Modulo 5

1. Modulo 5 Energía: Recursos, energía renovable

2. SENSIBILIZACIONRECURSOS ENERGÉTICOS Energías no renovables Energías renovables  Uso sostenible de los recursos energéticos ¿ Cómo se puede ahorrar energía ? ¿ Cómo podemos ahorrar energía en casa ?

3. ENERGÍAIntroducción La energía es la fuerza vital de nuestra sociedad. De ella dependen la iluminación de interiores y exteriores, el calentamiento y refrigeración de nuestras casas, el transporte de personas y mercancías, la obtención de alimento y su preparación, el funcionamiento de las fábricas, etc.  Hace poco más de un siglo las principales fuentes de energía eran la fuerza de los animales y la de los hombres y el calor obtenido al quemar la madera. El ingenio humano también había desarrollado algunas máquinas con las que aprovechaba la fuerza hidráulica para moler los cereales o preparar el hierro en las herrerías, o la fuerza del viento en los barcos de vela o los molinos de viento Pero la gran revolución vino con la máquina de vapor, y desde entonces, el gran desarrollo de la industria y la tecnología han cambiado, drásticamente, las fuentes de energía que mueven la moderna sociedad. Ahora, el desarrollo de un país está ligado a un creciente consumo de energía de combustibles fósiles como el petróleo, carbón y gas natural.

4. Unidades de energía La energía se manifiesta realizando un trabajo. Por eso sus unidades son las mismas que las del trabajo. En el SI (Sistema Internacional de Unidades) la unidad de energía es el julio. Se define como el trabajo realizado cuando una fuerza de 1 newton desplaza su punto de aplicación 1 metro. En la vida corriente es frecuente usar la caloría. 1 Kcal = 4,186 · 103 julios. Las Calorías con las que se mide el poder energético de los alimentos son en realidad Kilocalorías (mil calorías). Para la energía eléctrica se usa el kilovatio-hora. Es el trabajo que realiza una máquina cuya potencia es de 1 KW durante 1 hora. 1 KW-h = 36·105 J Cuando se estudian los combustibles fósiles como fuente de energía se usan dos unidades: • tec (tonelada equivalente de carbón): es la energía liberada por la combustión de 1 tonelada de carbón (hulla) 1 tec = 29,3 · 109 J  • tep (tonelada equivalente de petróleo): es la energía liberada por la combustión de 1 tonelada de crudo de petróleo. 1 tep= 41,84 · 109 J 

5. Tipos de energía que usamos el 99% de la energía utilizada para calentar la tierra y todos nuestros edificios proviene directamente del sol. Sin esta entrada inagotable de energía solar, la temperatura media de la tierra sería de -240 °C y no existiría la vida tal y como la conocemos. La energía solar también contribuye a reciclar el carbono, oxígeno, agua y otros elementos que necesitamos nosotros y los demás organismos para mantenernos vivos y sanos. La entrada directa de energía solar también produce varias formas de energía renovable: viento, agua que fluye y caídas de agua (energía hidráulica) y biomasa (energía solar convertida en energía química almacenada en los enlaces químicos de los compuestos orgánicos en los árboles y otras plantas). El 1% restante, la porción que nosotros generamos para complementar la energía solar es energía comercial que se vende en el mercado. La mayor parte de la energía comercial se obtiene al extraer y quemar recursos minerales obtenidos de la corteza terrestre, principalmente combustibles fósiles no renovables

6. Recursos importantes de energía comercial que se obtienen de la corteza terrestre energía geotérmica, carbón, petróleo y gas natural. La mena de uranio también se extrae de la corteza terrestre y después se procesa para aumentar su concentración de uranio-235, que puede usarse como combustible en los reactores nucleares para producir electricidad.¿

7. Utilización de las fuentes de energía comercial en los países desarrollados y en vías de desarrollo. La energía comercial supone sólo un 1% de la energía que se consume en el mundo; el otro 99% proviene del sol y no se vende en el mercado. Los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo difieren mucho en cuanto a sus fuentes de energía y en su consumo medio de energía per cápita. La fuente suplementaria de energía más importante para los países en vías de desarrollo es la biomasa potencialmente renovable, especialmente la leña y el carbón hecho de leña (Datos del Departamento de Energía de EEUU y de British Petroleum y del Instituto Worldwatch.)

