1¿Qué tipos
de energía conoces?
1. Energía Eléctrica
La energía eléctrica es la
energía resultante de una diferencia de potencial entre dos puntos y que
permite establear una corriente eléctrica entre los dos, para obtener algún
tipo de trabajo, también puede transformarse en otros tipos
de energía entre las que se encuentran energía luminosa
o luz, la energía mecánica y la energía térmica.
2. Energía lumínica
La energía luminosa es
la fracción que se percibe de la energía que trasporta la luz y
que se puede manifestar sobre la materia de diferentes maneras tales como
arrancar los electrones de los metales, comportarse como una onda o como si
fuera materia, aunque la más normal es que se desplace como una onda
e interactúe con la materia de forma material o
física, también añadimos que esta no debe confundirse con
la energía radiante.
3. Energía mecánica
La energía mecánica se
debe a la posición y movimiento de un cuerpo y es la suma de
la energía potencial, cinética y energía elástica de
un cuerpo en movimiento. Refleja la capacidad que tienen los cuerpos con masa
de hacer un trabajo. Algunos ejemplos
de energía mecánica los podríamos encontrar en
la energía hidráulica, eólica y marmotriz.
4. Energía térmica
La energía térmica es
la fuerza que se libera en forma de calor, puede obtenerse mediante la
naturaleza y también del sol mediante
una reacción exotérmica como podría ser la combustión de
los combustibles, reacciones nuclear de fusión o fisión,
mediante la energía eléctrica por el efecto denominado Joule o
por ultimo como residuo de otros
procesos químicos o mecánicos. También es posible
aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma
de energía térmica calorífica, como la energía geotérmica o
la energía solar fotovoltaica.
La obtención de
esta energía térmica también implica un impacto ambiental
debido a que en la combustión se libera dióxido de carbono
(comúnmente llamado CO2) y emisiones contaminantes de
distinta índole, por ejemplo la tecnología actual
en energía nuclear da residuos radiactivos que deben ser controlados.
Además de esto debemos añadir y tener en cuenta la utilización de
terreno destinado a las plantas generadoras de energía y los riegos
de contaminación por accidentes en el uso de los materiales
implicados, como pueden ser los derrames de petróleo o de
productos petroquímicos derivados.
5. Energía Eólica
Este tipo de energía se
obtiene a través del viento, gracias a
la energía cinética generada por el efecto corriente de aire.
Actualmente
esta energía es utilizada principalmente para producir electricidad o
energía eléctrica a través de
aerogeneradores, según estadísticas a finales de 2011 la
capacidad mundial de los generadores eólicos supuso 238 gigavatios,
en este mismo año este tipo de energía genero alrededor del 3% de
consumo eléctrico en el mundo y en España el 16%.
La energía eólica se
caracteriza por ser una energía abundante, renovable y limpia, también ayuda
a disminuir las emisiones de gases contaminantes y de efecto invernadero
al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la
convierte en un tipo de energía verde, el mayor inconveniente de
esta sería la intermitencia del viento que podría suponer en algunas
ocasiones un problema si se utilizara a gran escala.
6. Energía Solar
Nuestro planeta recibe
aproximadamente 170 petavatios de radiación solar entrante (insolación)
desde la capa más alta de la atmósfera y solo un aproximado 30% es
reflejada de vuelta al espacio el resto de ella suele ser absorbida por
los océanos, masas terrestres y nubes.
El espectro
electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre está ocupado
principalmente por luz visible y rangos de infrarrojos con
una pequeña parte de radiación ultravioleta. La radiación que es absorbida
por las nubes, océanos, aire y masas de tierra incrementan la temperatura
de estas.
El aire calentado es el que
contiene agua evaporada que asciende de los océanos, y también en parte de los
continentes, causando la circulación atmosférica o convección. Cuando
el aire asciende a las capas altas, donde la temperatura es baja, va
disminuyendo su temperatura hasta que el vapor de agua se condensa formando nubes.
