centrales eléctricas

FUENTES DE ENERGÍA

1PREPARADO POR: Ing. Pablo Guimaraes

¿Qué fuentes de energía se usaron ¿Qué fuentes de energía se usaron a través de la historia?a través de la historia?


Cronología del aprovechamiento energético

PREPARADO POR: Ing. Pablo Guimaraes 3

Primera vez en el uso de algunas Primera vez en el uso de algunas fuentes de energíafuentes de energía

Biomasa año -350.000Animales domésticos año -9.000Molino hidráulico año -100Molino de viento año 100Carbón año 1.200Petróleo año 1.859Gas Natural año 1.930Uranio año 1.942


Los primeros organismos obtenían la energía directamente del sol, eran organismos fotosintéticos, y además la mayoría eran capaces de fijar el CO2: eran organismos autótrofos.

Posteriormente surgieron los organismos heterótrofos, que se alimentan de sustancia orgánica sintetizada por los autótrofos.

Como vemos en los seres vivos toda la energía procede directa o indirectamente del sol. El ser humano en sus orígenes utilizaba la energía procedente de su propia fuerza procedente de los alimentos. Y esta fue la única fuente de energía durante mucho, mucho tiempo…


Uso de la Energía…..Uso de la Energía…..Desarrollo cronológico Desarrollo cronológico

Hasta el descubrimiento del fuego, probablemente por azar unos 350000 años antes de Cristo, observaron que para mantenerlo encendido había que echar leña. Habían descubierto la biomasa.

No obstante no sabían obtener trabajo del fuego y no sería hasta el siglo XVIII cuando se descubriría cómo obtener trabajo a partir del calor (con la máquina de vapor) y para hacerse el trabajo más fácil, domesticaron animales: animales de granja, para evitar tener que cazar cada vez que quisieran comer, y animales de carga para que les ayudaran con su trabajo. Esto sucedió hacia el año 9000 a.C. y hacia el siglo primero de nuestra era se inventaron también los molinos de sangre (accionados por animales o esclavos!!!).



Posteriormente se inventó el molino griego (año -100), constituido por un eje de madera vertical, en cuya parte inferior había una serie de paletas sumergidas en el agua, habían descubierto la energía hidráulica. Este tipo de molino fue usado principalmente para moler los granos. Vitrubio diseñó el molino hidráulico con eje horizontal y rueda vertical, y basado en este último se construyeron los molinos hidráulicos alimentados desde arriba que aunque necesitaban una represa y más obra, eran mucho más eficientes.

Luego surge la necesidad de aprovechar otra de las fuentes de la naturaleza, la energía eólica. El primer molino de viento fue ideado por Herón (c. 20-62 d.C.) y servía para mover los fuelles de un órgano y a partir de entonces se fueron desarrollando pasando por los molinos de torre (los de don Quijote) hasta nuestros días los modernos aerogeneradores.



Y estas fuentes de energía renovables fueron las únicas que se usaban mayoritariamente hasta el siglo XII d.C. Existen antiguos documentos chinos que evidencian la explotación de carbón en el siglo XI a.C., de cuando datan las primeras explotaciones industriales de carbón por su elevado poder calorífico y para fabricar mejores metales. La revolución industrial, la máquina de vapor y la producción de acero consolidan al carbón como principal fuente de energía.

Con la II Guerra Mundial comienza un paulatino desplazamiento del carbón por otras fuentes energéticas, principalmente petróleo y gas natural. Hasta la década del 70, el mundo basa su desarrollo industrial en los hidrocarburos.

En 1859 Edwin Drake perforó el primer pozo de petróleo en Pensilvania. Y durante la primera mitad del siglo XX se consolidó el uso de los derivados del petróleo gracias a la invención de los motores Otto y Diesel de aplicación en los automóviles.



A partir de 1930 comenzaron a explotarse en los Estados Unidos los yacimientos de gas natural, independientemente de los petrolíferos. Hasta entonces el petróleo era considerado el único objeto de interés, y el gas natural que le acompañaba era quemado o reinyectado en los pozos para mantener la presión de extracción del petróleo. Pero el gran auge en la historia del gas natural podemos decir que no llega, prácticamente, hasta 1960, especialmente en Europa Occidental y Rusia, así como en el norte de África.

El avance vertiginoso de la física cuántica durante finales del siglo XIX y principios del XX permitió averiguar la estructura del átomo y la materia. Y el paso para la obtención de energía nuclear por fisión lo dio la mente más privilegiada del siglo XX: Albert Einstein. Aunque la obtención de energía por este método era, en un principio, experimentalmente inviable, puesto que siempre se consumía más energía de la que se obtenía.



