colisiones del LHC; por cierto, la desintegración en dos top está prohibida porque la masa del Higgs es menor que el doble de la masa del quark top. En el LHC Run I no se ha podido observar el Higgs en el canal dibottom uno de los objetivos del LHC Run II es poder observarlo tanto en ATLAS como en CMS de forma independiente. Le sigue en probabilidad la desintegración en dos leptones cargados y dos neutrinos mediada por dos bosones W, uno de ellos virtual los leptones suelen ser electrones o muones, y los neutrinos se observan de forma indirecta como una pérdida de energía En el LHC Run I se ha logrado la observación en este canal tanto por ATLAS como CMS; pronto el LHC Run II también lo logrará. 

PROYECTO ITER

ITER será el primer dispositivo de fusión que conseguirá una ganancia neta de energía (es decir, se produce más energía que la absorbida por el funcionamiento del sistema), así como el primer dispositivo que mantendrá la fusión durante periodos largos de tiempo. También será el primero en poner a prueba las tecnologías integradas, materiales y física necesarios para la producción comercial de la electricidad de fusión. Ya se ha completado la mitad del gigantesco reactor experimental de fusión ITER, en el que participan todas las grandes potencias. Se considera que ITER es el proyecto científico más complejo de la historia y eso nadie lo pone en duda, porque cada uno de los socios está fabricando en su territorio partes de la máquina, que luego se tienen que ensamblar en la sede en Francia, en una parcela de 42 hectáreas. En total, se calcula que el conjunto del ITER constará de 10 millones de elementos. La noticia ahora es que en diciembre se consideró completado el 50% del total del trabajo de construcción necesario para el primer ensayo, llamado El Primer Plasma. Este ensayo está previsto para diciembre de 2025 e inaugurará los intentos de operar la compleja máquina, que es un reactor tipo tokamak en cuyo interior se calentará el hidrógeno (deuterio y tritio) hasta los 150 millones de grados, una temperatura diez veces superior a la del núcleo del Sol. A esa temperatura el combustible estará en forma de plasma, el cuarto estado de la materia y se producirían 500 megavatios de potencia térmica. El director general del ITER es el francés Bernard Bigot y ha señalado con motivo de este hito en la construcción que las apuestas son muy altas. “Cuando probemos que la

fusión es una fuente de energía viable, con el tiempo reemplazará la quema de combustibles fósiles, que son no renovables y no sostenibles. La fusión complementará la energía eólica, la solar y otras formas de energía renovable”. la construcción incluye el diseño, la fabricación de los componentes, la construcción de los edificios, el transporte y entrega, el montaje y la instalación. Todo ello está cambiando el panorama mundial de algunos productos. Para citar un único, aunque muy importante ejemplo, el de los grandes imanes superconductores que trabajarán a 269 grados bajo cero y contendrán y controlarán el plasma en el reactor ITER, entre 2008 y 2015 se concertaron nueve suministradores de distintos países para fabricar más de 100.000 kilómetros de los cables superconductores de niobio y estaño que se enrollan en la estructura toroidal de los imanes. Antes del ITER se producían solo 15 toneladas anuales en todo el mundo de estos cables, y este único pedido supuso más de 500 toneladas en total. Eso no quiere decir que no sigan las dificultades. Europa, a pesar de la crisis, continúa costeando el 45% del proyecto, pero el Brexit dificultará la cooperación con Reino Unido, a pesar de quiere prolongar su participación. Por otra parte, Estados Unidos parece estar siempre con un pie fuera, sea quien sea el presidente del país, debido a que la participación se discute cada año en la aprobación anual de los presupuestos. Lo último respecto a EEUU es un informe de las academias nacionales de Ciencia, Ingeniería y Medicina totalmente favorable a permanecer en el ITER debido, entre otras cosas, a que en ese país apenas se realiza ahora investigación sobre fusión nuclear. El coste total del proyecto se estima en la actualidad en unos 18.000 millones de euros, pero más del 80% de esa inversión lo contribuyen los socios en forma de componentes que construye en su mayor parte su propia industria, lo que quiere decir que es una forma de financiar el desarrollo industrial y científico de los países implicados. Las empresas participantes, entre las que hay varias españolas, adquieren así nuevos conocimientos y experiencia en campos de gran importancia industrial, como la ciencia de materiales, la criogenia o la robótica, que dan lugar a aplicaciones innovadoras en áreas distintas de la energética. Es una inversión que se considera muy rentable a medio y largo plazo pero que, como siempre sucede en la política a corto plazo, se encuentra muchas veces en la cuerda floja por la tentación de recortar los gastos. Sin embargo, esta tecnología no es barata. Solo encender la maquinaria cuesta US$15.000 al día, y eso sin contar los salarios de

