FUENTES DE ENERGÍA 

Una fuente de energía es cualquier material o recurso natural del cual se puede obtener energía, bien para utilizarla directamente, o bien para transformarla. Las fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos: renovables y no renovables; según sean recursos "ilimitados" o "limitados". Las fuentes de energía también se clasifican en contaminantes (si generan residuos que contaminan, como el carbón o el petróleo) y limpias (si no generan residuos contaminantes, como la eólica o la solar).

Las sociedades actuales requieren de grandes cantidades de energía para realizar todas sus actividades cotidianas: transporte, calefacción, obtención de electricidad para iluminación, máquinas, electrodomésticos, etc. Pero… ¿de dónde sale toda esta energía? Nuestro planeta posee grandes cantidades de energía. La energía está presente en la naturaleza por todas partes. Sin embargo, uno de los problemas más importantes para el ser humano es conocer la forma de aprovechar dicha energía y transformarla en energía útil.

Las Fuentes de energía renovables son aquellas que, tras ser utilizadas, se pueden regenerar de manera natural o artificial. Algunas de estas fuentes renovables están sometidas a ciclos que se mantienen de forma más o menos constante en la naturaleza. Existen varias fuentes de energía renovables, como son: 

• Energía mareomotriz (Mareas)
• nergía hidráulica (Embalses y presas)
• Energía eólica (Viento)
• Energía solar (Sol)
• Energía de la biomasa (Vegetación)

También se pueden diferenciar en función del impacto ambiental que generen: 

• Fuentes de energía limpias. 
• Fuentes de energía contaminantes.

Otra clasificación se hace en función de su grado de desarrollo en la sociedad: 

a) Fuentes convencionales: son las que llevan más tiempo explotándose, las “tradicionales” (carbón, petróleo, gas, energía nuclear y energía hidráulica). 

b) Fuentes alternativas: son las que aún están en estudio y desarrollo, por lo que su capacidad energética aún no es demasiado alta (energía eólica, solar, geotérmica, etc.)

Las principales fuentes de energía utilizadas actualmente por el ser humano son: combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural), combustibles nucleares (uranio, plutonio, etc.), saltos de agua (cascadas, presas, etc.), viento, sol, mareas, olas del mar, biomasa, biocombustibles, calor de la corteza terrestre, residuos sólidos urbanos (RSU), etc.

Para utilizar cualquier forma de energía, tendremos que hallar un fenómeno natural o crear un sistema artificial que reúna estas tres cualidades: 

• Tiene que ser capaz de almacenar energía. 
• Esa energía ha de poder experimentar una transformación produciendo un trabajo. 
• Es necesario conocer la tecnología adecuada para poder utilizarla.

FUENTES DE ENERGÍA PRIMARIA RENOVABLES 

Las energías renovables son aquellas cuya fuente reside en fenómenos de la naturaleza, procesos o materiales susceptibles de ser transformados en energía aprovechable por la humanidad, y que se regeneran naturalmente, por lo que se encuentran disponibles de forma continua. Las fuentes renovables de energía perdurarán por miles de años. Las energías renovables se pueden clasificar de distintas formas: por su origen primario de la energía, por el nivel de desarrollo de las tecnologías, y por las aplicaciones de las energías.

La energía en cualquiera de sus formas no puede crearse ni destruirse; solo se puede cambiar de una forma a otra (primera ley de la Termodinámica). Aunque la energía no se pierde, si se degrada en un proceso irreversible (segunda ley de la Termodinámica). Por ello, la energía no puede considerarse renovable. Lo que puede renovarse es su fuente, por ejemplo el viento, o una caída de agua. Sin embargo, el uso del lenguaje ha llevado a las fuentes renovables de energía a denominarse simplemente energías renovables.

En este capítulo abordaremos: 

•  de la biomasa 
• Digestores anaeróbicos 
• Energía solar 
• Energía eólica 
• Energía geotérmica 
• Energía hidráulica 
• Energía marina

ENERGÍA DE LA BIOMASA

La Biomasa es una energía renovable y dentro de las fuentes energéticas, es la que posee más posibilidades de desarrollo ya que la tecnología que requiere existe en el mercado y su costo es muy inferior al de otras energías alternativas. 