El calor latente de la condensación del agua amplifica la convección y produce
fenómenos naturales tales como borrascas, anticiclones y viento. La
energía solar absorbida por los océanos y masas terrestres mantiene la
superficie a 14 °C. Para la fotosíntesis de las plantas
verdes la energía solar se convierte en energía química, que produce alimento,
madera y biomasa, de la cual derivan también los combustibles
fósiles.
FLUJO SOLAR ANUAL Y CONSUMO
DE ENERGÍA HUMANO
|
Solar
|
3.850.000 EJ7
|
Energía eólica
|
2.250 EJ8
|
Biomasa
|
3.000 EJ9
|
Uso energía primario (2005)
|
487 EJ10
|
Electricidad (2005)
|
56,7 EJ11
|
Se ha estimado que la energía
total que absorben la atmósfera, los océanos y los continentes puede ser
de 3.850.000 exajulios por año. . En 2002, esta energía en un segundo
equivalía al consumo global mundial de energía durante un año.
La fotosíntesis captura aproximadamente 3.000 EJ por año en biomasa,
lo que representa solo el 0,08% de la energía recibida por la Tierra. La
cantidad de energía solar recibida anual es tan vasta que equivale
aproximadamente al doble de toda la energía producida jamás por otras fuentes
de energía no renovable como son el petróleo, el carbón,
el uranio y el gas natural.
7. Energía nuclear
Esta energía es la
liberada del resultado de una reacción nuclear, se puede obtener mediante dos
tipos de procesos, el primero es por Fusión Nuclear (unión de núcleos
atómicos muy livianos) y el segundo es por Fisión Nuclear (división de
núcleos atómicos pesados).
En las reacciones nucleares se
suele liberar una grandísima cantidad de energía debido en parte a la
masa de partículas involucradas en este proceso, se
transforma directamente en energía. Lo anterior se suele explicar
basándose en la relación Masa-Energía producto de la genialidad del
gran físico Albert Einstein.
8. Energía cinética
La energía cinética es
la energía que posee un objeto debido a su movimiento, esta energía
depende de la velocidad y masa del objeto según la ecuación E = 1mv2,
donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado.
La energía asociada a un objeto situado a
determinada altura sobre una superficie se denomina energía potencial. Si se
deja caer el objeto, la energía potencial se convierte en energía cinética.
9. Energía potencial
En un sistema físico,
la energía potencial es energía que mide la capacidad que
tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función
exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía
almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema
puede entregar. Suele abreviarse con la letra U o Ep.
La energía potencial puede
presentarse como energía potencial gravitatoria, energía potencial
electrostática, y energía potencial elástica.
Más rigurosamente, la energía
potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de
fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones).
Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia
entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado
por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
10. Energía Química
Esta energía es
la retenida en alimentos y combustibles, Se produce debido a la
transformación de sustancias químicas que contienen
los alimentos o elementos, posibilita mover objetos o
generar otro tipo de energía.
11. Energía Hidráulica
La energía hidráulica o energía hídrica
es aquella que se extrae del aprovechamiento de
las energías (cinética y potencial) de la corriente de
los ríos, saltos de agua y mareas, en algunos casos es un tipo
de energía considerada “limpia” porque su impacto ambiental suele ser
casi nulo y usa la fuerza hídrica sin represarla en otros es solo
considerada renovable si no sigue esas premisas dichas anteriormente.
12. Energía Sonora
Este tipo de energía se
caracteriza por producirse debido a la vibración o movimiento de un
objeto que hace vibrar también el aire que lo rodea, esas vibraciones
se transforman en impulsos eléctricos que nuestro cerebro interpreta
en sonidos.
13. Energía Radiante
Esta energía es la que tienen las
ondas electromagnéticas tales como la luz visible, los rayos
ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), las ondas de radio, etc.
