Recursos naturales

Concepto de recurso naturalRecurso natural• Conjunto de elementos proporcionados por el medio

natural susceptibles de ser aprovechados en su estado natural para satisfacer unas necesidades (producir un bien o servicio)

• Pueden ser renovables o no renovables

• ¿el carbón es un recurso renovable?• ¿la pesca es un recurso renovable?

Tipos de recursos• No renovables– No pueden ser producidos, cultivados, regenerados o

reutilizados a una escala tal que pueda sostener su tasa de consumo

– Por ello se dice que presentan una cantidad limitada– Tasa de consumo > Tasa de regeneración (se agotan)– Ejemplos; recursos minerales, combustibles fósiles

(carbón, petróleo, etc.)

Tipos de recursos• Renovables– Aquellos que se regeneran a una tasa mayor que la tasa

con que los recursos disminuyen mediante su utilización– Tasa de consumo < Tasa de regeneración– Sin embargo no todos los recursos renovables lo son

“para siempre”– Recursos potencialmente renovables; son renovables

siempre que su explotación no sobrepase la capacidad de regeneración.

– Ejemplos; recursos renovables que no se agotan; sol, viento, etc.

– Ejemplos; recursos potencialmente renovables; bosques, pesca, etc.

Clasificación de recursos• Recursos energéticos• Recursos minerales• Recursos de la biosfera– R. Forestales– R. Agrícolas– R. Ganaderos– R. Pesqueros

• Otros (paisaje)

RECURSOS ENERGÉTICOS

Fuentes renovables de energía• Sol– Energía Solar Térmica– Energía solar fotovoltaica

• Energía eólica• Biomasa• Agua– Energía hidroeléctrica– Energía mareomotriz– Energía olamotriz

• Otras– Energía geotérmica

Fuentes renovables de energía• Ejercicio. Identifica las ventajas e inconvenientes de las

energía renovables

Fuentes renovables de energíaIdentifica las ventajas e inconvenientes de las energía renovables• Ventajas

– Impacto ambiental reducido– Reservas a priori no se agotan (dependiendo de tasa de consumo)– Disminuyen dependencia energética del país– Contribuyen al desarrollo sostenible

• Desventajas– Mayor coste en producción energética– En algunos casos dependen de la condiciones meteorológicas

(suministro no estable)– Aunque reducido, también tienen un impacto ambiental negativo– De momento, son insuficientes para cubrir la demanda energética

Fuentes no renovables de energía• Combustibles fósiles– Carbón– Petróleo– Gas natural

• Combustibles nucleares. Energía nuclear de fisión

Fuentes renovables de energía• Ejercicio. Identifica las ventajas e inconvenientes de las

energía no renovables

Fuentes renovables de energíaIdentifica las ventajas e inconvenientes de las energía no renovables• Ventajas

– Menor coste energético en la producción– Alta eficiencia energética– Pueden cubrir un alto porcentaje de la demanda energética

• Desventajas– Alto impacto ambiental, en algunos casos muy

contaminantes– Riesgo para la población– Reservas limitadas, que se agotan– Maximizan la dependencia del exterior, de terceros países

aumentando el déficit nacional– En algunos casos, generan residuos costosos de eliminar

PRINCIPALES FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)• Aprovechamiento de la energía del sol para generar calor • Se emplean colectores o paneles solares térmicos para

calentar agua u otro tipo de fluidos• Ejemplo; sol colector solar térmico agua caliente

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)

Sistema solar térmico para uso domestico1) Colector2) Deposito de almacenamiento3) Caldera4) Estación solar5) Consumo del agua (ducha)

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)• También se puede producir energía termosolar a gran

escala; centrales termosolares

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)• También se puede producir energía termosolar a gran

escala; centrales termosolares

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)• También se puede producir energía termosolar a gran

escala; centrales termosolares

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)• También se puede producir energía termosolar a gran

escala; centrales termosolares

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)• También se puede producir energía termosolar a gran

escala; centrales termosolares

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)• También se puede producir energía termosolar a gran

escala; centrales termosolares

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA• Aprovechamiento de la energía del sol para producir

electricidad (transformación directa en energía eléctrica)• Requieren paneles solares fotovoltaicos, formadas por

multitud de células fotovoltaicas y convertidores• Las plantas solares fotovoltaicas más comunes en España

inyectan directamente la energía eléctrica producida a la red de distribución (Plantas de conexión a red)

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICACentrales fotovoltaicas

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICACentrales fotovoltaicas

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICAOtras aplicaciones

ENERGÍA EÓLICA• Aprovechamiento de la energía viento (energía eólica),

ya utilizada desde la antigüedad• Genera electricidad a través de la fuerza del viento,

mediante la utilización de la energía cinética producida por efecto de las corrientes de aire

