Fuentes de Energía

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En los párrafos de este post vamos a hablar sobre las fuentes de energía. Se trata de un concepto de enorme importancia. En algunos lugares, se dice que hay una crisis energética. De hecho, hay quienes afirman que el planeta tierra entrar en crisis por un problema de energía. Es decir, no consideran que el asunto global de importancia es lo económico, sino lo energético.

Hay muchas maneras de obtener la energía. Incluso, hay fuentes energéticas con potencial es en verdad considerable. No obstante, también influye el tipo de energía que tienen. Hasta ahora, los seres humanos sólo han podido dominar y utilizar ciertos tipos de energía que les da la naturaleza. Sobre este y otros temas vamos a tratar en los párrafos del presente texto. En primera instancia, responderemos a la pregunta sobre qué es la energía. Luego, indicaremos la manera de medir dicha energía. Luego, haremos una descripción de las fuentes energéticas más importante.

¿Qué es la energía?

Podemos definirla como una magnitud física. ¿Qué indica esta magnitud física? Pues, hace referencia la capacidad que tiene un cuerpo para producir un trabajo de tipo mecánico, o también para emitir luminosidad, calor, etc. Para que se puedan producir todas estas manifestaciones, es necesaria la energía. En dado caso, hay cierto consenso en aceptar que la energía es aquello que puede producir un cambio. Cuando un sistema no tiene energía, entonces no pueden suceder variaciones en el mismo.

No obstante, aquello que no tiene energía también tiende a autodestruirse. Por ejemplo, los seres vivos necesitan de energía para realizar todas sus actividades. Cuando un organismo culminar su ciclo vital, entonces deja de producir energía.

Ocurre que la energía se manifiesta de diversas maneras. Algunas de las más comunes son: térmica, eléctrica, química, mecánica, nuclear, lumínica, etcétera. Otro dato importante es que la energía puede cambiar de forma. Por ejemplo, la energía luminosa del sol puede convertirse en energía calórica. Asimismo, la energía hidráulica de una represa se transforma en energía eléctrica.

Un dato importante es que si bien la energía puede cambiar de forma, la misma siempre se mantiene constante. De hecho, uno de las principales leyes al respecto establece que: “la energía ni se crea ni se destruye, solamente se transforma de una forma a otra.” Esto trae a colación una de las principales condiciones de la termodinámica, la cual implica que la cantidad total de energía de un sistema y lados siempre se mantiene constante. Igualmente, se dice que la cantidad energía en el universo siempre es constante, aunque en constante transformación.

¿Cómo se mide la energía?

Sucede que la energía, desde el punto de vista físico, tiene las mismas unidades que la magnitud llamada trabajo. De hecho, en el conocido Sistema Internacional de Unidades (SI) tanto la unidad de trabajo como la de energía es el Julio (J). ¿Qué es el Julio? Se le define como el trabajo realizado por la aplicación de la fuerza de 1 newton cuando desplaza el punto donde se aplica a la distancia de un metro.

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No obstante, es importante indicar que así como existen diversos tipos de energía; ocurre que también hay diversas unidades para dicha energía. Tal es el caso de la energía eléctrica, la cual utiliza como mi vida energética el kilovatio-hora (KWh). Esto unidad de energía se define como la cantidad de trabajo realizado por una máquina, con sistema de iluminación, que recibe la potencia de un kilovatio. Es importante acotar que la relación entre el KWh y el Julio es la siguiente: 1 KWh = 105 J.

Por otra parte, ocurre que también se mide la calidad de la energía. Para ello, una medida muy usual son las kilocalorías por kilogramo (Kcal/kg). Esta última es una medida muy utilizada la medicina, así como para entender el funcionamiento de los seres vivos.

Por todo lo antes expuesto, se deduce que el cálculo energético es complejo. Depende de varias variables. Una de ella es el tipo de energía en cuestión. La segunda es el efecto que desencadena dicha energía. Por ello, para entender este aspecto a cabalidad queremos hacer una descripción de los tipos de energía que existen en los párrafos a continuación.

Tipos de fuentes de energía

Hay muchos tipos de fuentes de energía. Desde la antigüedad, los seres humanos han aprovechado recursos energéticos provenientes de la naturaleza. No obstante, en épocas recientes se ha hecho la siguiente clasificación: fuentes de energía renovables y fuentes de energía no renovable. Hay una profunda preocupación en el hecho de que se aprovechen al máximo las fuentes no renovables, las cuales tarde o temprano se culminarán. En dado caso, mencionamos a continuación las diferencias entre ambas categorías energética.