8. Estados Unidos es el mayor consumidor (y derrochador) de energía del mundo Con sólo el 4,6% de la población consume el 24% de la energía comercial de todo el mundo; el 93% procede de combustibles fósiles no renovables (85%) y energía nuclear (8%). La India, en cambio, con el 17% de la población, sólo consume un 3% aproximadamente de la energía comercial mundial.

9. Cambios en el consumo de fuentes de energía comercial en EEUU desde 1850, con los cambios previstos hasta 2100 El cambio de la madera al carbón y después del carbón al petróleo y al gas natural han llevado unos 50 años cada uno de ellos. Se espera que el petróleo a un precio razonable se agote en un plazo entre 40 a 80 años además de que la quema de combustibles fósiles es la causa principal de polución del aire y del calentamiento previsto de la atmósfera. Por ello, se cree que deberíamos hacer un nuevo cambio en nuestros recursos energéticos a lo largo de los próximos 50 años. Algunos creen que este cambio debería traer consigo una mejora en la eficiencia de la energía y una utilización mucho mayor de la energía solar y el hidrógeno. (Datos del Departamento de Energía de EEUU.)

10. Flujo de energía comercial en la economía estadounidense Obsérvese que sólo el 16% de la energía comercial utilizada en EEUU termina realizando trabajo útil o convertida en derivados del petróleo; el resto, o bien se desaprovecha de forma automática e inevitable debido a la segunda ley de la energía (41%) o se despilfarra innecesariamente (43%).

11. Eficiencia de la energía en algunos mecanismos comunes de conversión de energía. La eficiencia de la energía es el porcentaje de energía total de entrada que realiza un trabajo útil (que no se convierte en energía de baja calidad, fundamentalmente calor inútil) en un sistema de conversión de energía.

12. Rendimiento neto de dos tipos de calefacción Debido a la segunda ley de la termodinámica, a mayor número de etapas de un proceso de conversión de energía, menor será su rendimiento neto. El 86% de la energía que se utiliza para proporcionar calefacción por medio de electricidad producida en una central nuclear se desperdicia. Si se suma la energía adicional para manejar los residuos radiactivos y el desmantelamiento de las centrales el rendimiento neto de energía de una planta nuclear es sólo del 8% (o el 92% de despilfarro). En cambio, con la calefacción pasiva solar, sólo se desperdicia un 10% de la energía solar entrante.

13. Combustibles fósiles • Los combustibles fósiles son el carbón, el petróleo y el gas. • Han sido los protagonistas del impulso industrial hasta nuestros días. • De ellos depende gran parte de la industria y el transporte actualmente • Ellos cubren casi el 90% de la energía comercial usada en el mundo. • Estan compuesto por restos de organismos que vivieron hace millones de años. • El carbón se formó a partir de plantas terrestres • El petróleo y el gas natural a partir de microorganismos y animales principalmente acuáticos. • Estos combustibles han permitido un avance sin precedentes en la historia humana, pero son fuentes de energía que llamamos no renovables. • Esto significa que cantidades que han tardado en formarse miles de años se consumen en minutos y las reservas de estos combustibles van disminuyendo a un ritmo creciente. • Además, estamos agotando un recurso del que se pueden obtener productos muy valiosos, como plásticos, medicinas, etc., simplemente para quemarlo y obtener energía.