Su propiedad fundamental es que
se propaga en el vació sin necesidad de ningún soporte material,
se trasmite por unidades llamadas fotones estas unidades actúan a su
vez también como partículas, el físico Albert Einstein
planteo todo esto en su teoría del efecto fotoeléctrico gracias al cual ganó el
premio Nobel de física en 1921.
14. Energía Fotovoltaica
La energía fotovoltaica
y sus sistemas posibilitan la transformación de luz solar
en energía eléctrica, en pocas palabras es la conversión de
una partícula luminosa con energía (fotón) en una energía electromotriz
(voltaica). La característica principal de un sistema de energía
fotovoltaica es la célula fotoeléctrica, un dispositivo construido
de silicio (extraído de la arena común).
15. Energía de reacción
Es un tipo de energía debido a la
reacción química del contenido energético de los productos es, en
general, diferente del correspondiente a los reactivos.
En una reacción química el
contenido energético de los productos Este defecto o exceso de energía es
el que se pone en juego en la reacción. La energía absorbida o
desprendida puede ser de diferentes
formas, energía lumínica, eléctrica, mecánica, etc…, aunque
la principal suele ser en forma de energía calorífica. Este calor se
suele llamar calor de reacción y suele tener un valor único para
cada reacción, las reacciones pueden también debido a esto ser
clasificadas en exotérmicas o endotérmicas, según que haya desprendimiento
o absorción de calor.
16. Energía iónica
La energía de ionización es la
cantidad de energía que se necesita para separar el electrón menos fuertemente
unido de un átomo neutro gaseoso en su estado fundamental.
17. Energía geotérmica
Esta corresponde a
la energía que puede ser obtenida en base al aprovechamiento del
calor interior de la tierra, este calor se debe a varios factores entre los más
importantes se encuentran el gradiente geotérmico, el calor radio génico,
etc. Geotérmico viene del griego geo, “Tierra”, y thermos,
“calor”; literalmente “calor de la Tierra”.
18. Energía mareomotriz
Es la resultante del
aprovechamiento de las mareas, se debe a la diferencia de altura media de
los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna y que como
resultante da la atracción gravitatoria de esta última y del
sol sobre los océanos.
De estas diferencias de altura se
puede obtener energía interponiendo partes móviles al
movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de
canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje.
19. Energía electromagnética
La energía electromagnética se
define como la cantidad de energía almacenada en una parte del
espacio a la que podemos otorgar la presencia de un campo electromagnético y
que se expresa según la fuerza del
campo eléctrico y magnético del mismo. En un punto del
espacio la densidad de energía electromagnética depende de una suma
de dos términos proporcionales al cuadrado de las intensidades de campo.
20. Energía metabólica
Este tipo
de energía llamada metabólica o de metabolismo es el
conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en
una célula. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de
la vida a nivel molecular, y permiten las diversas actividades de
las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras,
responder a estímulos, etc.
21. Energía hidroeléctrica
Este tipo de energía se
obtiene mediante la caída de agua desde una determinada altura a un
nivel inferior provocando así el movimiento de mecanismos tales como
ruedas hidráulicas o turbinas, Esta hidroelectricidad es considerada
como un recurso natural, solo disponible en zonas con suficiente cantidad de
agua. En su desarrollo se requiere la construcción de presas,
pantanos, canales de derivación así como
la instalación de grandes turbinas y el equipamiento adicional
necesario para generar esta electricidad.
22. Energía Magnética
Esta energía que se
desarrolla en nuestro planeta o en los imanes naturales. Es la consecuencia de
las corrientes eléctricas telúricas producidas en la tierra como resultado
de la diferente actividad calorífica solar sobre la superficie terrestre, y
deja sentir su acción en el espacio que rodea la tierra con
intensidad variable en cada punto.
23. Energía Calorífica
La energía calorífica es
la manifestación de la energía en forma de calor. En todos los materiales
los átomos que forman sus moléculas están en continuo movimiento ya sea
trasladándose o vibrando. Este movimiento implica que los átomos tienen una
determinada energía cinética a la que nosotros llamamos calor o energía
calorífica.