Estas limitaciones quedaron arrinconadas en 1939, cuando Lise Meitner y Otto Hahn descubrieron la facilidad con que podía ser partido el núcleo del uranio mediante un neutrón, el cual producía además otros tres neutrones que podían dividir a su vez otros núcleos, acelerando la propia radiactividad natural del uranio. Superadas las limitaciones para generar energía nuclear aprovechable, en 1942 comenzó a funcionar en la Universidad de Chicago el primer prototipo de reactor nuclear, construido por Enrico Fermi. A finales de 1950 comenzaría una utilización práctica de esta energía para producir electricidad, con las primeras centrales nucleares de fisión.



En cuanto a las nuevas energías, la solar fotovoltaica data de 1954 cuando los Laboratorios Bell, descubrieron, de manera accidental, que los semiconductores de silicio dopado con ciertas impurezas, eran muy sensibles a la luz.

La geotérmica se desarrolló para su aprovechamiento como energía eléctrica en 1904, en Toscana (Italia), donde la producción continúa en la actualidad.

La primera central mareomotriz fue la de Rance, en Francia, que estuvo funcionando casi dos décadas desde 1967.

La energía nuclear de fusión todavía no está desarrollada pero merece una mención. Está en marcha el proyecto internacional ITER, para la construción de un reactor de este tipo (con el modelo Tokamak) en Francia.



La energía a través del tiempo. La energía a través del tiempo. Resumen…Resumen…Durante la mayor parte de su

historia, la Humanidad obtuvo energía de la biomasa, el viento y la fuerza muscular de animales y otros seres humanos.

Hasta la llegada de la Revolución Industrial, la utilización de sistemas mecánicos para proporcionar energía se limitaban a los molinos de viento o de agua. Cualquier aplicación de estas tecnologías para la realización de trabajos resultaba de poco rendimiento.


La energía a través del tiempo. La energía a través del tiempo. Resumen…Resumen…

De las fuentes de energía, la primera y más importante de las utilizadas por el hombre fue la leña, gracias a la abundancia de bosques que proliferaban por todas partes del mundo.

El petróleo también se utiliza desde hace mucho tiempo, pero sólo a partir del siglo XVIII comenzó su explotación masiva como fuente energética, cuando se descubrieron pozos en Estados Unidos.


La energía a través del tiempo. La energía a través del tiempo. Resumen…Resumen…En la actualidad, los hidrocarburos son una

de las grandes bases energéticas de nuestra sociedad. Pero son energías no renovables; es decir, una vez que se terminen, no podrán ser repuestas.

La electricidadLa electricidad, obtenida en gran parte del mundo como producto secundario de otras producto secundario de otras energíasenergías, es en la actualidad uno de los principales recursos que se usan para mantener andando el mundo.


¿De dónde proviene toda la ¿De dónde proviene toda la energía disponible en el planeta?energía disponible en el planeta?


Breve descripción de los diferentes tipos de energía


Clasificación de las fuentes de Clasificación de las fuentes de energía (1)energía (1)1. Fuentes de energía renovables.

Potencialmente inagotable. No desaparecen al transformar su energía en energía útil. Ejemplos: Agua, sol, viento, biomasa, marea, olas, etc.

2. Fuentes de energía no renovables.Se agota al transformar su energía en energía útil. Existen en una cantidad limitada en la naturaleza. No se renuevan a corto plazo y por eso se agotan cuando se utilizan. Ejemplos de ellas son los combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural), las fuentes geotérmicas, el uranio (fisión nuclear), etc.


Clasificación de las fuentes de Clasificación de las fuentes de energía (2)energía (2)

1. Fuentes de energía primaria. Se obtienen directamente de la naturaleza. Ejemplos: el carbón, petróleo, gas natural. Es una energía acumulada.

2. Fuentes de energía secundaria.Llamadas también útiles o fínales, se obtienen a partir de las primarias mediante un proceso de transformación por medios técnicos. Es el caso de la electricidad o de los combustibles.


Energía de los Energía de los Combustibles fósilesCombustibles fósilesEnergía asociada al uso del carbón, gas natural y petróleo. La forma de energía que poseen los combustibles fósiles es

energía interna, que podemos aprovechar a partir de las reacciones de combustión.


VENTAJAS INCONVENIENTES

Facilidad de extracción. Tecnología bien desarrollada. Además de fuente de energía, en los procesos de separación, se proporcionan materias primas para la industria química, medicina, alimentación,...

No renovable. Se estima que, al ritmo de consumo actual, las reservas se agotarán en menos de 100 años. Transporte caro.Difícil almacenamiento Provoca graves problemas ambientales: efecto invernadero, lluvia ácida... Es un desperdicio destinar a ser quemados materiales que son materias primas para la industria química, medicina, alimentación, etc.

Energía nuclear de fisiónEnergía nuclear de fisiónEnergía asociada al uso del uranio. La forma de energía que se aprovecha es la energía

interna de sus núcleos.Principal fuente de energía de los países desarrollados.