14. El carbón • Es un tipo de roca formada por el elemento químico carbono mezclado con otras sustancias. • Es una de las principales fuentes de energía. • En 1990, por ejemplo, el carbón suministraba el 27,2% de la energía comercial del mundo. Formación. • El carbón se formó, principalmente, cuando los extensos bosques de helechos y equisetos gigantes que poblaban la Tierra hace unos 300 millones de años, en el periodo Carbonífero de la era Paleozoica, morían y quedaban sepultados en los pantanos en los que vivían. • Al ser el terreno una mezcla de agua y barro muy pobre en oxígeno, no se producía la putrefacción habitual y, poco a poco, se fueron acumulando grandes cantidades de plantas muertas • Con el tiempo nuevos sedimentos cubrían la capa de plantas muertas, y por la acción combinada de la presión y la temperatura, la materia orgánica se fue convirtiendo en carbón.

15. Tipos de carbón • Según las presiones y temperaturas que los hayan formado distinguimos distintos tipos de carbón: turba, lignito, hulla (carbón bituminoso) y antracita. • Cuanto más altas son las presiones y temperaturas, se origina un carbón más compacto y rico en carbono y con mayor poder calorífico..  • La turba es poco rica en carbono y muy mal combustible. • El lignito viene a continuación en la escala de riqueza, pero sigue siendo mal combustible, aunque se usa en algunas centrales térmicas. • La hulla es mucho más rica en carbono y tiene un alto poder calorífico por lo que es muy usada, por ejemplo en las plantas de producción de energía. Está impregnada de sustancias bituminosas de cuya destilación se obtienen interesantes hidrocarburos aromáticos y un tipo de carbón muy usado en siderurgia llamado coque, pero también contiene elevadas cantidades de azufre que son fuente muy importante de contaminación del aire. • La antracita es el mejor de los carbones, muy poco contaminante y de alto poder calorífico.

16. Etapas en la formación del carbón a lo largo de millones de años

17. Depósitos de carbón • Los mayores depósitos de carbón están en América del Norte, Rusia y China, • Con el actual ritmo de consumo se calculan reservas de carbón para algo más de 200 años, aunque si se tienen en cuenta las que no son fáciles de explotar en el momento actual, las reservas podrían llegar para otros mil años. Problemas ambientales de la explotación y el uso del carbón • La minería del carbón y su combustión causan importantes problemas ambientales y tienen también consecuencias negativas para la salud humana • En el proceso de uso del carbón también se producen importantes daños ambientales porque al quemarlo se liberan grandes cantidades de gases responsables de efectos tan nocivos como la lluvia ácida, el efecto invernadero, la formación de smog

18. El petróleo y Gas natural • El petróleo es un líquido formado por una mezcla de hidrocarburos • En las refinerías se separan distintos componentes como: gasolina, gasoil, fueloil y asfaltos, que son usados como combustibles. • También se preparan otros productos como: plásticos, fertilizantes, pinturas, pesticidas, medicinas y fibras sintéticas. • El gas natural está formado por un pequeño grupo de hidrocarburos como: metano con una pequeña cantidad de propano y butano. • El propano y el butano se separan del metano y se usan como combustible para cocinar y calentar, distribuidos en bombonas. • El metano se usa como combustible tanto en viviendas como en industrias y como materia prima para obtener diferentes compuestos en la industria química orgánica y se distribuye por gaseoductos.

19. Refinado del petróleo Los componentes se separan en distintos niveles, en función de su punto de ebullición, en una columna de destilación gigantesca. Los componentes más volátiles, que tienen el punto de ebullición más bajo, se retiran en la parte más alta de la columna.

20. Formación del petróleo y el gas natural Se forman cuando grandes cantidades de microorganismos acuáticos mueren y son enterrados entre los sedimentos del fondo de estuarios y pantanos, en un ambiente muy pobre en oxígeno. Cuando estos sedimentos son cubiertos por otros que van formando estratos rocosos que los recubren, aumenta la presión y la temperatura y, en un proceso poco conocido, se forman el petróleo y el gas natural. El gas natural se forma en mayor cantidad cuando las temperaturas de formación son más altas. El petróleo y el gas, al ser menos densos que la roca, tienden a ascender hasta quedar atrapados debajo de rocas impermeables, formando grandes depósitos. La mayor parte de estos combustibles se encuentran en rocas de unos 200 millones de años de antigüedad como máximo.

