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• Javier Albert Huarcaya Quintana

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUIMICA

Tema: Energías Convencionales y No Convencionales MONOGRAFIA NOMBRE DEL ALUMNO: HUARCAYA QUINTANA, Javier YAULILAHUA CANCHAPOMA, Miguel NOMBRE DEL PROFESOR: Dr. Moisés Enrique BELTRAN LAZARO

FECHA DE PRESENTACION DE LA MONOGRAFIA: 23/09/2016

HUANCAYO-PERÚ 2016

RESUMEN Este trabajo presenta un panorama de las fuentes de energía y la distribución de su uso por tipo de combustible y los sectores a los que se destina así también

su

origen

.Describe

fuentes

convencionales

y

también

no

convencionales de energía, haciendo énfasis en algunas cifras de aquellas que se clasifican como bioenergía y que se utilizan en mayor porcentaje en el transporte y en la generación de energía eléctrica. Introduce las políticas para el fomento del uso racional de la energía y las fuentes de energía no convencionales y compara las metas con las que plantean la Comunidad Económica Europea y Estados Unidos. Finalmente se plantea, a manera de conclusión, el papel que puede jugar en el desarrollo e implementación de estas fuentes de energía.

INTRODUCCIÓN En los 80 casi la totalidad de la energía consumida en el mundo provenía de la quema de combustibles fósiles, considerando el mismo consumo per cápita de esos años y que la población mundial llegara a 8200 millones de personas, en el 2025 se quemaran 14.000 millones de toneladas de carbón. Es decir, habrá un incremento del 40%.Ello producirá una aceleración de1 calentamiento global de1 planeta y una elevación de1 nive1 de los océanos. Los combustibles fósiles se agotan y amenazan con provocar una catástrofe ecológica. La tecnología nuclear en muy costosa y peligrosa. ¿Qué alternativas nos quedan? La crisis energética que impacto al mundo en 1.973 y que dejó casi sin combustible a los principales países del mundo, obligó a los especialistas a formular un serio replanteo sobre los mecanismos de generación. La crisis tuvo su continuidad la que llevo a profundizar los estudios sobre las llamadas Energías Alternativas o energías no convencionales. Parte de un conjunto de iniciativas de Gobiernos de los cinco continentes que buscan con ellas contribuir a la solución de algunos de los problemas más importantes a los que se enfrenta la sociedad del siglo XXI son las FENC pretenden incrementar la seguridad e independencia energética, reducir la emisión de gases de efecto invernadero (GHG, por sus iniciales en inglés) e incrementar la competitividad de la economía, especialmente en los países en vías de desarrollo, donde más se necesita debido a los altos índices de desempleo y pobreza que obligan a la población a trasladarse a las grandes ciudades, en una forma de migración interna, o a otros países para buscar un mejor nivel de vida, especialmente a Estados Unidos, Europa y Australia. La biomasa, el sol, el viento, las olas, el agua y el interior de la tierra, son fuentes de energía que se utilizan con diferentes niveles de madurez tecnológica, o que podrán usarse para reemplazar gradualmente al petróleo como la principal fuente de energía. Aunque todas ellas vienen empleándose, el empleo del agua para la generación de energía eléctrica y de biomasa para producir biocombustibles son los más extendidos, dada su disponibilidad, madurez tecnológica y, en el caso de los biocombustibles líquidos, la posibilidad de implementarlos sin modificar los motores de combustión interna a gasolina o diesel de los vehículos actuales.

Objetivos: 

Tener claras las fuentes de energía disponibles en la Tierra y su



clasificación de acuerdo con su origen y a su duración. Visualizar con claridad los conceptos de energía primaria y energía

 

disponible. Distinguir entre los conceptos de recurso y reserva. Conocer la situación de los recursos energéticos y su duración a nivel



mundial. Ser conscientes del papel que deben y pueden jugar las energías renovables en el futuro energético de la Tierra .

Contenido . CONSUMO GLOBAL DE ENERGÍA EN LA TIERRA..............................................13 1.1 CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA..............................................................14 2. SITUACIÓN DE LAS DIFERENTES FUENTES DE ENERGÍA CONVENCIONALES.....................................................................................................14 2.1. Energía nuclear de fisión......................................................................................14 2.1.1. Origen............................................................................................................14 2.1.2. Duración prevista...........................................................................................16 2.2. Energía nuclear de fusión.....................................................................................16 2.2.1. Origen............................................................................................................16 2.2.2. Duración........................................................................................................18 2.3. Energía del carbón................................................................................................18 2.3.1. Origen............................................................................................................18 2.3.2. Duración prevista...........................................................................................19 2.4. Energía del petróleo y del gas natural..................................................................19 2.4.1. Origen............................................................................................................19 2.4.2. Duración prevista del petróleo.......................................................................22 2.4.3 Reservas de gas natural..................................................................................23 3. ENERGÍAS NO CONVENCIONALES.....................................................................23 3.1 Energía Eólica.......................................................................................................24 3.2 Energía Geotérmica...............................................................................................26 3.3 Energía de la Biomasa...........................................................................................28 3.4 Energía del Mar.....................................................................................................29 Conclusiones................................................................................................................31 Recomendaciones........................................................................................................31 Bibliografia..................................................................................................................31 Anexos.........................................................................................................................32

Dedicatoria: Este trabajo va dedicado en primer lugar a nuestros padres por apoyarnos siempre incondicionalmente, luego también a todas la personas que nos estiman y a esas personas que cuando nos vieron caídos nos dieron una mano para poder levantarnos y así podamos seguir adelante.

Agradecimiento: Primeramente agradecemos a dios por darnos la vida y darnos las fuerzas necesarias para seguir adelante, luego también agradecemos nuestros padres por apoyarnos siempre y también a todas las personas que están a nuestros alrededores gracias por estas siempre cuando los hemos necesitado.

NOMENCLATURA: ABIOTROFIA. ABIOTROPHY. Pérdida de la resistencia específica que proviene de una disminución en la vitalidad de un ecosistema AMBIENTAL. ENVIRONMENTAL. Referido al medio ambiente y generalmente relativo a la característica interdependencia de un factor ecológico de los ecosistemas urbano-industriales. AMBIENTE. ENVIRONMENT. Conjunto de procesos y funciones con los que se desarrolla y opera un ecosistema AMENAZADOS, PAISAJES. THREATENED LANDSCAPES. Unidades paisajísticas de las ecoregiones que presentan un grado avanzado de deterioro por acción natural o artificial, como consecuencia de la construcción y la explotación de recursos o del efecto de los impactos ambientales de la urbanización y la industria en general. AMENAZAS DE CONSERVACIÓN. CONSERVATION THREATS. Factores que limitan los prospectos de conservación de largo plazo, disminuyendo tanto los componentes espaciales y temporales del potencial de conservación, dentro de una ecoregión. ANÁLISIS DE IMPACTO AMBIENTAL. ENVIRONMENTAL IMPACT ANALYSIS. Estudios para establecer el grado de afectación ambiental resultante de una acción propuesta en un proyecto de desarrollo. Usa técnicas de mediciones directas e indirectas, experimentación, monitoreo, encuestas y modelos que permiten prevenir el control sobre acciones negativas minimizando su impacto. Se incluye generalmente recomendaciones de acciones alternativas, incluyendo la de no-acción. ANTROPOGÉNICO. ANTHROPOGENIC. Cualquier acto, generalmente perturbador, que es originado y ejecutado por los seres humanos. APROVECHAMIENTO DE DESECHOS. WASTE RECYCLING. Conjunto de técnicas encaminadas a reutilizar, en un nuevo proceso productivo, todas las substancias útiles contenidas en los productos residuales o la reutilización de los mismos elementos reconstituidos una y otra vez, eliminando el riesgo de saturar los botaderos de basura y minimizando la necesidad de uso de recursos naturales (ejem: el uso continuado del papel para periódicos y embalaje, o el reciclaje de plásticos biodegradables; la construcción de materiales a partir de desechos no degradables o la reutilización de metales, aluminio y vidrio). BIENESTAR ECOLÓGICO. ECOLOGICAL WELL-BEING. Condición en la cual la población disfruta de los recursos ofrecidos en la naturaleza. En las sociedades humanas estos se convierten en artículos materiales y dones inmateriales. BIODEGRADABILIDAD. BIODEGRADABILITY. Propiedad de las sustancias que son capaces de descomponerse por medio de la acción de los microorganismos del suelo y los efectos de meteorización del clima (e.g.: plásticos biodegradables se descomponen al exponerse a la luz —fotolisis— o a la acción del agua —hidrólisis— en condiciones de acumulación y compactación). BIODIVERSIDAD. BIODIVERSITY. La totalidad de genes, de especies y de ecosistemas de cualquier área en el planeta. Es el contenido biológico total de organismos que habitan un determinado paisaje, incluyendo su abundancia, su frecuencia, su rareza y su situación de conservación. (Sinónimo: diversidad biológica).