• La energía eólica mueve una hélice de un aerogenerador y, mediante un sistema mecánico, hace girar el rotor de un generador que produce energía eléctrica

• Los aerogeneradores suelen agruparse en parques eólicos

• Vida media de un aerogenerador; 20 años

ENERGÍA EÓLICA

ENERGÍA EÓLICA

ENERGÍA EÓLICAParque eólico

Mapa Parques Eólicos cyl

ENERGÍA EÓLICAProducción de energía en Europa

España es el 4º productor mundial de energía eólica

ENERGÍA EÓLICAParque eólico

ENERGÍA DE LA BIOMASA• Combustión de combustibles de la biomasa• Aprovechamiento de recursos de la biosfera como leña,

madera, desechos agrícolas y ganaderos, basuras, cultivos energéticos

• Las instalaciones se denominan plantas de biomasa• Genera emisiones a la atmósfera por la combustión• Posibles productos a obtener (según el interés)

– Calor– Vapor de agua para generar electricidad– Biocombustibes (etanol, metanol, biodiésel)

ENERGÍA DE LA BIOMASA

ENERGÍA DE LA BIOMASA

ENERGÍA DE LA BIOMASA

ENERGÍA DE LA BIOMASA

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA• Se aprovecha la energía del agua en su caída (energía

potencia gravitatoria), que hace mover una turbina (energía cinética), generándose electricidad

• Mantenimiento bajo• No produce emisiones a la atmósfera• Fuerte alteración de ecosistemas; necesidad de

determinar un caudal ecológico (mínimo caudal que debe llevar el curso de agua para preservar sus valores ecológicos)

• Minicentrales hidroeléctricas; menor impacto, pero menor energía producida

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

Escala

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

ENERGÍA HIDROELÉCTRICA

ENERGÍA MAREOMOTRIZ• Aprovecha las corrientes de las mareas (energía cinética

de las mareas), para producir electricidad al mover una turbina

• Principio similar a las turbinas eólicas de planta eólica• Efectos negativos sobre flora y fauna, costosa en

términos de tecnología, impacto paisajístico• No produce gases ni contaminantes, totalmente

renovable, disponible todo el año, silenciosa• No se puede ubicar en cualquier zona, requiere

corrientes relevantes

ENERGÍA MAREOMOTRIZ

ENERGÍA MAREOMOTRIZ

ENERGÍA MAREOMOTRIZ

ENERGÍA MAREOMOTRIZ

ENERGÍA MAREOMOTRIZ

ENERGÍA MAREOMOTRIZTidal Power - Siemens

ENERGÍA GEOTÉRMICA• Aprovecha el calor del interior de la tierra, en forma de

agua caliente o vapor de agua• El objetivo es obtener calor o producir electricidad• Su rendimiento depende del tamaño del yacimiento• Emite CO2, pero en menor cantidad que otras energía, así

como ácido sulfhídrico (H2S)• Fuerte impacto paisajístico• Contaminación térmica (inyectar agua fría en subsuelo) y

de las aguas• Posible riesgo por subsidencia y microseismos

ENERGÍA GEOTÉRMICA

ENERGÍA GEOTÉRMICA

ENERGÍA GEOTÉRMICA

ENERGÍA GEOTÉRMICA

ENERGÍA GEOTÉRMICA

Islandia - Central geotérmica

Fuente del S

FUENTES NO RENOVABLES DE ENERGÍA – ENERGIAS CONVENCIONALES

CARBÓN• Roca sedimentaria originada por la acumulación de

restos vegetales en zonas pantanosas• Un depósito de carbón puede tardar en formarse 500

millones de años (no renovable)• El carbón además de C, tiene un % variable de agua,

hidrógeno y azufre• Los carbones de menor a mayor poder calorífico se

clasifican en ; Turba Lignito Carbón sub-bituminoso Carbón bituminoso (incluida la hulla) Antracita (el de mayor rendimiento)

• En España, mayoría de explotaciones son de carbón sub-bituminoso, lignito y hulla

• León; explotaciones de antracita y hulla, a cielo abierto y subterráneas

• Aprovechamiento Centrales Térmicas

CARBÓN

CARBÓN

CARBÓN

CARBÓN

CARBÓN

CARBÓN

CARBÓN

CARBÓN• Aprovechamiento Centrales Térmicas• Carbón Combustión E. calorífica Vapor de agua

Turbina Generador Transformador E. eléctrica

CARBÓN• Aprovechamiento Centrales Térmicas

CARBÓN• Aprovechamiento Centrales Térmicas

CARBÓN• Extracción y aprovechamiento carbón Fuerte impacto

en el medio ambiente (especialmente contaminación atmosférica por gases de efecto invernadero)