21. Tipos de crudo • La palabra crudo es típica para designar al petróleo antes de su refinado.  • La composición de los crudos es muy variable dependiendo del lugar en el que se han formado. • No solo se distinguen unos crudos de otros por sus diferentes proporciones en las distintas fracciones de hidrocarburos, sino también porque tienen distintas proporciones de azufre, nitrógeno y de las pequeñas cantidades de diversos metales, que tienen mucha importancia desde el punto de vista de la contaminación

22. Depósitos de petroleo y Gas natural • Se puede encontrar petróleo y gas natural en todos los continentes distribuidos de forma muy irregular. • Enormes campos petrolíferos que contienen alrededor de la mitad del petróleo mundial se encuentran en el Oriente Próximo, en el Golfo de México, Mar del Norte y el Artico (tanto en Alaska como en Rusia). • Se piensa que debe haber notables reservas en las plataformas continentales, aunque por diversos problemas la mayoría de ellos no están todavía localizados y explotados

23. Reservas de Petróleo • Es muy difícil estimar para cuantos años tenemos petróleo y gas natural. • Es difícil hacer este cálculo porque depende de muchas variables desconocidas. • No sabemos cuantos depósitos nuevos se van a descubrir. • Tampoco cual va a ser el ritmo de consumo, porque es probable que cuando vayan escaseando y sus precios suban se busque con más empeño otras fuentes alternativas de energía y su ritmo de consumo disminuya. • Por esto las cifras que se suelen dar son muy poco fiables. • En 1970 había reservas conocidas de petróleo para unos 30 años (hasta el año 2000) y de gas natural para unos 40 años. • En cambio en 1990 había suficientes depósitos localizados de petróleo para otros 40 años (hasta el 2030) y de gas natural para unos 60 años; es decir, en estos años se ha descubierto más de lo que se ha consumido. • Por todo esto se puede decir que hay reservas para un tiempo comprendido entre varias decenas y unos 100 años.

24. Problemas ambientales en el uso del petróleo y el gas natural • Estos combustibles causan contaminación tanto al usarlos como al producirlos y transportarlos.  • Uno de los problemas más estudiados en la actualidad es el que surge de la inmensa cantidad de CO2 que estamos emitiendo a la atmósfera al quemar los combustibles fósiles. • El CO2 tiene un importante efecto invernadero y se podría estar provocando un calentamiento global de todo el planeta con cambios en el clima que podrían ser catastróficos. • Otro impacto negativo asociado a la quema de petróleo y gas natural es la lluvia ácida, en este caso no tanto por la producción de óxidos de azufre, como en el caso del carbón, sino sobre todo por la producción de óxidos de nitrógeno. • Los daños derivados de la producción y el transporte se producen sobre todo por los vertidos de petróleo, accidentales o no, y por el trabajo en las refinerías. 

25. Emisiones de dióxido de carbono Emisiones de dióxido de carbono por unidad de energía producida por varios combustibles, expresadas en porcentajes de las emisiones producidas por el carbón.

26. Energía nuclear • Procede de reacciones de fisión o fusión de átomos en las que se liberan gigantescas cantidades de energía que se usan para producir electricidad. • En 1956 se puso en marcha, en Inglaterra, la primera planta nuclear generadora de electricidad para uso comercial. • En 1990 había 420 reactores nucleares comerciales en 25 países que producían el 17% de la electricidad del mundo. • En los años cincuenta y sesenta esta forma de generar energía fue acogida con entusiasmo, dado el poco combustible que consumía (con un solo kilo de uranio se podía producir tanta energía como con 1000 toneladas de carbón). • Pero ya en la década de los 70 y especialmente en la de los 80 cada vez hubo más voces que alertaron sobre los peligros de la radiación, sobre todo en caso de accidentes. • El riesgo de accidente grave en una central nuclear bien construida y manejada es muy bajo, pero algunos de estos accidentes, especialmente el de Chernobyl (1986) que sucedió en una central de la URSS construida con muy deficientes medidas de seguridad y sometida a grandes riesgos de funcionamiento, han hecho que en muchos países la opinión pública mayoritariamente se haya opuesto a la continuación o ampliación de los programas nucleares. • Además ha surgido otro problema de difícil solución: el del almacenamiento de los residuos nucleares de alta actividad. 