En una acepción estrictamente ecológica, se define como un conjunto de sustancias orgánicas procedentes de seres vivos depositados en un determinado lugar. También se entiende como el conjunto de materia orgánica renovable de origen vegetal, animal o procedente de la transformación natural o artificial de la misma. 

La biomasa es la fuente de energía renovable en la actualidad más antigua y más utilizada. Ambos pertenecen a la basura doméstica y los residuos de poda de vegetación urbana. La biomasa es toda una materia orgánica existente en la Tierra, todas las sustancias de origen vegetal o animal biodegradable. Biomasa son sobras de la producción agrícola, residuos forestales, industriales y los residuos urbanos.

La biomasa es un producto renovable, que puede ser empleado para la generación de combustibles y con ello generar electricidad, calor o energía mecánica a través de procesos biológicos o termoquímicos.

En 2009, las energías renovables representaron el 16% de todo el consumo mundial de energía primaria, y el 10% correspondió a la biomasa.

En 1995, según la Agencia Internacional de la Energía, AIE, el consumo energético mundial de biomasa fue de 930 millones de toneladas equivalentes de petróleo, lo que representa el 14% del consumo final de energía. Hasta finales del siglo XIX, la biomasa fue la principal fuente de energía en todo el mundo y, aunque desde entonces su participación en el consumo final ha descendido, aún hoy representa más que el carbón y una cifra equivalente al gas natural. La importancia relativa de la energía de la biomasa varía considerablemente entre las naciones ricas y pobres. En los países industrializados, en el antiguo Bloque Oriental y en Oriente Próximo, proporciona sólo del 2 al 3% de la energía total mientras que en África, Asia y Latinoamérica representa la tercera parte del consumo energético. El 90% del consumo de energía de la biomasa tiene lugar en los países en vías de desarrollo. 

En algunos de los países más pobres del mundo, la biomasa significa entre el 80 y el 90% del consumo energético. Para 2000 millones de personas, la biomasa es la principal fuente de energía para usos domésticos. También cubre las necesidades energéticas de muchas industrias tradicionales y agrícolas como la fabricación de pan, el sector textil, el secado del tabaco y del té, el ahumado del pescado y la fabricación de ladrillos.

El 10% restante del consumo de la biomasa en el mundo industrializado, representa el 3% de la energía global de esa región, principalmente, leña para usos domésticos y producción de electricidad y calor en la industria. En Estados Unidos, representa el 4%; en Austria, Suecia y Finlandia, el 12, 18 y 23% respectivamente. En Europa Occidental, cubre el 3% del consumo de energía, y la Unión Europea quiere llegar al 8.5% para el 2010. Las recientes preocupaciones se han centrado en el impacto ecológico potencial de los cultivos energéticos y de las plantaciones forestales, como la pérdida de biodiversidad, la pérdida de nutrientes del suelo, la erosión y la contaminación de aguas. Es por ello que se han elaborado normas para reducir el impacto de la biomasa en muchos países occidentales.

A pesar de todo, se acepta que el impacto ambiental provocado por la biomasa es menor que el producido por los combustibles fósiles, y que los cultivos energéticos pueden gestionarse para que sean mucho menos dañinos que la agricultura intensiva. En la actualidad, está cambiando la visión tradicional de la biomasa como forma de energía no tradicional, antesala de los combustibles fósiles. El futuro de la biomasa en el suministro mundial de energía es incierto; mientras unos prevén que su porcentaje sea entre el 14 y el 22% en el 2060, el Panel intergubernamental sobre Cambio Climático prevé del 25 al 46% para el 2100. 

Aunque es probable que su uso global aumente, la energía de la biomasa se enfrenta a dos problemas ecológicos: el gran consumo de agua y la baja eficiencia de la fotosíntesis. Esto limita la producción de biomasa a las regiones con lluvias suficientes y entra en competencia con otros usos de la tierra, como la producción de alimentos, la absorción de carbono y la protección de hábitats.