BIOSFERA. BIOSPHERE. Masa de vida del planeta. Constituye una extensa capa de unos 18 km en donde se realiza el fenómeno de la vida y tiene tres características esenciales, a saber: Existe agua líquida en cantidades sustanciales, Recibe una gran cantidad de energía de una fuente externa, el sol, y La presencia de interfases entre los estados sólidos, líquidos y gaseosos. Como envoltura terrestre, la B. tiene una forma mas bien irregular (sensu Hutchinson) ya que se forma de una región indefinida llamada Parabiosfera en la que se encuentran formas de vida latente, como esporas de hongos y bacterias; la Eubiosfera en donde se encuentran los biomas terrestres que se basan en la fotosíntesis de las plantas; y, la Allobiosfera en la que la vida depende de los nutrientes transportados, como en el bioma eólico y el bioma hadal. La B. es parte de la Ecosfera ya que ésta incluye también los elementos abióticos. BIOTECNOLOGÍA. BIOTECHNOLOGY. Aprovechamiento técnico de algunas propiedades de plantas y animales (ejem: la fermentación, obtención de antibióticos, insulina, control de pestes y aprovechamiento de desechos). Cualquier actividad artificial que permita al hombre aprovechar más efectivamente para su propio desarrollo y confort, los organismos o sus propiedades en los ecosistemas naturales o en el laboratorio. CALOR. HEAT. Forma de energía (calórica) que resulta de cualquier trabajo producido y que se disipa en el ambiente, perdiéndose a la entropía. CAMBIO CLIMÁTICO. CLIMATE CHANGE. Variación del clima que se presenta durante los espacios de tiempo geológico y que afecta a grandes regiones. Puede ser consecuencia de una alteración en los factores físicos que controlan el clima de la Tierra (i.e.: la relación tierra-agua, la dirección del viento por cambios térmicos en la atmósfera, radiaciones cósmicas elementales) o por causas intrínsecas del planeta (i.e.: disminución de la velocidad de rotación, curso de traslación, frecuencia de precesión o enfriamiento endógeno). CAMBIO GLOBAL. GLOBAL CHANGE. Alteración de los patrones "normales" de circulación atmosférica y la resultante distribución de las lluvias y los climas del mundo, debido a los efectos antropogénicos del efecto de invernadero y sus implicaciones en la lluvia ácida, la deforestación, el descongelamiento de los glaciares y la actividad volcánica incrementada. Es también resultado del sugerido "invierno nuclear". CICLO BIOGEOQUÍMICO. BIOGEOCHEMICAL CYCLE. Circulación continuada de los elementos químicos del medio físico (O2, H2O, N, P, C, etc.) a los organismos y de éstos nuevamente al medio. Una de las condiciones de renovabilidad de los recursos está definida por la capacidad de ciclo biogeoquímico o por la posibilidad de reutilización de materiales por alteración tecnológica (e.g.: reciclado de plásticos, vidrio, aluminio, papel, cartón, aceites, etc.) en lo que se conoce como C. parasintético. CIENCIAS AMBIENTALES. ENVIRONMENTAL SCIENCES. Aquellas que permiten conocer, describir, interpretar y manejar las manifestaciones del entorno, tanto natural como el ambiente cultural, involucrando por tanto la ingeniería, arquitectura, antropología, ecología, planificación, economía, ciencias naturales, teledetección y sensores remotos, etc. COMBUSTIBLE. FUEL. Materia que al ser quemada por el aire o con el oxígeno puro (comburente) suministra energía (e.g.: Hidrógeno, Propano, Butano, Benceno, Aceite, Gasolina, Diesel, Petróleo, Alcoholes, Hidracina, compuestos orgánicos —fibras vegetales, maderas, pieles—, etc.). Se llaman

C. fósiles a aquellos que se formaron en épocas geológicas muy antiguas (mayormente en el Carbonífero) y que se presentan hasta hoy en los planos estratigráficos correspondientes. CONSERVACIÓN. CONSERVATION. El arte de usar adecuadamente la naturaleza con miras a asegurar la permanencia de buenas condiciones de vida para el hombre actual y las futuras generaciones así como el mantenimiento de la diversidad biológica y la base de recursos. En un sentido general, es una nueva "forma de vida" en donde el consumismo y el derroche son reemplazados por la observancia de un comportamiento individual y social que cubre las tres Rs, a saber: reducir, reusar y reciclar (sensu Livingston). La administración del uso humano de la ecósfera de manera que pueda producir los mayores beneficios posibles para las actuales generaciones y a la vez mantener la posibilidad de satisfacer las necesidades y aspiraciones de las generaciones futuras; comprende la preservación, el mantenimiento, la utilización sostenible y sustentable, la restauración y el mejoramiento del entorno natural y cultural (sensu WRI, IUCN, UNEP). CONSERVACIÓN DE LA NATURALEZA. NATURE CONSERVATION. Término que denota las acciones tendentes a la utilización adecuada de un recurso (renovable o no renovable) que posee la naturaleza o varios de ellos a la vez. Contrasta con la antigua tendencia de preservación, en cuanto al recurso no se lo mantiene aislado, en reservas intocables, sino que se lo administra con criterio conservacionista. La C. de la N. integra ciencia (biología de la conservación, ciencias ambientales), técnica (ecología de la restauración, optimización de mecanización y tecnologías alternativas), metodología (planificación, ordenación territorial, manejo y administración) y filosofía (ideales, actitudes y conductas ambientales) orientadas al desarrollo sostenido y equitativo de toda la sociedad presente asegurando el bienestar intergeneracional a futuro. CONSUMISMO. CONSUMERISM. Característica de sociedades con economía de mercado en donde el comportamiento social se basa en la contínua tendencia a la obtención de bienes materiales perecederos y a la cadena Producir-Consumir-Botar. Las sociedades de consumo basan su progreso en el afán hedonista de satisfacción de necesidades secundarias con objetos suntuarios, innecesarios para la sobrevivencia pero indispensables para la civilización occidental. CONTAMINACIÓN. POLLUTION. Proceso por el cual un sistema se destruye paulatinamente debido a la presencia de elementos extraños a él. Hay varias clases de C., a saber: química, física, biológica y cultural. Hay varios tipos de C., a saber: aérea, hídrica, industrial, edáfica, doméstica, etc. (Sinónimo: polución). COSTO AMBIENTAL. ENVIRONMENTAL COST. Los gastos que se incurren en la realización de las actividades de un proyecto, junto con los posibles efectos negativos que genere, como la pérdida de las funciones (deterioro) o los impactos en la sociedad (costo social). DESARROLLO SUSTENTABLE. SUSTAINABLE DEVELOPMENT. Desarrollo que se logra mediante el proceso de obtención de mejores productos y mayor rentabilidad de los recursos gracias a usos no convencionales que permiten una continua dotación de los mismos en base a una planificación adecuada, una operación participativa y un usufructo compartido, lo cual crea una base de progreso social que sustenta futuros incrementos sin dependencia de factores