27. Obtención de energía por fisión nuclear convencional • El sistema por fisión nuclear es el más usado para generar energía nuclear y utiliza el uranio como combustible. • Se usa el isótopo 235 del uranio que es sometido a fisión nuclear en los reactores. • En este proceso el núcleo del átomo de uranio (U-235) es bombardeado por neutrones y se rompe originando dos átomos de un tamaño aproximadamente igual a la mitad del átomo de uranio, liberándose dos o tres neutrones que inciden sobre átomos de U-235 vecinos, que vuelven a romperse, originándose una reacción en cadena. • La fisión controlada del U-235 libera una gran cantidad de energía que se usa en la planta nuclear para convertir agua en vapor. • Con este vapor se mueve una turbina que genera electricidad. • El mineral de uranio se encuentra en la naturaleza en cantidades limitadas. Es por tanto un recurso no renovable. Suele hallarse casi siempre junto a rocas sedimentarias. • Hay depósitos importantes de este mineral en Norteamérica (27,4% de las reservas mundiales), Africa (33%) y Australia (22,5%).  • El mineral del uranio contiene tres isótopos: U-238 (99,28%), U-235 (0,71%) y U-234 (menos que el 0,01%). • Dado que el U-235 se encuentra en una pequeña proporción, el mineral debe ser enriquecido (purificado y refinado), hasta aumentar la concentración de U-235 a un 3%, haciéndolo así útil para la reacción.

28. reacción nuclear en cadena • Una reacción nuclear en cadena iniciada por un neutrón que desencadena la fisión en un único núcleo de uranio-235. • Esta figura muestra solamente algunos de los billones de fisiones que se producen cuando un único núcleo de uranio-235 es partido dentro de una masa crítica de núcleos de uranio-235. • Los elementos krypton (Kr) y bario (Ba), que se muestran aquí como fragmentos de la fisión, son sólo dos de una gran cantidad de posibilidades.

29. Producción de electricidad en la central nuclear Una central nuclear tiene cuatro partes:  • El reactor en el que se produce la fisión • El generador de vapor en el que el calor producido por la fisión se usa para hacer hervir agua • La turbina que produce electricidad con la energía contenida en el vapor • El condensador en el cual se enfría el vapor, convirtiéndolo en agua líquida.

30. Medidas de seguridad En las centrales nucleares habituales el núcleo del reactor está colocado dentro de una vasija gigantesca de acero diseñada para que si ocurre un accidente no salga radiación al ambiente. Esta vasija junto con el generador de vapor están colocados en un edificio construido con grandes medidas de seguridad con paredes de hormigón armado de uno a dos metros de espesor diseñadas para soportar terremotos, huracanes y hasta colisiones de aviones que chocaran contra él.

31. Repercusiones ambientales de la energía nuclear Una de las ventajas que los defensores de la energía nuclear le encuentran es que es mucho menos contaminante que los combustibles fósiles. Comparativamente las centrales nucleares emiten muy pocos contaminantes a la atmósfera. Los que se oponen a la energía nuclear argumentan que el hecho de que el carbón y, en menor medida el petróleo y el gas, sean sucios no es un dato a favor de las centrales nucleares. Que lo que hay que lograr es que se disminuyan las emisiones procedentes de las centrales que usan carbón y otros combustibles fósiles, lo que tecnológicamente es posible, aunque encarece la producción de electricidad.