Digestores anaeróbicos 

La digestión anaeróbica es un proceso biológico en el que la materia orgánica, en ausencia de oxígeno, y mediante la acción de un grupo de bacterias específicas, se descompone en productos gaseosos o biogás ( , , , , etc.), y en digestato, que es una mezcla de productos minerales ( etc.) y compuestos de difícil degradación. 

El biogás es el producto gaseoso de la digestión anaerobia de compuestas orgánico. Su composición, que depende del sustrato digerido y del tipo de tecnología utilizada, puede ser la siguiente: 

• 50-70% de metano ( ). 
• 30-40% de anhídrido carbónico ( ). 
• ≤ 5% de hidrógeno ( ), ácido sulfhídrico ( ), y otros gases. 

Debido a su alto contenido en metano, tiene un poder calorífico algo mayor que la mitad del poder calorífico del gas natural.

El biogás producido en procesos de digestión anaerobia puede tener diferentes usos: 

• En una caldera para generación de calor o electricidad. 
• En motores o turbinas para generar electricidad. 
• En pilas de combustible, previa realización de una limpieza de y H2O otros contaminantes de las membranas. 
• Purificarlo y añadir los aditivos necesarios para introducirlo en una red de transporte de gas natural. 
• Uso como material base para la síntesis de productos de elevado valor añadido como el metanol o el gas natural licuado. 
• Combustible de automoción

En la práctica ingenieril se acostumbra a considerar tres etapas para residuos sólidos o lodos (hidrólisis, acidogénesis, metanogénesis) y dos para residuos líquidos (acidogénesis y metanogénesis). 

• Hidrólisis o liquefacción. Es la conversión de los polímeros en sus respectivos monómeros. 
• Acidogénesis. En esta etapa los compuestos orgánicos solubles que comprenden los productos de la hidrólisis son convertidos en ácidos orgánicos (acético, propiónico y butírico). 
• Acetogénesis. Conocido también como acidogénesis intermediaria en la cual los productos correspondientes son convertidos en ácido acético, hidrogeno y . 
• Metanogénesis. En esta etapa metabólica el CH4 es producido a partir del ácido acético o mezclas de H2 y CO2.

En la actualidad el tratamiento anaerobio está muy difundido dada sus ventajas técnico-económicas, no obstante hay que controlar diferentes factores que influyen en el proceso y que son imprescindibles para su buen funcionamiento. 

Este tipo de sistemas asimila altas y bajas cargas orgánicas. La materia prima preferentemente utilizada para ser sometida al proceso de degradación, es cualquier biomasa residual que posea un alto contenido en humedad.

ENERGÍA SOLAR 

Es la energía producida por el sol y que es convertida a energía útil por el ser humano, ya sea para calentar agua o producir electricidad. La intensidad de energía disponible en un punto determinado de la Tierra depende, del día del año de la hora y de la altitud. Además, la cantidad de energía que puede recogerse depende de la orientación del dispositivo receptor. 

Es abundante y un recurso renovable fiable, sostenible y se puede utilizar para múltiples propósitos. Se ha utilizado durante siglos para calentar el agua y sigue siendo una opción para el calentamiento de agua en la actualidad. Sin embargo, el mercado de las tecnologías actuales es limitado en algunos países debido a los altos costos de instalación de sistemas de calentamiento solar de agua y el bajo costo de los combustibles fósiles.

ENERGÍA EÓLICA

Esta energía renovable es la que se obtiene del movimiento constante del viento o de la brisa. En todas las regiones del Planeta, existen masas de aire ciclónicas y anticiclónicas, que circulan permanentemente en las mismas direcciones, variando algunas según la estación del año. Lo relevante es que existen todo el año, suelen ser intensos, otras veces en calma, pero jamás desaparecen; por esta razón, son de gran relevancia al momento de generar energía alternativa basada en el factor eólico

Es una fuente de energía renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para obtenerla son los aerogeneradores, “molinos de viento” de tamaño variable que transforman con sus aspas la energía cinética del viento en energía mecánica. Puede obtenerse instalando los aerogeneradores tanto en suelo firme como en el suelo marino.