2. ¿Cuáles son las fuentes de
energía más comunes para el ser humano?
Energía Eléctrica
Combustibles fósiles
Petróleo
El petróleo es un líquido oleoso
compuesto de carbono e hidrógeno en distintas proporciones. Se encuentra en
profundidades que varían entre los 600 y los 5.000 metros. Este recurso ha sido
usado por el ser humano desde la Antigüedad: los egipcios usaban petróleo en la
conservación de las momias, y los romanos, de combustible para el alumbrado. El
petróleo y sus derivados tienen múltiples y variadas aplicaciones. Además de
ser un combustible de primer orden, también constituye una materia prima
fundamental en la industria, pues a partir del petróleo se pueden elaborar
fibras, caucho artificial, plásticos, jabones, asfalto, tintas de imprenta,
caucho para la fabricación de neumáticos, nafta, gasolina y un sin número de
productos que abarcan casi todos los productos del campo.
Carbón
El carbón es un mineral que se
formó a partir de los restos vegetales prehistóricos, principalmente de los
helechos arborescentes. Esos restos sepultados por el fango y bajo los efectos
del calor, la presión y la falta de oxígeno, tomaron la estructura mineral que
hoy presentan. La importancia del carbón radica en su poder energético como
combustible y en el hecho de constituir la materia prima fundamental en la
elaboración de infinidad de artículos. Las primeras máquinas de vapor, como
barcos, trenes y maquinaria industrial se movieron gracias a la energía que
suministraba a este material. Posteriormente fue desplazado por el petróleo;
sin embargo, hoy en día el carbón parece recuperar su posición privilegiada,
pues éste es materia prima para la elaboración de plástico, colorante, perfumes
y aceites.
Gas natural
El gas natural está compuesto
principalmente por metano, un compuesto químico hecho de átomos de carbono e
hidrógeno. Se encuentra bajo tierra, habitualmente en compañía de petróleo. Se
extrae mediante tuberías, y se almacena directamente en grandes contenedores de
aluminio. Luego se distribuye a los usuarios a través de gasoductos. Como es
inodoro e incoloro, al extraerlo se mezcla con una sustancia que le da un
fuerte y desagradable olor. De este modo, las personas pueden darse cuenta de
que existe una filtración o escape de gas.
El gas natural está compuesto principalmente por metano, un compuesto químico hecho de átomos de carbono e hidrógeno. Se encuentra bajo tierra,
habitualmente en compañía de petróleo. Se extrae mediante
tuberías, y se almacena directamente en grandes contenedores de aluminio. Luego se distribuye a los
usuarios a través de gasoductos. Como es inodoro e incoloro, al extraerlo se mezcla con
una sustancia que le da un fuerte y desagradable olor. De este modo, las
personas pueden darse cuenta de que existe una
filtración o escape de gas.
3. ¿Cómo es el impacto que
generas los tipos y fuentes de energía en el medio ambiente?
4. ¿Existen alternativas nuevas
para obtener energía?
Energía del agua salada
Este tipo de energía se ha
conocido como energía de agua salada o marina (Energía a partir del agua de mar
o de cualquier agua salada), energía osmótica o energía azul, y es una de las
fuentes más prometedoras de energía renovable que no ha sido explotada aún a
fondo, tal vez debido a que es necesario invertir grandes cantidades de energía
para desalinizar el agua. Se genera energía por el proceso inverso de añadir
sal al agua dulce, a través de un proceso conocido como electrodiálisis
Helio cultivo
El revolucionario proceso llamado
helio cultivo tuvo como pionera a la empresa llamada Biotecnologías
Joule. A través de este proceso se genera combustible basado en hidrocarbono, a
través de la mezcla de agua salobre, nutrientes, organismos fotosintéticos,
dióxido de carbono y luz solar. A diferencia de los aceites obtenidos de algas,
el helio cultivo produce combustible directamente –en la forma de etanol o
hidrocarbonos – que no necesita ser refinado. El método básicamente usa el
proceso natural de la fotosíntesis para producir un combustible listo para usar.