32. Problemas de contaminación radiactiva En una central nuclear que funciona correctamente la liberación de radiactividad es mínima y perfectamente tolerable ya que entra en los márgenes de radiación natural que habitualmente hay en la biosfera. El problema ha surgido cuando han ocurrido accidentes en algunas de las más de 400 centrales nucleares que hay en funcionamiento. Una planta nuclear típica no puede explotar como si fuera una bomba atómica, pero cuando por un accidente se producen grandes temperaturas en el reactor, el metal que envuelve al uranio se funde y se escapan radiaciones. También puede escapar, por accidente, el agua del circuito primario, que está contenida en el reactor y es radiactiva, a la atmósfera.  La probabilidad de que ocurran estos accidentes es muy baja, pero cuando suceden sus consecuencias son muy graves, porque la radiactividad produce graves daños. Y, de hecho ha habido accidentes graves. Dos han sido más recientes y conocidos. El de Three Mile Island, en Estados Unidos, y el de Chernobyl, en la antigua URSS.

33. Accidente en la central nuclear de Chernobyl En la antigua Unión Soviética, tuvo lugar, el 26 de abril de 1986, Ha sido el peor accidente ocurrido en una planta nuclear. Explosiones en uno de los reactores nucleares arrojaron grandes cantidades de material radiactivo a la atmósfera. Esta radiación afectó grandes extensiones del Hemisferio Norte. Muchas personas sufrieron gravísimas exposiciones a la radiactividad y muchos murieron y morirán. Mas de 300 000 personas fueron evacuadas de los alrededores de la central.

34. Almacenamiento de los residuos radiactivos Con los adelantos tecnológicos y la experiencia en el uso de las centrales nucleares, la seguridad es cada vez mayor, pero un problema de muy difícil solución permanece: el almacenamiento a largo plazo de los residuos radiactivos que se generan en las centrales, bien sea en el funcionamiento habitual o en el desmantelamiento, cuando la central ya ha cumplido su ciclo de vida y debe ser cerrada. Los países del Norte, que desarrollaron inicialmente la energía nuclear con fines bélicos, eligieron el mar para desprenderse de los residuos nucleares. Según datos de la Agencia Ambiental de los Estados Unidos, este país arrojó oficialmente unos 75.000 barriles con residuos radioactivos al Océano Atlántico entre 1950 y 1970. Inglaterra por su parte volcó 58.000 contenedores en el Canal de la Mancha y el Golfo de Vizcaya entre 1949 y 1966. La aparición de altos contenidos de plutonio y cesio en muestras de fondo marino, y las reiteradas denuncias de organizaciones ecologistas internacionales, forzaron a la búsqueda de otras alternativas como la construcción de basureros nucleares

35. Fusión nuclear • Se obtiene cuando dos núcleos atómicos (por ejemplo hidrógeno) se unen para formar uno mayor (por ejemplo helio). Este tipo de reacciones son las que se están produciendo en el sol y en el resto de las estrellas, emitiendo gigantescas cantidades de energía.  • Muchas personas que apoyan la energía nuclear ven en este proceso la solución al problema de la energía, pues el combustible que requiere es el hidrógeno, que es muy abundante. Además es un proceso que, en principio, produce muy escasa contaminación radiactiva.  • La principal dificultad es que estas reacciones son muy dificiles de controlar porque se necesitan temperaturas de decenas de millones de grados centígrados para inducir la fusión y todavía, a pesar de que se está investigando con mucho interés, no hay reactores de fusión trabajando en ningún sitio. 