Se considera una forma indirecta de energía solar. Entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento, debido al movimiento del aire ocasionado por el desigual calentamiento de la superficie terrestre. La energía cinética del viento puede transformarse en energía útil, tanto mecánica como eléctrica. 

Transformada en energía mecánica ha sido históricamente aprovechada, pero su uso para la generación de energía eléctrica es más reciente, existiendo aplicaciones de mayor escala desde mediados de la década de los 70 en respuesta a la crisis del petróleo y a los impactos ambientales derivados del uso de combustibles fósiles. 

Según lo números de la AMDEE en el 2013 se operaron 1917 Mega watts en México, y se espera que entre 2020-2022 aumente a 15000 mega watts. 411000 son las casas que cubren necesidades eléctricas por medio de la energía eólica, lo cual se puede representar en que los estados de Campeche (211000) y Colima (177000) son abastecidos mediante energía eólica.

Del 40% de la meta nacional (México) de renovables, dependen de la energía eólica. En el mundo el 2.5 es el porcentaje de la electricidad mundial que puede ser abastecida por la eólica y se espera que para el 2020 tenga un crecimiento de 8-12%

ENERGÍA GEOTÉRMICA 

Se obtiene, gracias al calor interno terrestre. Esta energía se obtiene en géiseres, volcanes, aguas termales y zonas tectónicas. Es una energía muy limpia y eficiente (1 km cúbico de roca que se encuentre a 250 °C produciría la misma energía que 40 millones de barriles de petróleo), y se puede utilizar en centrales geotérmicas para la producción de energía eléctrica, para producir agua sanitaria o en sistemas de calefacción y refrigeración en viviendas. 

La energía geotérmica explota la energía térmica accesible del interior de la Tierra. En esta modalidad, el calor es extraído de reservorios geotérmicos mediante pozos, o por otros medios. Los reservorios que se hallan suficientemente calientes y permeables en estado natural se denominan "reservorios hidrotérmicos", mientras que otros, cuya temperatura es suficientemente elevada pero que es necesario mejorar mediante estimulación hidráulica, se denominan "sistemas geotérmicos mejorados". Una vez en la superficie, es posible utilizar fluidos a distintas temperaturas para generar electricidad, o destinarlos más directamente a aplicaciones alimentadas de energía térmica, en particular la calefacción de áreas residenciales o la utilización de calor a baja temperatura extraído de pozos poco profundos y enviado a bombas de calor geotérmicas, utilizadas con fines de calefacción o refrigeración.

Las centrales de energía hidrotérmicos y las aplicaciones térmicas de la energía geotérmica son tecnologías evolucionadas, mientras que los proyectos de sistemas geotérmicos mejorados se encuentran en fase de demostración o fase piloto, y están todavía en fase de I+D. Cuando se utilizan para generar electricidad, las centrales de energía geotérmica ofrecen, por lo general, una producción constante.

ENERGÍA HIDRÁULICA 

La energía hidráulica o energía hídrica es una fuente de energía renovable que aprovecha la caída de agua desde cierta altura para generar energía eléctrica. Se aprovecha así la energía cinética de una corriente o salto de agua natural. Para conseguir aprovechar esa energía se aprovechan los recursos tal y como surgen en la naturaleza (cataratas, gargantas, etc.) o se construyen presas. Las instalaciones más comunes hoy en día son la centrales hidroeléctricas. 

Los proyectos de energía hidroeléctrica pueden consistir en presas con embalses, proyectos a lo largo de un río o en mitad de la corriente, y pueden abarcar todo tipo de escalas.

Es electricidad generada aprovechando la energía del agua en movimiento. Una central hidroeléctrica clásica es un sistema que consiste en tres partes: una central eléctrica en la que se produce la electricidad; una presa que puede abrirse y cerrarse para controlar el paso del agua; y un depósito en el que se puede almacenar agua. El agua de atrás de la presa fluye a través de una entrada y hace presión contra las palas de una turbina, lo que hace que estás se muevan. La turbina hace girar a un generador para producir electricidad. La electricidad puede transportarse mediante cables eléctricos de gran longitud hasta casas, fábricas y negocios. 