Presentación en grupo

• Temática; presentación de un nuevo material o tecnología con aplicación en el campo de la ciencia (libre elección)

• Presentación máximo 15 minutos por grupo• Grupos; coinciden con los grupos para la

presentación anterior• Fecha de presentaciones Mayo (20, 22, 27, 29) • Asistencia obligatoria a presentaciones

Examen del tema

• Jueves de la semana que viene (15 de mayo)• Tipo test

Energía nuclear de fisión

• La energía procede de la fisión (rotura) de núcleos de átomos radiactivos por el impacto de neutrones

• Se suelen emplear núcleos atómicos de uranio (U235) o plutonio (Pu239), que son bombardeados por neutrones y forman isótopos inestables (p.ej. U236)

• Los núcleos de los isótopos inestables se fisionan en otros más pequeños y en ese proceso se libera energía y neutrones (3 neutrones) que a su vez reproducen el proceso (reacción en cadena) al chocar con otros núcleos de U235

Energía nuclear de fisión

• En realidad se forma un bucle de retroalimentación positivo, que es necesario controlar con un “moderador” que absorbe parte de los neutrones emitidos, enfriando la reacción (suele ser el agua, o el grafito)

Energía nuclear de fisión

• Se libera una cantidad elevada de energía que se puede aprovechar para obtener calor que vaporice el agua, y el vapor mueva turbinas que originen energía eléctrica en un generador

• Este proceso tiene lugar en centrales nucleares de fisión

• El calor que vaporiza el agua no se obtiene de la combustión de un combustible fósil (central térmica) sino de la fisión nuclear de un combustible nuclear en un reactor (central nuclear de fisión)

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL NUCLEAR• Antes de introducir el combustible nuclear en el reactor,

es necesario:– Extracción de minerales de uranio – Pulverización de minerales de uranio y obtención de

óxidos de uranio ricos en el isótopo U235

– Concentración de óxidos de uranio (en el caso de U235) formando las denominadas “torta amarilla”

– Enriquecimiento– Transformación en pastillas que se apilan en barras,

que son las que se introducen en el reactor

Barras de uranio enriquecido

Energía nuclear de fisiónESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR• Circuito primario– El material radiactivo está confinado dentro de la vasija

principal (blindaje) del reactor– En el interior, se encuentra el reactor con las barras de

uranio enriquecido y un refrigerante que controla la reacción, así como un moderador y barras de control

Energía nuclear de fisión

ESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR• Circuito primario. Se obtiene vapor de agua– El material radiactivo está confinado dentro de la vasija

principal (blindaje) del reactor– En el interior, se encuentra el reactor con las barras de

uranio enriquecido y un refrigerante que controla la reacción, así como un moderador y barras de control

Energía nuclear de fisión

ESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR• Circuito primario. – El material radiactivo está confinado dentro de la vasija

principal (blindaje) del reactor– En el interior, se encuentra el reactor con las barras de

uranio enriquecido y un refrigerante que controla la reacción, así como un moderador y barras de control

Energía nuclear de fisiónESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR• Circuito secundario– Entra el vapor de agua obtenido en el circuito primario y

mueve una turbina conectada a un alternador que genera energía eléctrica.

– También se produce la refrigeración del circuito primario

Energía nuclear de fisiónESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR• Circuito secundario

Energía nuclear de fisiónESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR• Circuito terciario – El vapor de agua del circuito secundario entra y se licua– Esa agua licuada sale a un depósito exterior, río o embalse– A su vez, se capta agua del depósito exterior, río o embalse para

todo el proceso de refrigeración– El exceso de vapor de agua sale por la torre de refrigeración

ESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR

Energía nuclear de fisiónESTRUCTURA DE UNA CENTRAL NUCLEAR• Circuito terciario o de refrigeración

Torre de refrigeración (sale vapor de agua)

Energía nuclear de fisiónCentral nuclear de Santa María de Garoña (Burgos)

Características - Santa María de Garoña

VENTAJAS DE LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN• Gran producción eléctrica; muy rentable energéticamente• Disminuye dependencia externa de combustibles fósiles• No emite gases de efecto invernaderoINCONVENIENTES DE LA ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN• Requiere recursos no renovables (minerales de uranio)• Necesaria un nivel tecnológico alto• Vida útil limitada (40 años)• Combustible nuclear tiene una vida útil de apenas 12-24

meses Residuos radiactivos por combustible gastado• Riesgo para la población y los ecosistemas en caso de

fuga accidente con daños severos• Impactos ambientales; contaminación térmica de masas

de agua, impacto paisajístico, gestión de residuos radiactivos

Energía nuclear de fisión• Genera residuos radiactivos (combustible gastado), muy

activos y de prolongada vida media (100.000 años). Gestión complicada y costosa:– Almacenamiento primario en piscinas refrigeradas de las

propias centrales– Almacenamiento centralizado de los residuos radiactivos,

en instalaciones superficiales acondicionadas (ATC; Almacén Temporal Centralizado Villar de Cañas). Vida aprox. De 50 años