36. Energía alternativa • Es aquélla que se busca para suplir a las energías actuales, en razón de su menor efecto contaminante y de su capacidad de renovarse. • El término se gesta, de la mano de científicos y movimientos ecologistas y sociales, con el propósito de proponer un modelo energético alternativo al imperante en la actualidad. • Dicho modelo energético, se basa en las siguientes premisas: • El uso de fuentes de energía renovables, ya que las fuentes fósiles actualmente explotadas, terminarán agotándose, según los pronósticos actuales en el transcurso de este siglo XXI. • El uso de fuentes limpias, abandonando los procesos de combustión convencionales y la fisión nuclear. • La explotación extensiva de las fuentes de energía, proponiéndose como alternativa el fomento del autoconsumo, que evite en la medida de lo posible la construcción de grandes infraestructuras de generación y distribución de energía eléctrica. • La disminución de la demanda energética, mediante la mejora del rendimiento de los dispositivos eléctricos (electrodomésticos, lámparas, etc.) • Este modelo, se enmarca dentro de una estrategia de mayor calado, denominada Desarrollo sostenible.

37. Energías renovables: Energía solar Energía eólica Energía hidráulica Energía mareomotriz Energía geotérmica Energía de biomasa Energía de residuos sólidos urbanos

38. Energía solar La energía que procede del sol es fuente directa o indirecta de casi toda la energía que usamos. Los combustibles fósiles existen gracias a la fotosíntesis que convirtió la radiación solar en las plantas y animales de las que se formaron el carbón, gas y petróleo. El ciclo del agua que nos permite obtener energía hidroeléctrica es movido por la energía solar que evapora el agua, forma nubes y las lleva tierra adentro donde caerá en forma de lluvia o nieve. El viento también se forma cuando unas zonas de la atmósfera son calentadas por el sol en mayor medida que otras. El aprovechamiento directo de la energía del sol se hace de diferentes formas

39. Sol El Sol es una estrella. Está cerca de la Tierra, a la que proporciona la luz, el calor y las radiaciones necesarias para la vida. En comparación con las que existen en el universo es una estrella de tamaño mediano. El Sol se formó hace unos 4.500 millones de años y al final de su vida, en unos 5.000 millones de años, se apagará. En nuestro Sistema Solar sólo hay una estrella que es el Sol, y alrededor del cual orbitan todos sus planetas. El término Sol también se usa de manera genérica, sobre todo en la literatura, para referirse a la estrella o estrellas alrededor de las cuales orbitan planetas.

40. Aprovechamiento de la Radiación solar • El efecto térmico producido por la energía solar hace posible que el hombre lo utilice directamente mediante determinados dispositivos artificiales para concentrarlo y hacerlo más intenso, transfiriéndolo a otros fluidos que le interesen. • Adicionalmente el sol produce un efecto luminoso, y también el hombre ha aprendido a aprovecharla para producir energía eléctrica.

41. Energía solar • Se obtiene directamente del Sol. • La radiación solar incidente en la tierra puede aprovecharse por su capacidad para calentar directamente o a través dispositivos ópticos o de otro tipo. • La radiación tiene un valor de potencia que varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. • Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es superior a los 1000 W / m2 a nivel de la superficie terrestre. • La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. • La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. • La difusa es aquella que está presente en la atmósfera gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar de las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. • La radiación directa es direccional y puede reflejarse y concentrarse, mientras que la difusa no, pues es omnidireccional.

42. LA ENERGÍA SOLAR • Como rasgos generales podemos decir que la energía solar es - De elevada calidad energética. - De pequeño o nulo impacto ecológico. - Inagotable a escala humana. • Sin embargo existen algunos problemas a la hora de su aprovechamiento: - La energía llega a la Tierra de manera dispersa y semialeatoria, - - Esta sometida a ciclos día- noche y estacionales invierno-verano. • Dicho aprovechamiento puede hacerse de dos maneras: - Por captación térmica y - Por captación fotónica. Estación de radioenlace Madrid-Sevilla

43. Aprovechamiento por captación térmica La energía solar al ser interceptada por una superficie absorbente se degrada apareciendo un efecto térmico. Esto se puede conseguir: de forma pasiva: sin utilizar elementos mecánicos o de forma activa: utilizando elementos mecánicos Un Sistema Pasivo: capta directamente la luz solar dentro de una estructura Un Sistema Activo: unos colectores absorven energía solar y un ventilador o una bomba suministran parte de la calefacción o agua caliente de un edificio

44. Calentamiento directo de locales por el sol En invernaderos, viviendas y otros locales, se aprovecha el sol para calentar el ambiente. Algunos diseños arquitectónicos buscan aprovechar al máximo este efecto y controlarlo para poder restringir el uso de calefacción o de aire acondicionado. 