externos. La definición original en el Informe Brundtland es "un proceso de cambio en el cual la explotación de los recursos, la dirección de las inversiones y la orientación de la tecnología y el cambio institucional están todos en armonía y mejoran la potencialidad para satisfacer las necesidades y aspiraciones humanas tanto actuales como las futuras". La definición formal adoptada por la FAO en 1988 dice: "D.S. es el manejo y conservación de la base de recursos naturales y la orientación del cambio tecnológico e institucional, de tal manera que asegure la obtención y continua satisfacción de las necesidades humanas en las generaciones presentes y futuras. Dicho D.S. (en los sectores agrícolas, forestales y de pesca) conserva la tierra, el agua, los recursos genéticos de plantas y animales, es ambientalmente no degradante, técnicamente apropiado, económicamente viable y socialmente aceptable. DESECHO. WASTE. Denominación general a cualquier tipo de producto residual, restos, residuos o basuras. Actualmente se consideran desechos solamente los materiales que no se pueden reciclar o reutilizar como productos secundarios (i.e.: los sobrantes de las reacciones nucleares y otros químicos que no se descomponen con facilidad). DETERIORO DEL MEDIO AMBIENTE. ENVIRONMENTAL DETERIORATION. Denominación genérica de todo tipo de contaminación que afecte a los seres vivos y especialmente de forma paulatina, produciendo modificaciones negativas que se acumulan a través del tiempo. ECODESARROLLO. ECODESARROLLO. Modelo alternativo de desarrollo económico que promueve el uso racional de los recursos naturales y la mejora de las condiciones ambientales, en función de la sustentabilidad de los procesos de extracción, uso y reciclado de la materia prima con el fin de conservar los recursos para futuras generaciones. ECOENERGÉTICA. ECOENERGETICS. Estudia el flujo de energía en el ecosistema y el impacto de ésta en el ciclo de la materia. Además, trata del aspecto trófico-dinámico y la eficiencia termodinámica de los procesos tecnológicos que ponen en riesgo al ambiente natural. ECOLOGÍA. ECOLOGY. Término acuñado por Haeckel (1866). Es la ciencia natural que estudia las relaciones sistémicas entre los individuos, dentro de ellos y entre ellos y el medio ambiente (definición funcional). Es el estudio científico de la distribución y abundancia de los organismos que interactúan entre sí y con su medio ambiente en un tiempo y espacio definidos (definición estructural). Es la ciencia del medio ambiente (definición holística). ECONOMÍA DEL MEDIO AMBIENTE. ENVIRONMENTAL ECONOMICS. Rama de la economía que incluye las variables ambientales dentro de sus teorías, análisis, cálculos de costos y beneficios y predicciones. Plantea la utilización de la economía ecológica para optimizar el manejo del medio y su gestión. ECOTECNOLOGÍA. ECOTECHNOLOGY. El uso de estrategias técnicas para manejar ecosistemas, basadas en profundo conocimiento ecológico, para minimizar el costo de las medidas aplicadas y reducir el impacto ambiental de aquellas. Es la base de la ingeniería ambiental. EFECTO DE INVERNADERO. GREENHOUSE EFFECT. El calentamiento de la superficie terrestre debido a la refracción térmica entre los gases atmosféricos, especialmente el CO2. La atmósfera entonces se comporta como un gigantesco vidrio del invernadero que permite el paso de la luz pero captura la radiación infrarroja dentro de él, calentando el medio ambiente.

ENERGÍA. ENERGY. Capacidad para producir un trabajo. Existen diferentes formas de E., a saber: cinética, potencial, eléctrica, atómica, hidráulica, solar, química, etc. ENERGÉTICA. ENERGETICS. El estudio de las transformaciones de la energía dentro de un sistema dinámico. EÓLICO. AEOLIAN. Relativo al viento atmosférico. EQUILIBRIO ECOLÓGICO. ECOLOGICAL EQUILIBRIUM. Sinónimo del anterior pero incluye también el reciclaje de los materiales en la biósfera mediante los ciclos biogeoquímicos manteniendo estabilidad sobre la Tierra; una característica esencial de la biosfera es que constituye un sistema abierto desde el punto de vista energético pero cerrado desde el punto de vista de los materiales, de ahí la necesidad de reciclarlos. (Sinónimo: Homeostasis). HIDROCARBUROS. HYDROCARBON. Compuestos químicos orgánicos formados por carbón e hidrógeno en todas las combinaciones posibles de compuestos orgánicos. Algunos de ellos tienen gran importancia como combustibles. INDUSTRIALIZACIÓN. INDUSTRIALIZATION. Introducción de la economía industrial, con sus consecuencias técnicas, económicas y sociales y particularmente ecológicas, puesto que constituye uno de los principales factores de contaminación ambiental. LLUVIA ÁCIDA. ACID RAIN. Lluvia con bajo pH (menor de 7) debido a la presencia de ácido sulfúrico o ácido nítrico que se precipita como resultado de la condensación de nubes que acarrean contaminantes (NOx, SOx) producidos por la combustión de combustibles fósiles liberados a la atmósfera. Esta acidez se suma a la que existe normalmente en el agua de lluvia por efecto de la acción del ácido carbónico generado por la mezcla de CO2 y el agua. MAREA. TIDE. Fenómeno periódico de los cuerpos de agua oceánicos de subir y bajar el nivel litoral; este proceso se lo verifica cada seis horas en que sube hasta el máximo punto (pleamar) y seis horas en que baja hasta el punto más bajo (bajamar). La línea referencial de altitud cero al nivel del mar se obtiene del promedio entre pleamar y bajamar. En las costas es más evidente este proceso, que se amplifica una vez al mes, en períodos que sobrepasan los límites convencionales, a lo que vulgarmente se llama "aguajes." MAREA NEGRA. BLACK TIDE. Llegada a las playas de inmensas mesas de petróleo que flotan sobre el océano como producto de accidentes en el transporte del buque-tanque petroleros, rotura de oleoductos submarinos y explosión de la flora y fauna marina costanera. MEDIO AMBIENTE. ENVIRONMENT. Conjunto de características físicas, químicas y biológicas que condicionan y definen las cualidades del entorno, tomando en consideración de los procesos y fenómenos que constituyen sujetos funcionales del dintorno. En los ecosistemas humanizados, los procesos y fenómenos del entorno cultural implican la integración de características sociales, económicas, políticas, religiosas, tecnológicas y artísticas, en lo cual se conoce como "medio ambiente humano." La fusión de "medio" y de "ambiente" en una sola palabra, se justifica al aceptar en un solo concepto las ideas de tiempo y espacio, de objeto y sujeto, y de acción y reacción, que son el fundamento mesológico de la ecología. PETROQUÍMICA. PETROCHEMISTRY. Rama de la química que comprende los procesos técnicos y las síntesis químicas que sirven para obtener productos de todo tipo industrialmente, a partir del petróleo y gas natural.