Este tipo de energía proporciona casi un quinto de electricidad de todo el mundo, es la que genera electricidad de forma más barata en la actualidad debido a que una vez que la presa se ha construido y se ha instalado el material técnico, la fuente de energía (agua en movimiento) es gratuita.

Son muchas las ventajas de la energía hidráulica, entre ellas destaca su potencial como energía renovable. Se trata de un recurso procedente del agua de la lluvia y, además, esa agua empleada en el proceso puede volver a utilizarse. 

La larga vida útil de este tipo de instalaciones las convierte en uno de los recursos renovables más utilizados en la actualidad. Además, ayuda a disminuir la emisión de gases de efecto invernadero, al servir como sustituto de otras fuentes más contaminantes para producir electricidad.

Algunas de las desventajas que presenta esta fuente de energía en su mayor parte del impacto ambiental de las infraestructuras necesarias para su explotación: 

• Las centrales hidroeléctricas requieren de un importante desarrollo de infraestructura para producir electricidad.
• La construcción de las grandes presas, como cualquier otra obra civil, genera efectos negativos sobre el entorno que ya puestas en operación, pueden seguir ocasionando daños al medio ambiente, ya que modifican el hábitat ecológico de la vegetación del entorno y de los peces y demás especies que viven en el agua. En ocasiones puede afectar la calidad del agua embalsada.

ENERGÍA MARINA

Es aquella que utiliza el mar como fuente natural. Dentro de esta energía renovable existe una clasificación basada en el tipo de fuente de energía. Aunque en todos los casos la fuente es el mar, la energía se obtiene debido a diferentes fenómenos que se dan en los océanos.

Energía mareomotriz 

La energía mareomotriz es aquella que resulta de aprovechar las mareas, se aprovecha embalsando agua del mar en bahías naturales. Durante el ascenso y descenso de las mareas el agua pasa a través de una serie de turbinas hidráulicas, lo que genera energía mecánica y, en última instancia, energía eléctrica.

Energía undimotriz

Este tipo de energía tiene su origen en las olas que se forman en el mar. Una de las propiedades características de las olas es su capacidad de desplazarse a grandes distancias sin apenas pérdida de energía, por ello, la energía generada en cualquier parte del océano acaba en el borde continental.

Energía térmica oceánica

Un proceso llamado conversión de energía térmica oceánica (OTEC), utiliza la energía térmica almacenada en los océanos para generar electricidad.

OTEC funciona mejor cuando la diferencia de temperatura entre el calor (la capa superior del océano) y el frío (el agua profunda del océano) es de aproximadamente 20 grados C. En las centrales térmicas oceánicas se aplica el ciclo Rankine. Es el único ciclo práctico termodinámico que ha sido desarrollado para la conversión termal de la energía del océano. En este ciclo se emplea calor para evaporar un líquido, que posteriormente se utiliza en el accionamiento de una turbina, la cual se acopla a un generador para producir energía eléctrica.

Energía gradiente salino 

Se utiliza como fuente de energía la diferencia de salinidad entre el agua del mar y de los ríos. Es una fuente de energía que se encuentra en fase de experimentación y desarrollo. Dentro de la energía oceánica es la que menos avanzada se encuentra. Actualmente se está trabajando en dos tecnologías diferentes para el aprovechamiento del gradiente salino:

Pressure-Retarded Osmosis (PRO). 

1. Es decir, el retardo de la presión osmótica. Este proceso consiste en bombear agua marina a un depósito, donde la presión es inferior a la presión osmótica entre el agua dulce y la salada. El agua dulce mana a través de una membrana semipermeable incrementando el volumen de agua en el depósito que puede generar electricidad mediante una turbina hidráulica. 
2. Reverse electrodialysis (RED). La electrodiálisis inversa, consiste en el fenómeno inverso a la desalación de agua. Mediante membranas selectivas a los iones se crea electricidad en forma de corriente continua.