cientos de especialistas, la construcción de edificios y demás necesidades. Sin embargo, el gobierno chino está rebuscando en sus profundos bolsillos para financiar este proyecto, siendo perfectamente consciente de que podrían pasar décadas antes de que la fusión consiga iluminar las principales ciudades del país. "Es un proyecto que cuesta mucho, pero personalmente creo que va a ser grandioso para el desarrollo sostenible de la humanidad". Debido a que tiene un precio tan elevado y a su complicación, la búsqueda de la fusión está contando con una importante colaboración entre países. Por ejemplo, China es uno de los países que contribuyen al ambicioso proyecto Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER, por sus siglas en inglés) en el sur de Francia que, además de los países europeos, atrae también a India, Japón, Rusia, Corea del Sur y Estados Unidos. Se espera que comience a probarse en el año 2025. Los objetivos de ITER son tan fáciles de entender como difíciles de alcanzar: construir el primer reactor de fusión nuclear de 500 MW capaz de funcionar de manera autosostenida durante 8 minutos, es decir, producir durante ese tiempo más energía que la consumida. En concreto, una ganancia de energía de Q=10 es el objetivo buscado. Fíjate que 500 MW es la mitad de la potencia de una central nuclear de fisión clásica (p.ej. Ascó en España tiene dos reactores de 1000 MW cada uno), pero hay que tener en cuenta el nivel de inmadurez total de esta nueva tecnología. A pesar de los recortes presupuestarios a que el proyecto ha tenido que hacer frente por la crisis financiera desde 2008, la planificación [2] mantiene que se generará el primer plasma para 2020. Después, el reactor nuclear más grande del mundo se usará para realizar experimentos científicos con la idea de madurar la tecnología hasta el punto de que en 2030-2050 se pueda ir planificando la construcción de los primeros reactores comerciales. En realidad, el proyecto para la segunda generación de reactores ya tiene nombre (DEMO), y se pretende que proporcionen 2000 MW de potencia de manera ininterrumpida, superando por tanto a los actuales reactores de fisión. Bobina tesla La Bobina de Tesla es un generador electromagnético que produce altas tensiones de elevadas frecuencias (radiofrecuencias) con efectos observables como sorprendentes efluvios, coronas y arcos eléctricos. Su nombre se lo debe a Nikola Tesla, un brillante ingeniero que vivió en la segunda mitad del siglo pasado y a principios de éste y que en 1891, desarrolló un equipo generador de alta frecuencia y alta tensión con el cual pensaba transmitir la energía eléctrica sin necesidad de conductores.

CONCEPTOS BASICOS. Capacitor o condensador Un capacitor está compuesto de dos placas metálicas separadas por un dieléctrico. Su función es almacenar cargas eléctricas. El material aislante que separa las placas se llama dieléctrico y generalmente se usa aire, vidrio, mica, etc. Si dos placas cargadas electricamente estan separadas por un material dieléctrico, lo único que va a existir entre dichas placas es la influencia de atracción a través de dicho dieléctrico.

Capacidad eléctrica Se define como la propiedad que tienen los capacitores de almacenar cargas eléctricas. La unidad fundamental de la capacidad es el farad o faradio (F); los submúltiplos de esta unidad son los microfaradios (millonésimos de farad), picofaradios, etc. Inductor o bobina Descripción: Si tomamos un conductor, por ejemplo, un alambre y lo enrollamos, formamos una bobina; si hacemos que fluya una corriente por ella se establecerá un poderoso campo magnético equivalente al que tiene una barra de acero imantada, con sus polos norte y sur. Es posible demostrar que el flujo de corriente que pasa por un conductor está acompañado por efectos magnéticos: la aguja de una brújula, por ejemplo, se desvía de su posición normal, nortesur, en presencia de un conductor por el cual fluye una corriente. La corriente, en otras palabras, establece un campo magnético.

Si ahora hacemos que por dicha bobina circule una corriente alterna (en la que los electrones cambian de dirección) de alta frecuencia (radiofrecuencia), se establecerá un campo magnético variable. Si en presencia de dicho campo magnético variable colocamos otra bobina (bobina secundaria), en esta se “inducirá” una corriente eléctrica similar a la de la bobina primaria.