45. Aprovechamiento por captación fotónica La radiación solar puede ser empleada de forma energética directa, utilizando la energía de los fotones mediante el efecto fotoeléctrico y que origina la energía fotovoltaica. Mediante el efecto fotoeléctrico la energía de los fotones se aprovecha para producir electricidad. Una de las variantes del fenómeno fotoeléctrico es el efecto fotovoltaico.

46. Energía solar térmica Es la utilización de la radiación solar para calentar el aguaa temperaturas medias (u otros fluidos), destinada a uso como agua caliente sanitaria o calefacción. También puede emplearse para alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para acondicionar el aire. Una instalación de energía solar térmica consta de un conjunto de placas, por las que discurren unos tubos que se exponen de esta forma a la radiación solar. Las características constructivas responden a la minimización de las pérdidas de energía una vez calentado el fluido que transcurre por los tubos, por lo que se encuentran aislamientos a la conducción (vacío u otros) y a la reirradiación de baja temperatura. El circuito se completa con un sistema de bombeo natural o forzado, y almacenaje para desacoplar el consumo a la producción y generar inercia térmica en el sistema, y los mecanismos de control y conducción necesarios. En ocasiones se utiliza además una caldera de combustible fósil o de calentamiento eléctrico para suplementar la acción del sol. Además de su uso como agua caliente sanitaria, calefacción y refrigeración , tambien se usa para para el calentamiento de piscinas

47. Acumulación del calor solar Se hace con paneles o estructuras especiales colocadas en lugares expuestos al sol, como los tejados de las viviendas, en los que se calienta algún fluido almacenando el calor en depósitos. Se usa, sobre todo, para calentar agua y puede suponer un importante ahorro energético si tenemos en cuenta que en un país desarrollado más del 5% de la energía consumida se usa para calentar agua.

48. Campo de aplicación del calentador solar RESIDENCIAL.- Baño, Jacuzzi, Cocina, Lavadoras Automáticas, Albercas, etc. COMERCIAL.- Hoteles, Restaurantes, Tintorerías, Estéticas, Deportivos, Baños Públicos, etc. INDUSTRIAL.- Desengrase, Teñido, Generación de vapor.

49. Ventajas del calentador solar de agua • Proporcionan agua caliente segura y confiable durante las 24 horas del día • Alcanza temperaturas en piscinas 30°C, en duchas 60°C, Industrial hasta 90°C. • Sin riesgo de explosión. • Elimina problemas de abastecimiento continuo de gas. • No requiere de mantenimiento. • No contiene partes mecánicas ni eléctricas que se desgasten y por lo tanto no requiere de ningún tipo de refacciones. • Fácil instalación, se colocan en la azotea para aprovechar áreas muertas. • Es una tecnología a favor del medio ambiente. • Económico. Un sistema al alcance de las personas. • Confortable. Solo abrir la llave y el agua caliente estará disponible en el acto. • Se recupera la inversión en 1 o 2 años por ahorro en el consumo de gas. • La vida útil de estos colectores es de hasta 20 años.

50. Generación de electricidad Se puede generar electricidad a partir de la energía solar por varios procedimientos. En el sistema termal la energía solar se usa para convertir agua en vapor en dispositivos especiales. En algunos casos se usan espejos cóncavos que concentran el calor sobre tubos que contienen aceite. El aceite alcanza temperaturas de varios cientos de grados y con él se calienta agua hasta ebullición. Con el vapor se genera electricidad en turbinas clásicas. Con algunos dispositivos de estos se consiguen rendimientos de conversión en energía eléctrica del orden del 20% de la energía calorífica que llega a los colectores