FUENTES DE ENERGÍA PRIMARIA NO RENOVABLES

La energía es una magnitud física que asociamos con la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo mecánico, emitir luz, generar calor, etc. Para obtener energía se tendrá que partir de algún elemento que la tenga y pueda experimentar una transformación. A estos cuerpos se les llaman “fuentes de energía”. En otras palabras se llama fuente de energía a todo fenómeno natural, artificial o yacimiento que puede suministrar energía.

Los combustibles no renovables son el carbón, el petróleo y el gas natural. Han sido los grandes protagonistas del impulso industrial desde la invención de la máquina de vapor hasta nuestros días; entre los tres superan casi el 90% de la energía comercial empleada en el mundo. 

Se llaman no renovables porque han tardado miles de años en formarse y se consumen en poco tiempo y las reservas de estos combustibles van disminuyendo a un ritmo creciente. Además también estamos agotando un recurso del cual se pueden obtener productos muy valiosos, como plásticos, medicinas, etc.

PETRÓLEO Y GAS NATURAL 

El gas y el petróleo son la principal fuente de energía, y la materia prima más importante objeto de comercio entre los países; representan más de la mitad del consumo de energía primaria que mantiene en actividad nuestra civilización. Uno de los factores que hace que el petróleo sea tan valioso es su extrema versatilidad, como fuente de energía y como materia prima. La facilidad de transporte y almacenamiento permite usarlo como fuente de energía en cualquier lugar. 

El gas natural no es un producto básico mundial en la misma medida que el petróleo, pero tecnologías como los gasoductos y los buques de GNL facilitan cada vez más su comercialización a mayares distancias.

Los crudos de petróleo y los gases naturales están constituidos por una mezcla de hidrocarburos: unas moléculas formadas por átomos de carbono e hidrógeno, que contienen de 1 a 60 átomos de carbono. Las propiedades de estos hidrocarburos dependen del número y de la disposición de los átomos de carbono e hidrógeno en sus moléculas. Los hidrocarburos que tienen hasta 4 átomos de carbono suelen ser gases; si comprenden entre 5 y 19 átomos son generalmente líquidos, y cuando abarcan 20 o más, son sólidos.

En la composición del petróleo están fundamentalmente hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos, estando estos últimos disueltos o suspendidos en los líquidos. También se encuentran otras sustancias consideradas como impurezas, tales como compuestos de azufre, oxígeno, nitrógeno, trazas de metales y sales de sodio, calcio y magnesio.

El gas natural es un compuesto no tóxico, incoloro e inodoro, constituido por una mezcla de hidrocarburos en la que su principal componente es el metano. Una propiedad a destacar del gas natural es la limpieza en su combustión adecuada con el aire, quema sin desprendimiento de cenizas, óxido de carbono u otros productos contaminantes además de producir una llama de color azul muy característica.

La primera operación para iniciar con la actividad de la industria petrolífera y gas natural es la prospección o búsqueda de los yacimientos. Una vez terminada la fase de prospección, se realiza un sondeo para averiguar si un pozo contiene suficiente petróleo o gas natural para que su explotación sea rentable. El siguiente paso es la perforación donde los métodos más utilizados son: perforación por percusión o con cable, perforación rotativa (método más común), perforación rotopercutiva, electroperforación y turboperforación y perforación direccional. Terminada la perforación, el pozo está listo para empezar a producir. El petróleo crudo que sale de los pozos es prácticamente inservible, motivo por el cual ha de ser refinado a fin de extraer los productos realmente útiles. El refino del petróleo comienza con la destilación fraccionada de los crudos, que permite separar los hidrocarburos por su punto de ebullición. Los procesos y operaciones de refino de petróleo se clasifican en: separación, conversión, tratamiento, formulación y mezcla, operaciones auxiliares.

Aproximadamente el 90% del petróleo se utiliza con finalidades energéticas. Son los productos combustibles los que impulsan los medios de transporte o las centrales de producción de energía. El otro 10% son la materia prima de la Industria petroquímica.

Mediante la destilación del petróleo se obtienen: Gases, éter de petróleo, naftas y gasolinas, querosenos, gasóleos, fuelóleos, aceites lubricantes, ceras, asfaltos y coques.