Inductancia eléctrica Se define como la propiedad de una bobina que consiste en la formación de un campo magnético y en el almacenamiento de energía electromagnética cuando circula por ella una corriente eléctrica. La unidad fundamental de la inductancia es el Henry (H); los submúltiplos de esta unidad son los milihenry (milésimas de henry), microhenry, etc. Frecuencia Es el número de oscilaciones o ciclos que ocurren en un segundo. La unidad fundamental de la frecuencia es el Hertz (Hz) y corresponde a un ciclo por segundo. Radiofrecuencia Se le llama radiofrecuencia a las corrientes alternas con frecuencias mayores de los 50,000 Hz. Oscilador Es un circuito electrónico capaz de generar corrientes alternas de cualquier frecuencia. Frecuencia natural Todos los objetos elásticos oscilan cuando son excitados por una fuerza externa (una barra metálica al ser golpeada oscila, emitiendo un sonido característico). La frecuencia a la que un objeto elástico oscila libremente es llamada su frecuencia natural de oscilación. Si a dicha barra oscilante acercamos otra barra identica, la segunda barra comenzará a oscilar a la misma frecuencia, excitada por la primera; esto es que la segunda barra habrá resonado con la primera. En el caso de las oscilaciones electromagnéticas, se presenta el mismo fenómeno que es justamente el hallazgo realizado por Tesla y aplicado a su bobina. Tesla construyó un circuito oscilador (un capacitor conectado en paralelo con una bobina) que llamó primario y a él acerco una bobina secundaria cuya frecuencia natural de oscilación fuese la misma que la del

circuito primario; de la relación de vueltas entre el primario y el secundario depende el voltaje obtenido. La entrada es de 220 V CA y el Tr1 da unos 10 000 V a varios mA. s.g. son terminales de seguridad en los que salta una chispa, L1 y L2 son chokes de alta frecuencia, g1 son los terminales de chispa (Spark Gap - Descargador), C1 es el banco de capacitores primario y L3 es el inductor primario. L4 es la bobina secundaria y Trm1 es el toroide o capacitor secundario. Está bobina tesla se hace con materiales que podemos encontrar alrededor de la casa o el taller. No requiere muchos materiales ni herramientas, pero si mucha paciencia. Cuando me refiero a “materiales en el taller” yo me supongo que los que leen esto son como yo, que guardo todos los aparatos quemados y descartados en un cuarto especial de los “tesoros”. No se pretende dar una clase de electrónica y a grandes razgos, la bobina tesla usa una condición de resonancia para incrementar, digamos, unos 10 000 voltios a 1 millón de voltios. Lo interesante de todo es que el voltaje de salida no depende de la cantidad de alambre del secundario, tal como los transformadores convencionales. Esta condición de resonancia es como empujar a un niño en un columpio, si le das un empujón en el momento exacto, el niño irá cada véz más alto. El circuito tanque del inductor primario y el capacitor resuena a una frecuencia fija dependiendo de los valores de capactitancia e inductancia. Para que las cosas funcionen el oprimario tiene una gran capacitancia y una pequeña inductancia. Para que se tenga la misma frecuencia, nuestro secundario tiene una pequeña capacitancia (el toroide) y una gran inductancia (bobina). Para complicar un poco más la idea, se provee el voltaje a la bobina primaria a la misma frecuencia de resonancia. El voltaje de alta frecuencia se logra cargando un capacitor hasta que llega a un voltaje que rompe a travéz del aire por un par de terminales llamado “Spark Gap” y que se podría traducir como “descargador”. La distancia entre los terminales se ajusta hasta que se obtenga la frecuencia correcta. Aquí se puede ver un diagrama del circuito.

La entrada es de 220 V CA y el Tr1 da unos 10 000 V a varios mA. s.g. son terminales de seguridad en los que salta una chispa, L1 y L2 son chokes de alta frecuencia, g1 son los terminales de chispa (Spark Gap - Descargador), C1 es el banco de capacitores primario y L3 es el inductor primario. L4 es la bobina secundaria y Trm1 es el toroide o capacitor secundario. FUENTE DE PODER. Transformador de letreros de neón

La fuente de poder es un transformador para letreros de neón de 5,000-10,000 V y 30-100 mA. Este aparato es indispensable, se puede comprar uno en desuso. En caso de que o dispongamos de uno de estos aparatos podemos usar un flybac de un televisor en desuso, pero para esto debemos hacer un circuito electrónico como el que se ve abajo.