POLUCIÓN. POLLUTION. Alteración de un ambiente por sustancias extrañas al mismo, que lo degradan; si bien el término es aplicado generalmente a la contaminación atmosférica, también se usa para el agua y el suelo. (Sinónimo: contaminación). POLUTANTE. POLLUTANT. Se refiere generalmente al dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, fosfatos, mercurio, plomo, petróleo, pesticidas e incluso a las radiaciones atómicas que inciden en la atmósfera. (Sinónimo: contaminante). QUEMA DE BASURAS. WASTE-BURNING. Es un tipo de tratamiento primario en la técnica de aprovechamiento de desechos de los ecosistemas urbanos; el calor generado con la quema de las basuras genera el movimiento de las turbinas de un generador eléctrico con capacidad para una ciudad pequeña. RADIACIÓN CONTAMINANTE. RADIOPOLLUTION. Contaminación física del medio ambiente por exposición a radiaciones provenientes de plantas atómicas, generadores radiactivos y bombas atómicas. REACTOR NUCLEAR. NUCLEAR REACTOR. Aparato que aprovecha, por fisión nuclear, la energía de los átomos para generadores, bombas, etc. RECURSOS NATURALES. NATURAL RESOURCES. Todos los bienes de la naturaleza que permiten al hombre subsistir en el planeta o fuera de él; pueden ser recursos naturales renovables (agua, aire, bosques, fauna, etc.) y recursos naturales no renovables (petróleo, gas, carbón, recursos genéticos silvestres, minas, etc.) ENERGÍA CONVENCIONAL Se denomina así a todas las energías que son de uso frecuente en el mundo o que son las fuentes más comunes para producir energía eléctrica. En nuestro país, la principal fuente de energía es la fuerza del agua, como medio de producir energía eléctrica. El agua utilizada para este fin pertenece al medio ambiente natural en que vivimos y se considera un recurso de la clase renovable. Son ejemplos de energía convencional: el petróleo, carbón mineral, gas natural, la electricidad, etc. En otras ocasiones, se utiliza la combustión del carbón, el petróleo o el gas natural, cuyo origen son los elementos fósiles, que sirven como combustible para calentar el agua y convertirlo en vapor y generar también electricidad. El movimiento producido por la combustión y explosión de los derivados del petróleo, como son la gasolina, nafta, otros, se realiza mediante la acción de motores. Estas energías son las más usadas en el planeta. ENERGÍA NO CONVENCIONAL Se refiere a aquellas formas de producir energía que no son muy comunes en el mundo y cuyo uso es limitado debido todavía a los costos para su producción y su difícil forma para captarlas y transformarlas en energía eléctrica. También se les conoce como "energías limpias", ya que por lo general no combustionan, no contaminan (aunque todas tienen algún impacto en el medio ambiente) y no dejan desechos (excepto la madera). Dentro de las que más se están utilizando, están la energía nuclear, la energía solar, la energía geotérmica, la energía eólica y la energía de la biomasa

. CONSUMO GLOBAL DE ENERGÍA EN LA TIERRA Antes de comenzar a analizar la situación energética actual en el mundo, es conveniente aclarar los conceptos de recursos y reservas al hablar de una fuente energética, especialmente las no renovables. Recursos son todas las cantidades conocidas de una fuente energética (o incluso supuesta con un elevado nivel de certidumbre). Reservas son las cantidades conocidas que pueden ser técnica y económicamente rentables en cada instante (en la actualidad o en plazo temporal dado). El concepto de reserva implica que la fuente energética está disponible y lista para ser extraída y usada cuando se desee o convenga. Las reservas también pueden clasificarse en comprobadas y no comprobadas. De las primeras se dispone información cierta de su existencia y volumen, mientras que de las segundas se tiene información razonable, a nivel geológico y de ingeniería. De acuerdo con estas definiciones, un recurso puede pasar a ser reserva cuando mejoran las técnicas de extracción o aumentan los precios de venta de la energía de que se trate. La elevación de los precios del crudo en el Mar del Norte en 1973 hizo que los recursos petroleros de la zona pasaran a reservas y fueran explotados. Obviamente, la aparición de nuevos yacimientos incrementan los recursos, y muchas veces, también las reservas. El paso de un recurso a reserva tiene sus límites, no sólo en términos económicos (la extracción de la última gota de petróleo de un pozo nunca puede ser rentable), sino mucho más en térmicos técnicos (cuando la energía que haya que invertirse para la obtención y explotación del recurso sea superior a la energía almacenada en el propio recurso). En segundo lugar, es interesante analizar el ciclo de vida de un recurso no renovable, en el cual su propia explotación conduce a su desaparición. En general, el ciclo completo de explotación de este tipo de energía responde a una gráfica como la de la Figura 1.

Figura 1:Ciclo de explotación de una fuente energética Partiendo del año de explotación 0, el índice de producción tiende a crecer exponencialmente. Después, a medida que aumenta la dificultad para su localización y extracción el índice de producción reduce su velocidad de crecimiento, pasa por uno o varios máximos y luego declina progresivamente hasta cero. Si los índices de producción (pasados y futuros) son conocidos, así

como una razonable estimación de las reservas, puede estimarse la vida esperada de una energía fósil.

1.1 CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA En el año 2007, el consumo total de energía primaria en el mundo ascendió a 11.099,3 millones de Tep (Fuente: BP Statistical Rewiev-2008), de las cuales 3.952,8 (35,6%) corresponden a petróleo, 2.637,7 (23,8%) a gas, 3.177,5 (28,6%) a carbón, 622,0 (5,6%) a nuclear y 709,2 (6,4%) a hidráulica y otras renovables. Destacan, como es obvio, tres grandes áreas, la de América del Norte (2.838,6 # 106 Tep con el 25,6% del total), Europa y Eurasia (2.987,5 # 106 con el 26,9% del total) y Asia y Pacífico (3.801,8 # 106, con el 34,3% del total), así como el bajísimo nivel de consumo de todo un continente, como África (344,4 # 106 Tep). A nivel de países, destaca Estados Unidos de América, con 2.361,4#106 Tep (21,3% del total) seguida de China, con 1.863,4#106 Tep (16,8% del total), Rusia, con 692,0#106 Tep (6,2% del total), Japón, con 517,5#106 Tep (4,7% del total), seguidas de Alemania e India. En los datos anteriores no se ha tenido en cuenta el consumo de maderas y residuos de plantas y animales (biomasa), de uso extendido en los países menos desarrollados (especialmente en gran parte de África y ciertas zonas de Asia y América), y que son en gran parte responsables de la deforestación de esos lugares. En el año 2007, la distribución (porcentual) de la energía final fue de un 28% para el transporte, un 38% residencial-comercial y un 34% para el sector industrial. Ello supone 3.045,8 # 106 Tep cada año para el sector del transporte, 4.133,6 # 106 Tep para el sector residencial-comercial y 3.698,5 # 106 Tep para el sector industrial.

2. SITUACIÓN DE LAS DIFERENTES FUENTES DE ENERGÍA CONVENCIONALES 2.1. Energía nuclear de fisión 2.1.1. Origen La energía nuclear de fisión tiene su origen en la ruptura, por el bombardeo de protones, del núcleo de ciertos elementos pesados (uranio, torio, plutonio). El uranio es el único elemento presente en la naturaleza que puede utilizarse como material fisionable (en un reactor nuclear). El uranio no se encuentra en la naturaleza en estado puro. De hecho se conocen más de 100 minerales portadores de uranio, con mayor o menor cantidad de este metal. El más destacado es la uraninita (pechblenda), con un contenido del 60-80% de óxido de uranio, seguido de la carnotita, que es un polvo amarillo que contiene óxidos de uranio, potasio y vanadio. Menos corrientes son la torbenita, autunita y otros. Para considerar rentable la explotación del uranio contenido en estas u otras sustancias (incluida el agua de los océanos), este contenido debe sobrepasar las 1.000 ppm (partes por millón). En estado puro es un metal de color blanco argénteo, y muy difícil de obtener. El uranio tiene un peso atómico de 238,07 y su número atómico es de 92. Posee ocho isótopos, que van del 233 al 240, siendo los más abundantes el U-234, U-235 y U-238. Cuando el núcleo de un átomo de U-235 es alcanzado por un neutrón (lento o rápido) se rompe en dos átomos más ligeros (kriptón y bario) que salen desplazados a gran velocidad.

La

reacción

que

tiene

lugar

es

la

siguiente:

La cantidad de energía que se transfiere a los nuevos núcleos es aproximadamente igual a la diferencia entre la masa del núcleo del U-235 y la suma de los dos nuevos núcleos más la del neutrón capturado. El núcleo de U235, además de formar dos nuevos átomos, libera dos o más neutrones y una intensa radiación gamma (c). Estos neutrones liberados, pueden impactar con los núcleos de otros átomos U-235, rompiéndolos de nuevo. Se produce, así, una reacción en cadena (Figura 2).