Por su parte el gas natural no precisa prácticamente ningún tipo de transformación, por lo que una vez extraído del subsuelo, es transportado a aquellos lugares donde se aprovecha su potencial calorífico, el cual se realiza a través de gasoductos terrestres y marinos, o bien con grandes barcos metaneros que lo transportan en forma líquida.

Desde que se comenzaron a desarrollar las redes de gas natural, este combustible ha ido desplazando a los derivados del petróleo de los nichos anteriormente ocupados por estos en la industria, el sector terciario y en generación eléctrica. Las ventajas del gas natural son múltiples: el menor coste de combustible, de los equipos y del mantenimiento de las instalaciones, la mayor eficiencia y las menores emisiones. 

El potencial del gas natural como sustituto de los derivados del petróleo en la automoción dependerá de su capacidad de desligar sus precios de los del petróleo, además del necesario desarrollo tecnológico. En efecto, mientras los precios del gas natural sigan ligados a los precios del petróleo, no se alcanzará el punto en el que la utilización del gas natural sea rentable en el transporte.

CARBÓN 

El carbón fue el primer mineral que la humanidad comenzó a explotar industrialmente. Se produce a lo largo de decenas de millones de años por la descomposición anaeróbica de plantas y árboles, al ser cubiertos por el agua y luego sepultado por sedimentos. 

Primero se forma la turba en los pantanos, luego por compresión y aumento de la temperatura (100 °C) la turba va perdiendo los elementos volátiles, como el agua, y lentamente se transforma en lignito, un carbón mineral blando donde todavía se pueden reconocer formas vegetales, entre un 60% y 75% de carbono y un poder calórico bajo. Si la mineralización continua aparece la hulla, entre un 45% y un 85% de carbono. 

Tras unos 250 millones de años de presiones subterráneas y altas temperaturas, se forma una negra y brillante antracita, que tiene hasta un 95% de carbono. 

El carbón es el más sucio de todos los combustibles ya que genera la mayor cantidad de CO2 por kilo quemado, como también grandes cantidades de dióxido de sulfuro ( SO2). El carbón reacciona con el nitrógeno e hidrógeno del aire para formar y nitrato de sulfuro ( SNO3), elementos muy tóxicos. 

Su combustión genera también lluvia acida. A pesar de las advertencias sobre el calentamiento global que genera su combustión, el consumo de carbón aumenta ápidamente, el 2006 tuvo un 8.8% de incremento sobre el 2005 y un 92% de aumento en los últimos 25 años. 

Para utilizar la energía atrapada en el carbón para producir electricidad, se pulveriza y quema en hornos que calientan estanques de agua que es transformada en vapor. Este vapor es posteriormente utilizado para hacer girar turbinas conectadas a generadores de electricidad. 

En el proceso se pierde la mayor parte de la energía del carbón como calor. Las turbinas más eficientes construidas actualmente son capaces de transformar sólo el 35% en electricidad, el 65% restante se pierde, se habla de una eficiencia energética del 35%, en las turbinas más antiguas es de un 30% o menos. 

Las centrales eléctricas obtienen unos 2 kWh por kilógramo de carbón. Como quemar 1 kg de carbón produce 1.83 kg de , podemos afirmar que por cada kwh estas centrales producen 0.915 kg de (0.254 kg /MJ) [12]. 

La AIE considera que el carbón seguirá siendo uno de los combustibles más consumidos en el planeta en las próximas décadas, junto con el gas y el petróleo. El consumo mundial de carbón se eleva a una tasa promedio de 1.3% por año, a partir de 147 cuatrillones de BTU en 2010 a 180 billones de BTU en el 2020 y 220 billones de BTU en 2040 pero su producción tenderá a estancarse.

URANIO

Esta energía es resultado, por la relación de equivalencia masa-energía, de reacciones de los núcleos de ciertos elementos ligeros (fusión) o pesados (fisión). En la actualidad se produce mediante la fisión de átomos de uranio o de átomos de plutonio resultantes de la transmutación del uranio. La fisión depende del calor que, en general, se transforma inmediatamente en energía mecánica y, después, en energía eléctrica.