Energías renovables

Son llamadas energías limpias, ya que no son contaminantes. Prácticamente son inagotables. La naturaleza es capaz de renovarlas. Está muy relacionada con procesos de la naturaleza, por lo cual es importante comprender el funcionamiento del planeta para aprovecharlas al máximo. Un buen ejemplo al respecto es energía hidráulica y la energía eólica. También entra en esta categoría la energía geotérmica.

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Energías no renovables

Se trata de energías limitadas, las cuales se minimizan a medida que se consumen. Una vez que se acaba la fuente de energía, no se puede restituir. Un dato importante es que a medida que sus reservas son cada vez más pequeñas, entonces resulta más difícil su obtención. Ejemplos al respecto: el petróleo, el carbón, el gas natural y la energía atómica.

Como es de suponerse, los distintos países y sociedades apuntan al uso de las energías renovables. Tarde o temprano van a convertirse en la única forma energética de la humanidad; pues las energías de tipo no renovable tarde o temprano desaparecerán.

Las fuentes de energía más comunes

Hay diversas fuentes de energía. Los seres humanos les han aprovechado desde tiempos inmemoriales. En ciertas ocasiones, ha mejorado la tecnología del ingenio para aprovechar estos recursos energéticos. Por ello, queremos hacer una breve descripción de las principales fuentes de energía que se utilizan en la actualidad.

Hidráulica

Es la energía que se tiene a partir del agua. Básicamente, se aprovecha la energía cinética del agua cuando  corre en ríos o es almacenada en una represa. El agua tiene un potencial cinético enorme. De hecho, logra tener mucha fuerza.

Esta energía hidráulica si aprovecha para convertirla en energía eléctrica. Sobre todo, ocurre en las grandes represas. En este caso, se deja caer el agua acumulada a gran altura. La fuerza del líquido, empuja unas enormes turbinas que por efecto de rotación desencadenan energía de roce, la cual puede ser aprovechada para convertirla en electricidad.

Este modo de generar energía tiene grandes ventajas. El primero es que es fácilmente renovable. Con cada temporada de lluvias, se renueva la cantidad de agua los embalses. No obstante, hay un riesgo. Ocasionalmente, deviene en periodos de sequía y entonces no se cuenta con suficiente agua para generar energía eléctrica. No obstante, sigue siendo una fuente energética de gran calidad y que promete perdurar durante muchísimo tiempo como una buena alternativa.

Solar

Esta energía llega la superficie de la tierra por medio de la radiación solar. Por lo general, tiene dos maneras de presentarse: como fenómeno lumínico o como calor. De ambas maneras, puede ser aprovechada. Lo cierto es que en épocas recientes se ha procurado construir células fotovoltaicas para generar electricidad a partir de la irradiación solar. No obstante, es una tecnología que aún está en experimentación.

Una de sus ventajas es que es inagotable. El sol continuamente malas energías sobre la tierra. Por otra parte, si se aprovecha de manera correcta se logran elevadas temperaturas que sirven para generar procesos de transformación energética.

Aun así, sigue teniendo numerosos inconvenientes. El primero es que no es una energía que pueda ser almacenada. Solamente se puede emplear mientras esté presente la radiación solar. Por ende, en horas nocturnas o con clima nublado resulta muy poco efectiva.

Otro aspecto inconveniente en energía solar, es que necesitas sistemas de captación energética. Tales sistemas son sumamente costosos. Además, se sigue desperdiciando mucha energía. Es decir, es mucho más la energía del sol arroja sobre la tierra que aquella que se puede aprovechar con los instrumentos de captación adecuado.

Eólica

Con el nombre de energía eólica se conoce aquella que es proveniente del viento. Hace tiempo se ha utilizado. Por ejemplo, en la navegación a vela los grandes barcos que durante siglos surcaron los océanos aprovecharon la fuerza del viento para desplazarse. Igualmente, en muchas zonas del mundo se utilizaron molinos de viento como una herramienta mecánica de gran calidad.

No cabe duda que tiene grandes ventajas. La primera es que es inagotable, las brisas y corrientes de aire siempre son constantes. Se añade que es una energía limpia, no es contaminante. Por ende, es perfecta para esta época en la cual hay tanto debate referente a la contaminación del planeta tierra.