Figura 2: reacción de fisión en cadena Para que se mantenga la reacción en cadena hay que disponer de una masa crítica del elemento fisionable. Y para que la reacción no sea explosiva, ha de disponerse de un moderador que frene la velocidad de los neutrones liberados (como puede ser el agua ligera —H2O— o pesada —H2O2—). En los reactores nucleares se emplean, además, unos absorbedores de neutrones para parar la reacción, o para controlar la potencia del reactor: varillas de control. En la Figura 3 se muestra un esquema del proceso básico en el seno de un reactor nuclear. La energía cinética de estos fragmentos se transfiere (por colisión) a otros átomos (agua, CO2, sodio, etc.), originando un aumento de su temperatura (energía calorífica). En los procesos de fisión se producen radiaciones a (con carga positiva, baja velocidad —20.000 km/s y poco penetrantes— una hoja del papel las detiene); radiaciones b (con carga negativa, alta velocidad —200.000 km/s, medianamente penetrantes— una lámina delgada de acero las detiene); radiaciones c (similares a los rayos X, de muy alta velocidad —300.000 km/s, muy penetrantes—, solo las detienen gruesos paneles de plomo). Si se supone que los neutrones liberados y los c tienen masa, el fenómeno puede interpretarse de otro modo, en el sentido de «no conversión» de la masa en energía. En efecto, le masa se conservaría, si se considera la suma de los elementos formados más la del neutrón más la de la partícula c. La energía liberada equivale a la menor energía de enlace de los dos elementos formados más la del neutrón más la de la partícula. Según esta interpretación en la reacción se conservan la masa y la energía

Figura 3: proceso básico en el seno de un reactor nuclear 2.1.2. Duración prevista Al ritmo de producción actual, el uranio de bajo precio (a40 $/kg) tendría una duración de 27,8 años y el total de reservas 80 años.

2.2. Energía nuclear de fusión 2.2.1. Origen Su origen se encuentra en la fusión de dos núcleos atómicos para dar lugar a la aparición de otro núcleo más pesado, pero algo menos que la suma de los dos iniciales. Esa diferencia se transforma en energía, según la conocida expresión: E =m . c2 Para que una reacción de fusión pueda tener lugar se precisa acercar lo suficiente los dos núcleos atómicos a unir, lo que implica vencer las fuerzas de repulsión culombiana, que a estas escalas resultan ser muy grandes La combinación de elevada presión, elevada densidad y elevada temperatura en una sustancia conduce a que los electrones queden liberados de los núcleos y se alcance un estado de la materia denominado plasma. En estas condiciones, la cercanía de los núcleos, además de su elevada energía cinética (temperatura muy alta), permite vencer la repulsión culombiana y hacer posible las reacciones de fusión. El Sol, al igual que todas las estrellas, es un enorme reactor de fusión. Éste está formado principalmente por H2, que al unirse entre sí forman átomos de helio (He), un átomo de He tiene una masa algo menor que los dos de H2, liberando una gran cantidad de energía, de acuerdo con la expresión: Para que esta reacción pueda tener lugar se precisa una presión de 108 bares (posible dada la enorme masa del Sol, y las consecuentes fuerzas

gravitatorias), una temperatura superior a 20 millones de °C y una densidad de 104 kg/m3. En el Sol, cada segundo, 564 millones de Tn de H2 se transforman en 560 Tn de He. La energía resultante, mediante procesos de irradiación y de convección, es transportada a la superficie del Sol e irradiada al espacio exterior. La pérdida de masa por esta causa se eleva a 4,3 millones de Tn por segundo, lo que supone que para consumir el 10% de su masa se precisan 6.000 millones de años. Conseguir estas condiciones en la Tierra es un arduo problema, aunque puede suavizarse si en lugar de hidrógeno se emplea hidrógeno pesado (deuterio) o superpesado (tritio). Entonces las condiciones de inicio de la reacción son más suaves: 100 millones de °C y 100 billones de partículas por cm3, simultáneamente. La bomba de H2 consigue tales condiciones utilizando una explosión de fisión como detonante. La reacción deuterio-tritio es la más fácil de conseguir, puesto que requiere temperaturas relativamente más bajas. El deuterio 21H es muy abundante en la naturaleza, encontrándose en una concentración de 30 g/m3 en el agua del mar; sin embargo el tritio 31H no se encuentra en estado natural, y se produce en una reacción nuclear a partir del litio natural, que sí es abundante en la naturaleza.

Figura 4: reacciones de fusión En la reacción, los neutrones fisionan el litio en helio y tritio, para posteriormente fusionarse al deuterio y el tritio y formar helio, liberando un neutrón y gran cantidad de energía.

La reacción deuterio-deuterio es más difícil de conseguir. En esta se produce helio y un neutrón, o también, tritio y un protón.

También

2.2.2. Duración Ilimitada.

2.3. Energía del carbón 2.3.1. Origen Su origen se encuentra en la transformación de masas vegetales enterradas bajo el subsuelo y sometidas a procesos de descomposición (anaerobia) y presión. La materia vegetal inicial se transforma en turba (perdiendo agua y gases). Cuando las turberas se hunden, el aumento de presión y temperatura expulsan más agua y gases (O2 y N2), formándose el lignito y los carbones pardos. Mayores presiones y temperaturas eliminan más gases transformando el carbón pardo en carbón bituminoso (hulla). La fase final de compresión y expulsión de gases da lugar a la antracita, de gran poder calorífico pero que arde con dificultad (Figura 5).

Figura 5: generación del carbón La mayor parte del carbón se produjo hace 300 millones de años, en el Período Carbonífero, cuando se depositó en forma de turba el 80% del carbón natural actual a lo largo de un extenso cinturón que atraviesa Norteamérica, Europa, Rusia y China (también, en menor medida, Sudáfrica y Australia). Las vetas oscilan entre 0,6 y 2,5 m. de espesor, a profundidades entre 12 y 50 o más metros, aunque hay algunos que han aflorado. Los lignitos proceden de carbonizaciones de 50 millones de años, y los principales yacimientos se encuentran en Canadá, México y Alemania. La composición de los diferentes carbones es la siguiente (partiendo de la composición de la madera):

Tabla 1: composición de los diferentes carbones

2.3.2. Duración prevista En conjunto, a este ritmo de producción las reservas globales se agotarían en 147 años. Obviamente, en la medida en que el carbón (licuado o gasificado) sustituya al petróleo y al gas, estas reservas sufrirán una drástica disminución. En la Figura 6 puede verse la distribución geográfica de estas reservas.

Figura 6: reservas de carbón En este caso, actuales recursos podrían pasar a la consideración de reservas, si económica y técnicamente fuera factible. Técnicamente implica que la energía consumida para extraer 1 kg de carbón fuera inferior a la energía contenida en esa misma masa.

2.4. Energía del petróleo y del gas natural 2.4.1. Origen La mayor parte del material orgánico que forma el petróleo deriva de organismos microscópicos (plancton) que se crían en las aguas superficiales de los océanos y que se van concentrando, a su muerte, en el fondo del mar. También de otros animales y vegetales que viven en lagunas o desembocaduras de ríos. Estos restos van formando espesas capas de lodos en los fondos marinos. Tales lodos, foco de bacterias anaerobias, fueron fermentados, de manera que

se convirtieron en una masa pastosa compuesta principalmente por C2 y H2, y carentes de O2 (Figura 7). Para que la materia orgánica se transforme en petróleo, la velocidad de acumulación de los sedimentos debe ser elevada, o en su caso, la concentración de oxígeno en el fondo del océano pequeña, pues la materia orgánica no debe oxidarse antes de que sea enterrada.

Figura 7: formación del petróleo El enterramiento de estas cuencas sedimentarias cargadas de lodos y agua de mar eleva la presión y la temperatura de esta materia orgánica y modifica la composición química de estos restos (Figura 8). La materia orgánica se transforma en hidrocarburos gracias a la presión y al calor generados en su enterramiento. Cuando el calor alcanzado es elevado, parte de los hidrocarburos se convierten en gases (gas natural). También existen gases naturales que tienen su origen en la descomposición de restos de vegetales en zonas pantanosas. El resultado final de este proceso, que puede tener una duración de desde cientos de miles a millones de años, es una mezcla de gases (metano, etano, propano, butano, hidrógeno) líquidos ligeros (petróleo, aceites ligeros), líquidos muy viscosos (que no fluyen si no se calientan), hasta arenas y pizarras bituminosas.