Atención, este aparato de alimentación tiene a su salida una corriente de varios amperios por lo que es peligroso y puede causar incluso la muerte, se lo debe manipular con mucho CUIDADO. Para construirlo se escoje un flyback con nucleo de buen diametro. Se pude usar otro diodo rápido en substitución del BYV95C. El BDX87B debe ser instalado con un buen disipador de calor. Para obtener la máxima corriente que circula por el transistor-Darlington se ajusta R1. Capacitor de Descarga Capacitores para Televisores de alto Voltaje

Los capacitores son muy importantes porque se usan altos voltajes. Recomiendo que se usen capacitores de televisores. Es posible que de vez en cuando alguno de ellos se queme entre humo y ruido. Ya que puede ser que estos capacitores resulten muy caros o difícules de conseguir, podemos hacer unos capacitores muy sencillos. Construcción del capacitor. Se cortan las hojas de acetato en cruz y quedan 4 hojitas iguales de 14 x 10.7 cm. Se cortan 11 rectángulos de papel aluminio de 9 x 15 cm. Se colocan dos rectángulos de acetato y encima de estos un rectángulo de papel aluminio, este último se coloca de manera que sobresalga 4 cm por el lado más corto del acetato.

Enseguida se colocan otras dos hojitas de acetato y encima de estas otro papel aluminio de manera que también sobresalga 4cm pero de lado contrario al anterior papel aluminio. Se coloca nuevamente otras dos hojitas de acetato y encima otro aluminio sobresaliendo 4 cm pero nuevamente del lado contrario que el papel aluminio anterior. Se repiten los pasos anteriores hasta acabar con las hojitas. A 1.5cm de cada extremo de unas tiras de madera de 2 x 1cm x 15 cm de largo se les hace un orificio de 3/16". Se colocan dos tiras por encima de todas las capas a 3cm de los extremos de estas y las otras dos por debajo de las capas, de manera que los orificios de estas coincidan. Se colocan los tornillos de 3/16 x 1 y 1/2" en los orificios y se colocan las tuercas enroscándolas ligeramente.

Se corta una lámina de aluminio de 7 x 8 cm a la mitad y las partes resultantes se doblan a la mitad. Estas servirán como pasador para mantener unidas las placas de papel aluminio de cada extremo. Al ángulo de aluminio se le hacen dos orificios de 3/16" con una separación de 7cm. Se hacen otros dos orificios del lado no perforado para fijarlo a un rectángulo de triplay de19mm por 20 cm por 44 cm. Se toma el capacitor se quitan dos tuercas de dos de los extremos de unas tiras de madera de 2 x 1cm x 15 cm de largo y se meten los tornillos en el ángulo de aluminio, procurando apretar el capacitor para que no se desbarate. Se enroscan las tuercas fuertemente. El capacitor debe quedar sujeto al ángulo (Ver fotografía).

Spark Gap o Descargador Se cortan dos chapitas de aluminio u otro metal a la mitad para obtener dos pequeños ángulos de igual medida. Se hace un orificio de 1/4" a 2.5cm de altura en la parte de 4cm de largo de cada ángulo. En cada orificio se coloca un tornillo (cabeza de coche) con una tuerca y se le pone la roldana con la otra tuerca. Los ángulos se fijan a una base de madera o plástico, esto se hace colocando 2 pijas de 1/8 x 1/2" en las partes no perforadas de ambos ángulos. Estos se fijan con una separación de 3cm de tal forma que las cabezas de los tornillos se encuentren y estos se ajustan hasta una separación aproximada de menos de 1mm para que se produzca la chispa. Esto nos va a servir como un Descargador, el cual se fija con los conectores de 1/8 x 1" (! Cuidado con tocar las puntas del secundario del transformador, cables rojos ¡). No conectar hasta el final.

Para que la bobina tesla funcione apropiadamente los terminales de arco deben ser hechos lo mejor posible. El método más simple consiste de dos tornillos tal como se ve en la foto. De esta manera la distancia entre ellos se puede ir ajustando. El problema es muy simple: una vez que el aire entre los tornillos se ha ionizado con el arco voltaico que se produce, la resistencia en el aire se reduce por el incremento en la temperatura, por tanto, la frecuencia varía mucho. Para evitar esto se debe hacer el “quench” es decir enfriar la chispa. Una forma es tener una docena de terminales, o soplar aire comprimido, etc. Me parece que lo más simple es usar el dispositivo que se muestra arriba. BOBINA PRIMARIA La bobina primaria es simplemente un cable grueso de cobre de los que se usan para conexiones en las casas. Este alambré pude ser enrollado sobre una forma o puede estar sin sujeción. Se usan 8 metros de alambre de cobre No. 12 o 14 enrrollado tal como se ve en la foto. Se ha enrollado el alambre sobre una lámpara colocada en forma invertida.