¿Cuáles son los problemas de la energía eólica? Su principal inconveniente es que es intermitente. La fuerza del viento no se mantiene constante, sino que puede oscilar. En dado caso, se ha procurado emplearla en generadores eléctricos de rotación. Quizás, este la manera más frecuente de poder almacenar la energía proveniente del viento y aprovechar la posteriormente.

El asunto es que los generadores de rotación antes mencionados, no tienen la misma capacidad de generación eléctrica que las turbinas de una represa de agua. No obstante, se le considera como una fuente de energía suplementaria. Es decir, no es una fuente de energía principal de la oportuna cantidad adicional energética que resulta de utilidad.

Biomasa

Con este nombre se conoce al tipo de energía que se puede obtener de los compuestos orgánicos. Se puede obtener de diversas maneras. La primera es usando determinados cultivos, los cuales luego puede convertirse en energía. Tal es el caso de la madera y la leña. Asimismo, están los recibos forestales y agrícolas que luego pueden ser transformados en diversos tipos de combustible. Por último, tenemos que se han desarrollado tecnologías químicas que permiten convertir la biomasa en energía. Un ejemplo de esto último es una sustancia conocida como el metanol y el etanol.

En tiempos recientes, se ha especulado mucho sobre el uso de residuos de biomasa generados en las ciudades. Se sabe que son grandes cantidades, toneladas, que se desperdician considerándolos como mera basura. No obstante, en tiempos recientes se ha intentado aprovechar todos estos recibos para poder transformarlos en una fuente energética.

Tal vez, el uso más inteligente que he tenido la biomasa es la producción de combustibles líquidos. Los más frecuentes son los aceites, los cuales se generan por efectos de fermentación y otros cambios a nivel molecular de los compuestos orgánicos. Muchas veces, reciben el nombre de biocarburantes. Hay muchos experimentos para poderlo usar de manera más diseminada, no obstante siguen teniendo un campo de acción un tanto restringido.

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Geotérmica

Con el nombre de energía geotérmica, se conoce que ella que se genera en el núcleo de la tierra. Esta energía se manifiesta en forma de calor. Es tan potente, que logra derretir la roca y convertirla en lava. En la superficie del planeta, se manifiesta en forma de volcanes y otros fenómenos de la naturaleza. Ha sido un tipo de energía poco utilizada. No obstante, se sabe que tiene un enorme potencial que puede ser aprovechado en gran medida.

En países como Islandia, la energía geotérmica es muy utilizada. Se trata de una nación de temperaturas muy gélidas, donde existen lagos geotérmicos. Es decir, se mantienen calientes por efecto de la labor de los volcanes. Esta energía también se utiliza para poder mantener el agua en estado líquido. ¡Este es un verdadero reto en un país donde el H2O que se encuentra congelada casi todo el tiempo!

En ciertos casos, se aprovecha esta energía para calentar cantidades de agua. En dado caso, lo que finalmente se termina aprovechando el vapor que emana este proceso. Curiosamente, aún no se ha obtenido el máximo provecho de esta fuente energética; siendo que la misma es inagotable y considerada como limpia, es decir, no contaminante.

Carbón

El carbón se origina gracias a una serie de transformaciones. Tales procesos ocurren sobre restos vegetales que quedan acumulados en sitios pantanosos, en deltas, en zona fluviales, bueno otras zonas que por procesos geofísicos dan lugar a yacimientos carboníferos. Todo este largo proceso tarda siglos, y científicamente recibe el nombre de carbonización.

Una de las ventajas de este material, es que prácticamente está constituido por carbono. ¡De ahí su nombre! Por otra parte, sucede que hay cuatro tipos de carbones. Los mismos son los siguientes: antracita, hulla, lignito y turba. Cada uno de ellos tiene propiedades distintas, siendo el que tiene más capacidad calórica del conocido como antracita.

El carbón ha sido usado por los seres humanos desde hace muchísimos siglos. Básicamente, es una fuente de calor. Por otra parte, la hulla se usa en procesos de destilación obteniéndose productos el amoniaco, el alquitrán y gas. Vale decirse que el carbón que se usa con fines domésticos, es el que recibe el nombre de turba. Es el que tiene menos capacidad calórica, empero tiene la ventaja de permanecer encendido durante un largo periodo de tiempo.

El carbón tuvo un rol importante durante la Revolución Industrial. Las primeras máquinas de vapor, lograban calentar el agua convertirla en caso por medio del uso del carbón. Asimismo, las primeras locomotoras se desplazaban con ayuda de este material.