Figura 8: formación del petróleo También en el petróleo varía el contenido de impurezas, entre las que destaca el azufre y en el caso del gas, el CO2 (50% en algunos campos de México), y el N2 (90% en algunos campos daneses). La aparición de bolsas de petróleo y gas requiere de unas condiciones geológicas precisas para su formación. El petróleo necesita una fuente sedimentaria (roca madre), una roca porosa (Figura 9) que le sirva de recipiente (roca almacén) y una estructura cerrada que lo retenga (roca cobertera).

Figura 9: petróleo llenando los intersticios de la roca Por efecto de la presión, los hidrocarburos volátiles y ligeros, junto al agua de mar, que están atrapados en los sedimentos, ascienden a través de capas de rocas permeables (con sus poros y fisuras inundados de petróleo o gas y agua de mar) y se acumulan en bolsas atrapadas por estructuras impermeables (si no existiera este tapón, los volátiles continuarían ascendiendo y se escaparían a la atmósfera). Estas «trampas» pueden ser de muy varios tipos: de origen estructural (plegamientos, anticlinales, fallas), de origen estratigráfico (deposiciones y sedimentos, tipo lentejones, arrecifes y disconformidades) o de origen salino (domos salinos), originados al ascender la sal por su menor densidad y formar auténticos tapones que retienen el petróleo (Figura 10).

Figura 10: trampas de petróleo 2.4.2. Duración prevista del petróleo En conjunto, a este ritmo de producción las reservas mundiales se agotarán en un plazo de 40 años. Se estiman los siguientes agotamientos parciales de las reservas: 11,7 años de Estados Unidos, 9,6 de México, 91,3 de Venezuela, 21,8 de Rusia, 16,8 de Argelia, o 11,3 de China. Este agotamiento se producirá al ritmo de consumo actual. Si el mundo elevase su consumo a la media Europa (10,5 barriles por persona y año), las reservas se agotarían en un plazo de 18 años. En la Figura 11 puede verse la duración de las reservas para los últimos 15 años.

Figura 11: duración de las reservas de petróleo Ha de tenerse presente que en este intervalo de tiempo, ciertos recursos pasaron a ser reservas (como ocurrió en el petróleo del Mar del Norte, y otros yacimientos submarinos, que fueron explotados cuando la subida de precios los hizo rentables), o incluso aparecieron nuevos recursos, como ocurrió con los yacimientos del Golfo de Guinea. El gráfico indica, por tanto, que el incremento del consumo no es compensado por la aparición de nuevos yacimientos a los costes de extracción actuales. Sin embargo, la probabilidad de que aparezcan nuevos recursos es cada vez más limitada, dados los sofisticados medios de búsqueda actuales, y el barrido exhaustivo del planeta (como es el caso de la búsqueda de nuevos recursos en África, en las proximidades de las Islas Canarias), así como que en los

principales productores (Arabia, Iraq, etc.), prácticamente los recursos y las reservas son la misma cantidad. Al ritmo de extracción actual (74 millones de barriles cada día, todas las reservas de Arabia Saudita (261.800 millones de barriles) se agotarían en 10,2 años, las de Irán en 3,98 años, las de Kuwait en 3,8 años, las de Venezuela en 1,5 años y las de Argelia en 0,44 años, es decir, en 160 días. 2.4.3 Reservas de gas natural Las reservas totales en el mundo en 2007 ascendían a 177,36 # 1012 m3. (Fuente: BP). De estas, las mayores reservas se encuentran en Rusia (44,65 # 1012 m3), seguida de Irán (27,8 # 1012 m3), Arabia Saudita (25,6 # 1012 m3), Siria (7,17 # 1012), Estados Unidos (5,98 # 1012 m3), Emiratos Árabes Unidos (6,09 # 1012 m3), Argelia (4,52 # 1012 m3), Venezuela (5,15 # 1012 m3), y así hasta un total de 54 países. Al igual que el petróleo, gran parte de estas reservas se encuentran en países clasificados como conflictivos, agravándose en este caso las circunstancias por el transporte a través de grandes gasoductos muy vulnerables. 2.4.3.1. Duración prevista de gas natural A este ritmo de producción, las reservas totales se agotarán, en un plazo de 60,3 años. Destacan los pocos años de vida para los países más desarrollados: 10,9 años para Estados Unidos 8,9 años para Canadá, 5,7 años para el Reino Unido, entre otros. En el año 2006, el Reino Unido pasó a ser importador neto de gas natural. Estos agotamientos se producirán al ritmo de consumo actual. A medida que el gas vaya sustituyendo al petróleo, esta duración se acortará drásticamente. En este período, la duración de las reservas alcanzó un máximo en el año 2003, a partir de aquí ha ido decreciendo rápidamente (a pesar de los nuevos yacimientos encontrados en este período) (Figura 12).

Figura 12: duración de las reservas de gas natural

3. ENERGÍAS NO CONVENCIONALES Las energías renovables se caracterizan porque, en sus procesos de transformación y aprovechamiento en energía útil, no se consumen ni se agotan en una escala humana de tiempo.

Entre estas fuentes están: la hidráulica, la solar (térmica y fotovoltaica), la eólica y la de los océanos. Además, dependiendo de su forma de explotación, también pueden ser catalogadas como renovables aquellas provenientes de la biomasa y de fuentes geotérmicas. Su lento desarrollo se debe principalmente a la estacionalidad de su utilización y al alto grado de estudios requeridos, tanto para implementarlas como para almacenarlas, lo que se traduce en la práctica que satisfagan un porcentaje bajo (alrededor del 10%) de los requerimientos energéticos mundiales. Dependiendo de su forma de aprovechamiento, las energías renovables no convencionales pueden generar impactos ambientales significativamente inferiores que las fuentes convencionales de energía. Además, las energías renovables no convencionales pueden contribuir a los objetivos de seguridad de suministro y sostenibilidad ambiental de las políticas energéticas. La magnitud de dicha contribución y la viabilidad económica de su implantación, dependen de elementos particulares en cada país, tales como el potencial explotable de los recursos renovables, su localización geográfica y las características de los mercados energéticos en los cuales competirán. Procedemos a mencionar aquellos recursos renovables no convencionales más importantes y su impacto ambiental:

3.1 Energía Eólica Es la energía que se obtiene del viento, esto quiere decir es la energía cinética obtenida por el efecto de las corrientes de aire, la cual es transformada en otras formas útiles para las actividades mecánicas. L a energía cinética del viento puede transformarse en energía útil, tanto mecánica como eléctrica. La energía eólica, transformada en energía mecánica ha sido históricamente aprovechada, pero su uso para la generación de energía eléctrica es más reciente. Existen aplicaciones de mayor escala desde mediados de los `70 en respuesta a la crisis del petróleo y a los impactos ambientales derivados del uso de combustibles fósiles. Desde hace un poco más de un par de décadas se ha utilizado la energía eólica como fuente de generación eléctrica. Primero en Estados Unidos, aprovechando la existencia de vientos regulares, se instalaron numerosos aerogeneradores conectados a las redes eléctricas. Luego siguió la Unión Europea, la cual hoy se alza como el primer productor de electricidad de origen eólico. Por otro lado, en la India ha habido un fuerte desarrollo en los últimos años. A nivel mundial, el uso de la energía eólica ha crecido aceleradamente, donde se destaca que al cierre de 2005, se registraban 59.206 MW de potencia eólica instalada. Este crecimiento parece que no parará, pues estudios indican que hacia 2020 la energía eólica sumará más de 1.000.000 MW instalados.