Grandes reservas de uranio. Tecnología bien desarrollada. Gran productividad. Con pequeñas cantidades de sustancia se obtiene gran cantidad de energía. Aplicaciones pacíficas y médicas.

Alto riesgo de contaminación en caso de accidente. Producción de residuos radiactivos peligrosos a corto y largo plazo. Difícil almacenamiento de los residuos producidos. Alto coste de las instalaciones y mantenimiento de las mismas Posibilidad de uso no pacífico.

Energía nuclear de fusiónEnergía nuclear de fusiónRecibe el nombre de fusión nuclear la reacción

en la que dos núcleos muy ligeros (hidrógeno) se unen para formar un núcleo más pesado y estable, con gran desprendimiento de energía..

La energía producida por el sol es un ejemplo.



Escasa contaminación. Recursos prácticamente ilimitados.

Dificultad del desarrollo tecnológico necesario. Actualmente se encuentra en fase de investigación y desarrollo. No se ha establecido aún si origina residuos peligrosos.

Energía eólicaEnergía eólicaAsociada a la energía cinética del viento. Se puede transformar en energía mecánica en los

molinos de vientos o barcos de vela, y en energía eléctrica en los aerogeneradores.



Limpia. Sencillez de los principios aplicados. Conversión directa. Empieza a ser competitiva.

Intermitencia de los vientos. Dispersión geográfica. Impacto ambiental sobre ecosistemas. Generación de interferencias. Tecnología en desarrollo.Dificultad de almacenamiento.

Energía solarEnergía solarEs la energía asociada a la radiación solar. La forma de energía que posee el Sol es energía

nuclear interna que se transforma en la energía que emite mediante procesos de fusión.

El Sol emite sin cesar lo que se llama energía radiante o, simplemente, radiación.



Limpia. Sencillez de los principios aplicados. Conversión directa. Empieza a ser competitiva.

Grandes variaciones en el tiempo de irradiación. Es aprovechable sólo en algunas partes del planeta. Necesidad de grandes superficies de captación para su aprovechamiento a gran escala. Tecnología en desarrollo. Dificultad de almacenamiento.

Energía de la biomasaEnergía de la biomasaEnergía interna de los residuos orgánicos generados en la

transformación de productos agrícolas, forestales y a los residuos sólidos urbanos.

Se pueden tener combustibles sólidos (carbón vegetal), líquidos (alcohol y otros) y gaseosos (biogás). De su combustión se puede obtener energía eléctrica.



Favorece el reciclaje de residuos urbanos. Contribuye a una mejor limpieza de los bosques y como consecuencia previene incendios forestales. Aprovecha ciertos terrenos que no son válidos para otros cultivos.

Necesidad de grandes superficies de cultivo. Tecnología en desarrollo.

Energía mareomotrizEnergía mareomotrizEs la energía asociada a las mareas provocadas por la

atracción gravitatoria del Sol y principalmente de la Luna.Se transforma en energía eléctrica.



Limpia. Renovable.

Necesita construir presas y diques. Posible impacto ambiental en ecosistemas. Sólo es aprovechable en lugares muy concretos. Corrosión de los sistemas.

Energía geotérmicaEnergía geotérmicaEnergía interna y cinética asociada al vapor de agua que

sale directamente a la superficie en zonas volcánicas y al aumento de temperatura que se produce conforme profundizamos en la superficie terrestre.

Se transforma en energía eléctrica o en energía térmica para calefacción.



Limpia. En los sitios donde se da, es abundante.

No renovable. Sólo es aprovechable en lugares muy concretos. Tecnología en desarrollo.

Energía hidráulicaEnergía hidráulicaEnergía asociada a los saltos de agua ríos y embalses.La forma de energía que posee el agua de los embalses es

energía potencial gravitatoria, que podemos aprovechar conduciéndola y haciéndola caer por efecto de la gravedad.

Se puede transformar en energía mecánica en los molinos de agua y en energía eléctrica en las centrales hidroeléctricas.



Es una energía limpia. No contaminante.Su transformación es directa. Es renovable.

Imprevisibilidad de las precipitaciones. Capacidad limitada de los embalses. Impacto medioambiental en los ecosistemas. Coste inicial elevado (construcciones de grandes embalses). Riesgos debidos a la posible ruptura de la presa.