O se puede usar 3 metros de alambre de cobre más grueso forrado de plástico No. 8.

BOBINA SECUNDARIA Para hacer la bobina secundaria se debe usar un tubo de plástico de PVC o incluso un tubo de cartón de 4 pulgadas de diámetro con 1 metro de longitud, alambre esmaltado No #22, #24 o #26. Deben enrollarse unas 2 000 espiras del alambre esmaltado en el tubo, dejando unos 5 cm en cada extremo del tubo. Finalmente se hace la conexión a tierra, no se conecta a la tierra regular de la

casa, sino que se usa un objeto de metal lo suficientemente grande como un mueble metálico, etc. Bobina Tesla Bobinas “Chokes” Se necesita: Tubos de bolígrafo y Alambre esmaltado

Para evitar que los pulsos de alta frecuencia creados por la chispa malogren la fuente de poder se instalan estos filtros de alta frecuencia. Los chokes son simples inductores y los hicimos de los cuerpos de bolígrafos descartados. El alambre esmaltado es del número 16 o cualquier otro que se tenga a mano. Se envuelven unas 50 espiras en cada bolígrafo. No olvidemos dejar trozos de alambre a cada extremo y limpiar el esmalte para hacer las conexiones. El aparato casi terminado se parece a la fotografía que presentamos abajo. Notemos que no se ven los “chokes” ni la fuente de alimentación.

La última parte que haya que colocar es el toroide; este puede consistir de un ovoide o una esfera. Si se desea un ovoide se pueden usar dos platos de acero o de aluminio. El toroide incrementa la capacitancia de la bobina secundaria. Funciona así: ¡el voltaje de la bobina secundaria es tan alto que se necesita solamente una superficie conductora, el toroide!! El aislamiento (dieléctrico) es el aire y la otra “placa” es la tierra. Para hacer un toroide de dos platos de acero o de aluminio, simplemente se corta uno de ellos en la base y se hace un agujero de 4 pulgada de diámetro. Por este agujero debe pasar el tubo de plástico de la bobina primaria. Sobre este plato se coloca y se suelda o asegura con tornillos otro plato colocado en forma invertida. Una vez que se ha colocado el toroide se conecta en este, con ayuda de un pequeño tornillo, el extremo superior del alambre de la bobina secundaria. No debemos olvidar que hay que raspar el esmalte del alambre de cobre para que haya contacto. Recordemos que el otro extremo de la bobina secundaria se conecta a tierra tal como explicamos anteriormente.

Generación hidráulica y solar a gran escala en el norte de Chile. Valhalla es una empresa chilena que nace en el año 2011, con el objetivo de buscar soluciones innovadoras para resolver el problema energético que vive Chile, desde la convicción de que Chile es pobre en energías del pasado, pero infinitamente rico en energías del futuro. De esta manera busca contribuir al desarrollo de una matriz energética limpia, segura y competitiva. Desde su inicio, el propósito de ambos socios fundadores, Juan Andrés Camus y Francisco Torrealba, ha sido generar positivos y profundos cambios en la matriz energética de Chile, alineados con la agenda energética nacional y con los desafíos mundiales sobre el cambio climático. En Valhalla trabajan para que Chile se transforme durante las próximas décadas en la fábrica de energía para el mundo. Es por esta razón que el equipo trabaja día a día para desarrollar proyectos que utilizan de manera estratégica los recursos naturales de Chile, para diversificar la matriz energética y dejar la dependencia de los combustibles fósiles. El primer proyecto de Valhalla, Espejo de Tarapacá, está ubicado en el norte de Chile y combina de forma innovadora y eficiente los recursos solares e hidroeléctricos disponibles. Con una inversión estimada de 400 millones de dólares, Espejo de Tarapacá considera instalar una central hidráulica de bombeo con una capacidad instalada de 300 MW, la cual, mediante un sistema de túneles, durante el día llevará agua de mar a la parte superior de un farellón costero utilizando energía solar, acumulándola en concavidades naturales ubicadas a 600 metros de altura. Durante la noche, cuando no hay energía solar disponible, generará electricidad dejando caer esa agua por los mismos túneles. Cielos de Tarapacá, en tanto, es el segundo proyecto de Valhalla y contará con una capacidad instalada de hasta 600 MW de energía solar limpia, renovable, y chilena, abarcando un área total de hasta 1.570hectáreas. Tiene una inversión estimada de 900 millones de dólares y permitirá inyectar alrededor de 1.800 GWh por año al sistema