Figura 13: energía eólica por continente

El viento es un fenómeno que se presenta en casi todas las zonas de la Tierra, pero su intensidad y regularidad es variable. En primer lugar, existe un esquema general de circulación de aire en la superficie terrestre, en que en cada hemisferio aparecen dos franjas de viento frecuentes, una de latitudes bajas, vientos alisios, y otra en latitudes por encima del paralelo 40°, separadas por otras de calma persistentes. La zona ecuatorial es un área de baja circulación horizontal de aire. Por otro lado, los accidentes geográficos condicionan la circulación de vientos regionales o locales. (Wilfredo Jara, introducción a las ERNC). Los Aerogeneradores La energía eólica disponible en una determinada zona es función de la velocidad (V), del área (A) barrida por las palas del molino y de la densidad ( ) del aire. De esta forma, y aplicando los principios de la física (mecánica) clásica, se obtiene la expresión teórica de la potencia disponible: Potencia = 0,5 A V3 En la práctica, la potencia que se obtiene en el aerogenerador es menor que la obtenida con la expresión teórica indicada precedentemente, donde influye directamente el diseño del aerogenerador, alcanzando un valor máximo de 0,59 de la potencia teórica. En relación con la producción de energía eléctrica, los diseños más utilizados corresponden a los aerogeneradores de eje horizontal de tres palas. Éstos se diseñan para funcionar, en general, en un rango de velocidades de viento entre 4 y 25 m/s. Las velocidades bajo el límite inferior no permiten energía útil y las que están sobre el límite superior (velocidad de corte), se evitan por razones de seguridad estructural del equipo. Aspecto Ambiental La energía eólica es una opción limpia, pero la instalación de un parque (granja eólica) puede producir un impacto ambiental que es necesario evaluar de acuerdo a las condiciones del entorno, tanto físico, biológico y social, de manera de introducir oportunamente las medidas de mitigación. Entre ellos destacan:  La realización de obras civiles, en especial, la apertura de caminos que puede ser causa de futura erosión. Este aspecto es importante en los terrenos con insuficiente vegetación propia que proteja el suelo. Se debe ser cuidadoso en el desarrollo de las obras, disponer de adecuados sistemas de drenaje y restaurar la vegetación donde sea posible.

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Incidencia sobre la población de aves migratorias. Se requiere conocer las costumbres de éstas (vías de desplazamiento), a fin de no ubicar líneas de aerogeneradores en sus pasos habituales, ya que pueden dar lugar a accidentes y muertes de aves. En algunas localidades preocupa el ruido producido por los aerogeneradores. Si bien éste no es intenso, la ubicación de las máquinas cerca de viviendas puede resultar molesta.

3.2 Energía Geotérmica La energía geotérmica es la energía térmica que se encuentra acumulada bajo la superficie de la corteza terrestre en zonas de alta presión de agua caliente o sobre una capa de rocas calientes, dicha energía consiste en el flujo de una corriente de calor desde el interior o magma de la tierra que atraviesa el manto y llega a las superficie, donde próximamente es liberada a la atmosfera. Las áreas con mayores recursos geotérmicos accesibles son aquellas en que el magma está muy cerca de la superficie terrestre, con zonas de corteza terrestre delgada o fracturada (Anillo de Fuego). En Sudamérica es originado por el choque de la Placa de Nazca con la Placa Sudamericana

Figura 14: distribución mundial de volcanes y placas

ETAPAS PARA UN YACIMIENTO GEOTÉRMICO Etapa de exploración Entre otras cosas, los geólogos analizan el tipo y edad de los volcanes y de su lava, los derrames, los contactos y la geoquímica de las rocas. Los geofísicos buscan zonas de alta conductividad eléctrica en el subsuelo, lo que podría indicar agua caliente con sales disueltas. Entre tanto, los geoquímicos examinan todas las emanaciones superficiales para determinar mediante geotermómetros la temperatura a la que supuestamente se originaron esos fluidos. Con estos estudios, se desarrolla un modelo conceptual donde lo más importante es la concepción tridimensional de la litología y estructuras, como también el comportamiento geohidrológico del reservorio (temperatura, zonas de “upflow” y de descarga). De este modo, si se llega a determinar que el

volumen estimado de agua caliente atrapado en estos acuíferos es suficientemente grande, tiene alta temperatura y buena permeabilidad, entonces se dan las condiciones apropiadas para que exista un reservorio geotérmico, susceptible a ser explotado en forma comercial. Etapa de explotación El proceso de extracción de vapor consiste en llevar a la superficie el vapor endógeno que se encuentra en el subsuelo, mediante la perforación de pozos productores y construcción de su infraestructura que proporcione el conducto adecuado para su extracción y control. El vapor producido en los pozos es recolectado mediante una red de vaporductos y llevado hasta la central, donde se purifica y luego entra a las turbinas de vapor. Después de realizar trabajo en la turbina, el vapor puede ser descargado a la atmósfera o a un condensador (más eficiente) dependiendo del tipo de central. Todo el resto del sistema de generación eléctrica, transformación, control y transmisión, es prácticamente igual al de una central térmica a vapor convencional.

Figura 15: yacimiento geotérmico de alta temperatura

IMPACTO AMBIENTAL En cuanto a la contaminación atmosférica que la generación geotermoeléctrica pueda producir, es importante tener en cuenta que ésta no emite óxidos de nitrógeno (NOx), ni óxidos de azufre (SOx), como ocurre en las plantas de combustión. Las emisiones geotérmicas sólo contienen gases de CO2, aunque muy inferiores comparadas a las de una central térmica, que utilice como combustible gas natural, petróleo o carbón. En cuanto al agua separada (salmuera), si se realiza la reinyección de ésta al propio yacimiento en forma adecuada, se eliminan los riesgos de contaminación del suelo, acuíferos superficiales y cursos de agua. Posibles consecuencias  La utilización del suelo, ya que se requieren grandes extensiones y de una considerable infraestructura.  El manejo del suelo, relacionado con su estabilidad y la influencia sobre las formaciones geológicas profundas. Entre los impactos negativos podrían estar la erosión, el hundimiento del terreno y la inducción de actividad sísmica.

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El ruido, en especial en la etapa de perforación de los pozos. Posible contaminación del aire, debido a flujos de gases contaminantes y no controlados en las distintas etapas del proceso de explotación. Posible contaminación de las aguas, debido a los procesos térmicos durante la explotación de la planta.

3.3 Energía de la Biomasa Por biomasa se entiende al conjunto de recursos forestales, plantas terrestres y acuáticas, y de residuos y subproductos agrícolas ganaderos y urbanos e industriales. La forma de aprovechar esta fuente energética es mediante la combustión directa a través de su trasformación en biogás, bioalcohol, etc. También se puede aprovechar esta energía mediante gasificación, pirolisis, fermentación alcohólica y digestión anaeróbica que transforman la biomasa inicial en otros combustibles con características más favorables para su uso. Hay dos uso más específicos para aprovechar la energía de la biomasa: Conversión Química La biomasa se usa principalmente como combustible en establecimientos industriales o en el sector doméstico para calefacción, cocina y agua caliente. También puede ser utilizada como combustible para los medios de transporte y evitar de este modo el uso de combustibles fósiles. En este caso, se utilizan los denominados biocombustibles (por ejemplo, metanol y etanol), obtenidos después de haber aplicado varios procesos industriales a algunos cultivos energéticos y a los excedentes agrarios. El principal problema de este proceso es que su rendimiento es bajo: de un 30 a un 40% de la energía contenida en el material de origen se pierde en la preparación del alcohol. Conversión Termoquímica Otra posibilidad es usar la biomasa para obtener biogás. Esto se hace en depósitos en los que se acumulan restos orgánicos, residuos de cosechas y otros materiales que pueden descomponerse, en un depósito al que se llama digestor. En ese depósito estos residuos fermentan por la acción de los microorganismos. La mezcla de gases producidos se puede almacenar o transportar para ser usada como combustible. Impacto Ambiental La utilización de la biomasa con fines energéticos tiene las siguientes ventajas ambientales:  Disminución de las emisiones de CO2. Aunque para el aprovechamiento energético de esta fuente renovable se tenga que realizar una combustión, y el resultado de la misma sea agua y CO2, la cantidad de este gas causante del efecto invernadero, se puede considerar que es la misma cantidad que fue captada por las plantas durante su etapa de crecimiento, por lo cual el aporte neto es nulo y no supone un incremento de este gas a la atmósfera.  No emite contaminantes sulfurados o nitrogenados (precursores de la lluvia ácida), apenas algunas partículas sólidas. Las cenizas de la combustión de la biomasa son inertes.