Matriz energética


Matriz energética a nivel mundial Matriz energética a nivel mundial en el año 2005en el año 2005


Matriz energética mundial en el año 2005 (Fuente IEA [1]: http://www.iea.org/statist) [1] International Energy Agency


Tabla: Participación porcentual de las energías renovables en distintas regiones en el año 2000

A B C D E F G H

Combustibles renovables y desechos

32,3 19,6 0,9 0,5 --- 16,5 23 7,1

Hidráulica 6,8 8,5 8,7 1,9 0,5 50,0 2,7 21,0

Otras (nuevas) 24,5 --- --- 0,2 1,3 69,8 0,8 3,3

A. Asia D. Países fuera de la OECD G. África

A. China E. Medio Oriente H. América Latina

A. Ex URSS F. OECD (*)

Fuente: IEA

(*) Organization for Economic Cooperation and Development. PAISES MIEMBROS: Alemania, Austria, Bélgica, Canadá, Dinamarca, España, USA, Francia, Grecia, Islandia, Italia, Luxemburgo, Noruega, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, Suecia, Suiza, Irlanda, Turquía, Japón, Finlandia, Australia, Nueva Zelanda, México, República Checa, Corea del Sur, Hungría, Polonia, Eslovaquia.

Energías renovables.Energías renovables.Distribución por sectores.Distribución por sectores.

Residencial, comercial y pública: 58 %.Electricidad: 21 %.Industria: 9 %.Energía y otras transformaciones: 9 %.Otros sectores: 3 %.


Producción de electricidad.Producción de electricidad.Fuentes primarias a nivel mundial.Fuentes primarias a nivel mundial.

Carbón mineral: 39 %.Renovables: 19 %. (hidroelectricidad 17%,

combustibles renovables 1%, otros 1%)Gas natural: 17 %.Nuclear: 17 %.Petróleo: 8 %.


Energías renovables.Energías renovables.Capacidad instalada a nivel Capacidad instalada a nivel mundial.mundial.

La capacidad instalada de electricidad en el ámbito mundial proveniente de energías renovables es de 1506 millones MW, con la siguiente distribución:

Hidroelectricidad 87,3%Biomasa sólida 5,5%Geotérmica 2,2%Residuos municipales 2,1%Eólica 1,9%Gas de biomasa 0,8%Solar fotovoltaica y térmica, mareas 0,2%


Evolución de la producción total de Evolución de la producción total de energía a nivel mundialenergía a nivel mundial


Evolución del uso de fuentes primarias Evolución del uso de fuentes primarias para la producción de electricidad a para la producción de electricidad a nivel mundialnivel mundial


Proyección a nivel mundial del uso de Proyección a nivel mundial del uso de fuentes primarias para la generación fuentes primarias para la generación de electricidadde electricidad


Producción mundial de energía Producción mundial de energía primaria – Año 2005primaria – Año 2005


Consumo de electricidad a nivel Consumo de electricidad a nivel mundial – Año 2005mundial – Año 2005


Consumo de electricidad per cápita a Consumo de electricidad per cápita a nivel mundial – Año 2005nivel mundial – Año 2005


Emisión de CO2 a nivel mundial – Emisión de CO2 a nivel mundial – Año 2005Año 2005


Matriz energética latinoamericana Matriz energética latinoamericana en el año 2005en el año 2005


Evolución de la producción total Evolución de la producción total de energía en América Latinade energía en América Latina


Evolución del uso de fuentes primarias Evolución del uso de fuentes primarias para la generación de electricidad en para la generación de electricidad en América LatinaAmérica Latina


Matriz energética del Paraguay Matriz energética del Paraguay en el año 2005en el año 2005


Evolución de la producción total Evolución de la producción total de energía en el Paraguayde energía en el Paraguay


Evolución del uso de fuentes primarias Evolución del uso de fuentes primarias para la generación de electricidad en para la generación de electricidad en el Paraguayel Paraguay


Indicadores interesantes - ComparaciónIndicadores interesantes - Comparación


Tabla : Comparación de algunos indicadores interesantes al año 2005

Indicadores (Año 2005) Paraguay Uruguay Brasil Argentina USA América Latina

Población (millones) 5,9 3,46 186,41 38,75 296,68 448,94

PIB(PPA) (billones de US$) 24,36 30,69 1393,43 492,24 10995,8 3193,09

Producción de energía (Mtoe) 6,58 1,02 187,83 81,05 1630,68 679,82

Importaciones netas (Mtoe) -2,63 2,23 25,14 -16,49 734,87 -168,45

TPES (Total Primary Energy Supply) Mtoe 3,97 2,89 209,53 63,72 2340,29 500,43

Consumo de Electricidad (TW-h) 5,01 6,64 375,19 93,69 4046,6 761,13

Emisiones de CO2 (Mt de CO2) 3,44 5,25 329,28 140,94 5816,96 937,67

TPES/Población (toe/capita) 0,67 0,84 1,12 1,64 7,89 1,11

Consumo de Electricidad/Población(kW-h/capita)

849 1916 2013 2418 13640 1695

CO2/TPES (t CO2/toe) 0,87 1,81 1,57 2,21 2,49 1,87

CO2/Población (t CO2/capita) 0,58 1,52 1,77 3,64 19,61 2,09

Fuente: IEA

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