Gas natural

En realidad, consiste en una mezcla de gases donde preponderante existencia del metano (un 75%). Otros componentes que se pueden encontrar son: tétano, butano, propano, nitrógeno, dióxido de carbono, el lío y otros más.

Hay que indicar que el aprovechamiento del gas natural es reciente. Este suele liberarse en los yacimientos petroleros. Empero, tarda un tanto desarrollarse la tecnología para poder almacenarlo y luego distribuirlo. No obstante, muchas de las ciudades actuales la gente suele cocinar con ayuda del llamado gas doméstico.

En nuestra época, se han desarrollado sistema de licuefacción y soldaduras de tubería para poder usar el gas de manera masiva. Sin duda, se trata de una fuente de energía de muchísimo utilidad. Tal vez, uno de sus detalles que debe manejarse con cuidado, ya que con una simple chispa puede causar una explosión.

Por otra parte, se trata de una materia prima importante en la industria petroquímica. Gracias al gas natural se puede obtener propileno, amoniaco, metano y otros productos.

Otra de sus ventajas es que poco contaminante. El gas natural se libera y se diluye sin mayores inconvenientes en la atmósfera. No tiene el mismo problema que los residuos generados por el esmog. Igualmente, resulta ser bastante económico.

Petróleo

Vamos a hablar ahora del más importante de los combustibles fósiles. El petróleo se origina gracias a los restos fósiles de organismos vivos, los cuales se depositen en sustratos geológicos. Tal es el estos son intervenida por bacterias anaeróbicas, que les quitan por completo el oxígeno. Es por ello que solamente quedan las moléculas de carbono e hidrógeno, misma que dan lugar a los llamados hidrocarburos.

Se puede definir el petróleo como un aceite mineral, muy oscuro. Además de los hidrocarburos, incluye azufre y nitrógeno. Vale decirse que las fuentes de petróleo únicamente pueden encontrarse en rocas de tipo sedimentarias.

Estas sustancias la más importante desde punto de vista energético en actualidad. Por procesos de destilación y de índole química, a partir del petróleo se pueden obtener productos tan importantes como la gasolina. En buena medida, los medios de transporte actuales dependen de los derivados petrolíferos.

Uno de los problemas del petróleo es que es una energía no renovable. Por otra parte, también es una energía muy contaminante. Contamina tanto en el proceso de extracción, así como al momento de ser utilizado. La combustión de los hidrocarburos libera gases muy contaminantes a la atmósfera. Por otra parte, el petróleo asimismo es tóxico. Por ello, resultó un enorme peligro cuando se presentan derrames petroleros en el océano.

Energía atómica

Ésta energía se libera artificialmente gracias a reacciones nucleares. No obstante, hay que tener en cuenta que la verdadera energía que se obtiene es una derivación de lo antes dicho. Básicamente, en una planta de energía nuclear las reacciones atómicas generan gran cantidad de calor. Esto se usa para calentar agua, generar vapor y mover turbinas a gran velocidad. De esta manera, se tiene finalmente energía eléctrica que puede ser utilizada por las personas.

En esencia, la energía nuclear se obtiene de dos maneras. Las explicamos brevemente a continuación:

  • La fisión nuclear: qué consiste en separar el núcleo de un átomo, liberando sesión enorme cantidad energía. Esta táctica tiene un problema, y es que los productos resultantes de la ficción suelen ser muy radioactivos. Por ende, son contaminantes y nocivos para los seres humanos.
  • La fusión nuclear: es lo contrario la ficción, ya que en este caso se unen dos núcleos atómicos para formar uno nuevo. También se liberó de enorme cantidad energía en este proceso. Es un proceso menos contaminante que la ficción, pero la técnica para su realización es compleja y un tanto inestable.

La energía nuclear se ha vendido como la nueva oportunidad de obtener recursos energéticos. Ciertamente, sobresale por la enorme cantidad energía que se puede obtener con tan solo una pequeña inversión de materia. No obstante, es un tipo de energía peligrosa. Puede salir ser fácilmente de control. Las centrales nucleares pueden explotar, tal y como ocurrió en el famoso accidente de Chernobyl. Por otra parte, se le considera el tipo de energía más contaminante existe.

Con todo lo antes mencionado, hemos dejado en claro que existen gran variedad de fuentes de energía. ¿Cuál de estas fuentes energéticas prevalecerá en el futuro? No podemos decir una respuesta esta interrogante, más aún cuando existe la posibilidad de encontrar otras fuentes de energía novedosas, mismas que pueden representar una verdadera revolución en historia de la energía de la humanidad.

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