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Si se utilizan residuos de otras actividades como biomasa, esto se traduce en un reciclaje y disminución de residuos. Canaliza, por tanto, los excedentes agrícolas alimentarios, permitiendo el aprovechamiento más integral de las tierras. Los cultivos energéticos sustituirán a cultivos excedentarios en el mercado de alimentos. Eso puede ofrecer una nueva oportunidad al sector agrícola.

Impacto Ambiental Negativo  Tiene un mayor costo de producción frente a la energía que proviene de los combustibles fósiles.  Menor rendimiento energético de los combustibles derivados de la biomasa en comparación con los combustibles fósiles.  La materia prima es de baja densidad energética, lo que quiere decir que ocupa mucho volumen y, por lo tanto, puede tener problemas de transporte y almacenamiento.  Un problema serio es la deforestación, ya que con la tala de los árboles para la obtención de leña se evita que éstos sigan consumiendo CO2 (gas efecto invernadero). Además, la producción de biomasa a gran escala requiere de grandes superficies de tierras fértiles, lo que se traduce en no usarla para la producción de alimentos.

3.4 Energía del Mar La potencialidad de la energía del mar está en su abundancia. Tres cuartas partes de la superficie de la Tierra están cubiertas por el mar, por lo tanto, reciben la mayor parte de la energía procedente de la radiación solar. El aprovechamiento de la energía del mar puede ser de tres tipos: energía de las mareas (mareomotriz), energía de las olas y energía térmica oceánica. Energía de las mareas Para generar energía eléctrica a partir de las mareas se requiere construir un dique que almacena agua convirtiendo la energía potencial de ésta en electricidad por medio de una turbina, igual que en el caso de las centrales hidráulicas. La energía producida es proporcional a la cantidad del agua desalojada y a la diferencia de altura existente. Para esto aprovechamiento se debe tener en cuenta:  Que la amplitud física de las mareas sea como mínimo de varios metros .  Que la configuración de las costas permita el embalse de una importante cantidad de agua, sin que requieran obras civiles de gran magnitud y costo. Las ventajas de esta fuente de energía son claras, ya que es una fuente muy abundante y renovable, las mareas se repiten de forma periódica y fácilmente predecible, se trata de una energía limpia que no genera gases que incrementen el efecto invernadero. Entre los inconvenientes cabe destacar que no es una tecnología desarrollada y que las labores de instalación y mantenimiento son complejas y costosas.

Energía de las olas Las olas se forman por la acción del viento, después crecen y se entremezclan en el mar. Se ha calculado que una ola inicial de 150 metros de longitud, tarda 30 horas en ir de las islas Azores a Marruecos. La altura de las olas es variable según los océanos. Las olas más altas observadas en el Atlántico no rebasan los 20 metros. En el Mediterráneo, no exceden los 8 metros, mientras que en el Océano Antártico se producen olas de hasta 30 metros. Existen además los tsunamis, que son olas de alrededor de 1 m de altura, pero de gran longitud de onda, que llegan a la costa en forma de marejada y provocan destrucciones. Una de las propiedades características de las olas es su capacidad de desplazarse a grandes distancias, con muy poca pérdida de energía. Por ello, la energía generada en cualquier parte del océano acaba en el borde continental. De este modo, la energía de las olas se concentra en las costas, que totalizan 336.000 km de longitud. La densidad media de energía es del orden de 8 kW/ m de costa.

Figura 16: mapa mundial de la densidad de las olas

La tecnología de conversión de movimiento oscilatorio de las olas en energía eléctrica se fundamenta en que la ola incidente crea un movimiento relativo entre un absorbedor y un punto de reacción que impulsa un fluido a través del generador. La potencia instalada en operación en el mundo apenas llega a 1 MW. La mayor parte de las instalaciones lo son de tierra. Energía térmica oceánica La conversión de energía térmica oceánica es un método para transformar en energía útil la diferencia de temperatura entre el agua de la superficie y el agua que se encuentra a 100 m de profundidad. En las zonas tropicales esta diferencia varía entre 20 y 24 ºC. Para el aprovechamiento energético es suficiente una diferencia de 20ºC. Existen dos sistemas para el aprovechamiento de esta fuente de energía. El primero consiste en utilizar directamente el agua de mar en un circuito abierto, evaporando el agua a baja presión y así mover una turbina. El segundo, en emplear un circuito cerrado y un fluido de baja temperatura de ebullición

(amoníaco, freón, propano) que se evapora en contacto con el agua caliente de la superficie. Este vapor mueve un turbogenerador, se condensa con agua fría de las profundidades y el fluido queda dispuesto de nuevo para su evaporación. El inconveniente de este sistema es su bajo rendimiento (menos del 10%). Ello es debido a la baja temperatura del foco caliente y la poca diferencia de temperatura entre el foco frío y caliente. Además, es preciso realizar un desembolso extra de energía, empleado para el bombeo de agua fría de las profundidades para el condensado de los fluidos.

Conclusiones La energía convencional a base de energías hidráulicas y térmicas que usa como combustible el petróleo continuará predominando por mucho tiempo más, debido a su versatilidad y facilidad de obtención. En algunos países como el Japón la energía térmica no convencional a base de combustible nuclear será el soporte de su desarrollo tecnológico. La energía solar y eólica las cuales son energías limpias que no contaminan el ambiente y son renovables, presentan muchas aplicaciones en la actualidad y éstas se incrementarán en el comercio. La aplicación de las energías convencionales se da en las centrales hidroeléctricas. En el caso del Perú la más importante Central Hidroeléctrica del Mantaro, suministra energía a muchas industrias y ciudades del País. En el caso de las centrales térmicas se utilizan en centros aislados como Iquitos, Pucallpa existiendo interés en extenderlo en diferentes pueblos rurales del País.

Recomendaciones Adoptar medidas para promover el desarrollo sostenible y la diversificación de la matriz energética en el Perú. El Perú presenta naturalmente una estructura de consumo y generación seccionada en no menos de tres grandes macro regiones, norte, centro y sur, hacia ellas debiera dirigirse la solicitud o llamado a licitación para proveer energía renovable. Comprometer la demanda eléctrica en el largo plazo a un horizonte térmico no es lo mejor para el país, porque esa dependencia afecta el futuro de la minería, la industria y la economía nacional. Es decir, si el gas del Lote 88 tiene una expectativa de atención hasta el 2019, ya no será suficiente para atender el mercado interno y el proyecto de exportación dejando claro que los otros lotes con gas natural recientemente descubiertos, producirán gas a otro precio, ocasionando que a un futuro la energía más cara afecte a todos, más aun si necesitamos importar Diésel para atender el mercado eléctrico. Se debe promover un crecimiento descentralizado de la oferta de generación en función a la disponibilidad de recursos energéticos, a fin que se logre una expansión eficiente del sistema de transmisión y se reduzcan los riesgos de congestión, permitiendo una mayor.

Bibliografia Gamio Aita P., Matriz Energética en el Perú y Energías Renovables, Fundación Friedrich Ebert, Lima, Perú 2010

Sanhueza C., De Ferrari L., Guajardo M. Energías renovables Mito o Realidad. Trabajo para el programa de magíster en gestión ambiental de la UDD. Concepción, Chile, junio 2005. Maldonado Pedro. Eficiencia energética y fuentes renovables. Revista Ecoamérica, agosto 2005. Lahmeyer Internacional 2005. Catálogo Energía Renovables. Henry J. Glynn & Heinke Gary W. Ingeniería Ambiental, segunda edición, Prentice Hall, México 1999. Wilfredo Jara Tirapegui, Introducción a las Energías Renovables No Convencionales, Santiago de Chile Agosto del 2006 Colectivo de autores. (2006) Introducción al conocimiento del medio ambiente. Universidad para todos. Editorial Academia. Denti Casas, Pablo Julio. (1997) Economía y Ecología: investigación sobre los fundamentos de un estilo de desarrollo sustentable. Prosopis Editora. España. Hernandez Fernández, Santiago. (1995) Ecología para ingenieros: impacto ambiental..Madrid, España.

Anexos

Anexo 1 Energia solar diaria por departamentos en Perú

Anexo 2 Proyeccion de demanda de gas natural por 20 años