eléctrico. De esta manera, ambos proyectos ofrecerán energía limpia y constante (las 24 horas al día, los 7 días de la semana), superando la intermitencia de las energías renovables no convencionales (ERNC), Asimismo, al ser un proyecto libre de emisiones, será un gran aporte a los compromisos que asumimos como país en la reducción de emisiones de CO2. Acercamiento a la comunidad desde sus inicios. Un foco fundamental para Valhalla fue desarrollar un proceso anticipado, sincero y transparente

con las

comunidades.

Este

acercamiento

estuvo

marcado

por

conversaciones con los vecinos de Caleta San Marcos, la localidad más cercana al proyecto Espejo de Tarapacá, antes de iniciar cualquier estudio en terreno. Asimismo, se instaló la oficina en dicha localidad y se constituyó un plan de trabajo, de diálogo y de acciones conjuntas entre Valhalla y la comunidad. Estas instancias de comunicación se han llevado a cabo en diversas formas como por ejemplo, reuniones ampliadas, difusión casa a casa, volanteo, murales informativos, casa abierta a la comunidad, mesas de trabajo, entre otras. El diálogo inicial con la comunidad ha estado centrado en analizar como el proyecto afectaría la vida de los vecinos de la caleta y cómo se trabajaría de manera conjunta. El segundo gran tema fue establecer cómo el proyecto aportaría al desarrollo local. Un objetivo muy relevante fue trabajar en buscar de manera activa que la comunidad realmente comprenda el proyecto, para lo cual ha sido necesario entregarles herramientas reales para que así lo hagan. En este sentido, a petición de la comunidad, se contrataron consultores marinos elegidos por ellos, pero financiados por la empresa, que los capacite y apoye en la revisión de los estudios. De esta forma, se logró generar una participación e incidencia real de las comunidades en el desarrollo del proyecto, lo que se tradujo por ejemplo en que se incluyeron modificaciones en su diseño, considerando no solo variables técnicas y económicas sino también sociales. Como resultados se logró la tramitación ambiental técnica y sin presiones ni manifestaciones sociales. Asimismo, se firmaron acuerdos de asociatividad con la Junta de Vecinos y el Sindicato de Pescadores, que fueron incluidos en la primera adenda del EIA que buscan mantener una relación honesta, real y de largo plazo.

Ventajas y desventajas. Ventajas. Es una fuente limpia, inagotable y acceso libre, por lo tanto, es altamente confiable. Implica bajos costos de mantenimiento y la fabricación e instalación de paneles genera puestos de trabajo. Generación de energía diez beses de la energía de la que se utiliza para hacer funcionar. Generar energía libre e inalámbricas para todo el planeta. Son más respetuosas con el medio ambiente, no contaminan y representan la alternativa de energía más limpia hasta el momento. Hace que la región sea más autónoma, ya que desarrolla en la misma región donde se instala, la industria y la económica. Son energías seguras ya que no contaminan, ni tampoco suponen un riesgo para la salud, y sus residuos además no crean ningún tipo de amenaza para nadie. Se trata de energías de fuentes que son inagotables, como el sol o el agua, y además sus distintos orígenes permiten su aplicación en todo tipo de escenarios. Desventajas. Grandes cantidades de gastos para su construcción y funcionamiento la cual puede provocar que los proyectos puedan quedarse sin construir.

Algunas personas encuentran un inconveniente en estas energías, el hecho de que dependiendo de su fuente necesitan de un gran espacio para poder desarrollarse.

Algunos científicos temen que los grandes proyectos puedan destruir el planeta. Conclusiones del trabajo.

En este trabajo los hemos hecho llegar la información de algunos proyectos de la energía de futuro que serán un paso para la evolución de la especie humana. Estas energías remplazaran a las energías nucleares y a los combustibles fósiles que contaminan el medio en la que nos encontramos. Este tipo de energías ayudara para los viajes espaciales y explotación de recursos espaciales.