– Almacenamiento definitivo en zonas estables donde se entierran (zonas con estabilidad geológica). Se denominan AGP (almacenamiento geológico profundo)

Energía nuclear de fisión• Piscina refrigerada en Central Nuclear

Energía nuclear de fisión• Almacén de El Cabril (en superficie)

• AGP

Energía nuclear de fisión• AGP; WIPP de Nuevo México (EEUU). Única instalación de este

tipo en el mundo

Energía nuclear de fisión• AGP; WIPP de Nuevo México (EEUU). Única instalación de este

tipo en el mundo

Energía nuclear de fisiónSituación en EspañaMoratoria nuclear desde 1.982 Suspensión temporal de construcción y puesta en marcha de Centrales Nucleares en España

Energía nuclear de fisiónSituación en España

Energía nuclear de fisiónResiduos de alta actividad• Contienen concentraciones elevadas de radionucleidos

de vida corta y media y concentraciones considerables de radionucleidos de vida larga, generan grandes cantidades de calor, como consecuencia de la desintegración radiactiva y, aunque la actividad decrece con el tiempo, tardará varios miles de años en llegar a un nivel no nocivo para la salud.

Energía nuclear de fisiónSituación en EspañaResiduos de alta actividad• Totalidad del combustible gastado generado en las

centrales nucleares españolas Almacenado de forma temporal en las piscinas sumergidos bajo agua para su enfriamiento, y desde el año 2002, en los contenedores metálicos de almacenamiento en seco del denominado almacén temporal individualizado (ATI) existente en el emplazamiento de la central nuclear de Trillo

• Excepción; combustibles generados hasta 1983 en las centrales nucleares José Cabrera y Santa María de Garoña, que fueron enviados al Reino Unido para su reprocesado, y la totalidad de los generados durante la operación de la central nuclear Vandellós I, enviados a Francia igualmente para su reprocesado

• Construcción de ATC en Villar de Cañas

Energía nuclear de fisión

Energía nuclear de fisiónSituación en EspañaResiduos de baja actividad Almacenamiento de El Cabril (Córdoba)Residuos de baja actividad; Contienen concentraciones bajas o medias de radionucleidos de vida media corta, generalmente inferior a 30 años (isótopos emisores beta-gamma) y un contenido bajo y limitado en radionucleidos de vida larga (emisores alfa)

Energía nuclear de fusión• Unión (fusión) de dos núcleos de isótopos que

originan un núcleo más pesado• En el proceso se libera gran cantidad de energía• Ejemplo; unión de Deuterio y Tritio (isótopos de

Hidrógeno) para formar Helio

Energía nuclear de fusión

Energía nuclear de fusión

Energía nuclear de fusiónVENTAJAS• Gran liberación de energía (proceso similar al que sucede

en el Sol)• No contaminante• Los materiales para este tipo de reacciones (isótopos de

hidrógeno) se pueden extraer de forma prácticamente ilimitada del agua de mar (recurso renovable)

INCONVENIENTES• Se requiere una temperatura muy elevada para que los

átomos se desprendan de los electrones y se facilite la fusión de los núcleos

• Es fundamentar confinar las reacciones de fusión; confinamiento magnético

• Aún no se ha conseguido la liberación de energía de forma controlada (en investigación)

PETRÓLEO• Mezcla homogénea de hidrocarburos (formados por H y C) • Procedente de la descomposición de restos de materia

orgánica de algas y zooplancton en zonas lacustres o mares poco profundos

• Extracción; pozos de extracción, plataformas petrolíferas• Refinería; el petróleo se refina, y se obtienen diversos

combustibles fósiles como gasolina, gasoil, asfaltos, etc.

PETRÓLEO

Pozo extracción

PETRÓLEO

PETRÓLEO

PETRÓLEO

PETRÓLEO

GAS NATURAL• Mezcla de gases que se encuentran en un yacimiento

petrolífero• Formado en un 90% por metano (CH4)• Extracción similar a petróleo• Nueva técnica Fracking

– Perforación e inyección a presión de agua y productos químicos en subsuelo para favorecer la salida de gas al exterior (y su captación) por las fracturas del terreo

– Riesgo de contaminación de acuíferos, entre otros (ruidos, etc.)– Requiere gran consumo de agua

GAS NATURAL

GAS NATURAL• Nueva técnica Fracking

GAS NATURAL• Nueva técnica Fracking • Fracking - Esquema