Es el elemento más pesado, de origen natural, que existe en la Tierra en una proporción de 2.7 partes por millón (ppm), también está presente en el agua de los océanos. Su nivel de actividad radioactiva es bajo, muy inferior al de otros elementos, lo que facilita su minería, transformación y fabricación como combustible nuclear. 

Aparece en formaciones de donde puede ser extraído a precio económico. Está compuesto por tres isótopos, cada isótopo tiene, con relación a los otros dos, el mismo número de protones pero distinto número de neutrones, es decir, difieren únicamente en el número de componentes del núcleo. 

Para su empleo en los reactores nucleares convencionales actuales necesita ser enriquecido en el isótopo U235, que es el que se fisiona y, a través del proceso de fisión, genera la energía que se extrae del reactor.

La manera de extraer energía del uranio es muy diferente a aquella utilizada tradicionalmente para extraer energía de la combustión de carbón, gasolina, madera, etc. Para extraer en forma eficiente la energía del uranio se requieren los reactores nucleares, en donde, en forma controlada, por medio del proceso de fisión del uranio235 se libera una enorme cantidad de energía del núcleo del átomo. Así pues, sólo si se dispone de los reactores nucleares adecuados y de otras instalaciones es posible aprovechar este elemento.

La posición de la nuclear en el sector energético es, altamente favorable. La subida de precios del petróleo ha roto todas las previsiones sobre su utilización futura como fuente de generación de electricidad afectando igualmente al gas cuyo precio se mueve en la misma dirección y con efectos similares que el del petróleo. El combustible nuclear, al ser altamente intensivo en energía, ocupa mucho menor volumen que los combustibles fósiles facilitando su almacenamiento y permitiendo así unas reservas muy superiores a las posibles con los demás combustibles.

Cabe destacar que las centrales nucleares no envían a la atmósfera óxidos de carbono, azufre, nitrógeno ni otros elementos derivados a la combustión, como las cenizas. Por lo tanto, no contribuyen al calentamiento global, el cual es el responsable del clima del planeta o la lluvia ácida.

No obstante, debe tenerse precaución en la generación de electricidad mediante la energía nuclear, tanto en la extracción, el concentrado y enriquecimiento del uranio como en la propia producción de energía eléctrica. 

La producción de energía eléctrica en centrales nucleares genera residuos radioactivos de larga duración que deben almacenarse en la misma central y en depósitos especiales para materiales radioactivos. 

Las centrales nucleares han estado siempre sujetas a un estricto control reglamentario institucional difícil de igualar por otras actividades industriales. Esta reglamentación tiene en cuenta todas y cada una de las fases que forman el ciclo de producción, contemplando también la protección de los trabajadores, el público en general y el desmantelamiento de la central al final de su vida útil.

La energía nuclear

La energía nuclear es la energía contenida en el núcleo de un átomo. Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividirse un elemento químico manteniendo sus propiedades. En el núcleo de cada átomo hay dos tipos de partículas (neutrones y protones) que se mantienen unidas. La energía nuclear es la energía que mantiene unidos neutrones y protones. 

La energía nuclear se puede utilizar para producir electricidad. Pero primero la energía debe ser liberada. Ésta energía se puede obtener de dos formas: fusión nuclear y fisión nuclear. En la fusión nuclear, la energía se libera cuando los núcleos de los átomos se combinan o se fusionan entre sí para formar un núcleo más grande. Así es como el sol produce energía. En la fisión nuclear, los núcleos se separan para formar núcleos más pequeños, liberando energía. Las centrales nucleares utilizan la fisión nuclear para producir electricidad. 

Cuando se produce una de estas dos reacciones nucleares (la fisión nuclear o la fusión nuclear) los átomos experimentan una ligera pérdida de masa. Esta masa que se pierde se convierte en una gran cantidad de energía calorífica y de radiación, como descubrió Albert Einstein con su famosa ecuación E=mc². La energía calorífica producida se utiliza para producir vapor y generar electricidad. Aunque la producción de energía eléctrica es la utilidad más habitual que se le da a la energía nuclear, también se puede aplicar en muchos otros sectores, como en aplicaciones médicas o medioambientales.