Piezoelectricidad
Con la llegada de la población
humana mundial a los 7 mil millones de habitantes, se puede pensar en
aprovechar la energía cinética del movimiento/ desplazamiento humano, lo cual
podría ser una fuente real de energía. La piezoelectricidad es la capacidad de
algunos materiales de generar un campo eléctrico en respuesta al estrés
mecánico. Mediante la colocación de tejas hechas a base de materiales
Piezoeléctricos a lo largo de rutas pedestres congestionadas o también
incorporados a las suelas de nuestros zapatos, se podría generar electricidad a
medida que caminamos. De este modo podríamos convertir a los humanos en plantas
eléctricas andantes.
Conversión de energía termal marina
(sigla en inglés: OTEC)
La conversión de energía termal
marina o OTEC por la sigla en inglés, es un sistema hidroenergético de
conversión que usa las diferencias de temperatura entre las aguas someras y las
profundas para darle energía a un motor de calor (“heat Engine”). Este tipo de
energía podría ser aprovechado mediante la construcción de plataformas o
barcazas en altamar, aprovechando las capas termales encontradas
en las profundidades oceánicas.
¿Energía
a partir de heces humanas?
Así es; el compost humano también puede ser usado para generar
electricidad o combustible. Actualmente existen planes para movilizar
buses en Oslo, Noruega, a base de energía producida por heces humanas. También
se puede generar electricidad a partir de abonos usando combustible a partir de
células microbianas, las cuales utilizan un sistema bioelectroquímico que
genera una corriente mediante la imitación de interacciones bacterianas que
existen en el mundo natural. El compost, por supuesto, se puede también usar
como un fertilizante. ¡Las posibilidades son infinitas!
Energía de rocas calientes
La energía a partir de rocas
calientes es un nuevo tipo de energía geotermal que funciona mediante el bombeo
de agua salada fría hacia abajo hacia rocas que han sido calentadas por
conducción desde el manto terrestre y por la degradación de elementos
radiactivos en la corteza. A medida que esa agua se calienta, la energía creada
puede ser convertida en electricidad por una turbina de vapor. Las ventajas de
la energía a partir de la roca caliente son, entre otras, que la producción
puede ser fácilmente controlada y que puede producir energía.
Energía evaporativa
Inspirados en plantas, los
científicos han inventado una hoja sintética micro fabricado, que es capaz de
producir energía eléctrica a partir de agua en evaporación. Se pueden bombear
burbujas de aire hacia el interior de las “hojas”, generando electricidad que
resulta de la diferencia de las propiedades eléctricas del agua y el aire. Esta
línea de investigación podría abrir la puerta hacia formas más ingeniosas de
capturar la energía que surge de la evaporación.
Vibraciones inducidas por
vórtices
Esta forma de energía renovable,
que captura energía a partir de corrientes lentas de agua, está inspirada en el
movimiento de los peces. La energía es capturada a medida que el agua fluye a
través de una red de rodillos (“rods, eddles o swirls”), en un patrón
alternado, empujando y halando un objeto hacia arriba o hacia abajo o de lado a
lado, de tal modo que se cree una energía mecánica. Esto trabaja de la misma
forma en que los peces curvan sus cuerpos para flotar entre los vórtices
producidos por los cuerpos de los peces, en frente de ellos, cabalgando en
esencia en el despertar de cada uno.
Minería lunar
El Helio-3 es un isótopo no
radiactivo luminoso que tiene un inmenso potencial para generar energía
relativamente limpia a través de la fusión nuclear. La única ventaja: es raro
en La Tierra pero abundante en la Luna. Existen muchos proyectos en desarrollo
de minería en la Luna para el aprovechamiento de este recurso. Por ejemplo, la
compañía espacial rusa Energía RKK anunció que considera el Helio-3 lunar un
recurso económico con minería desarrollable para el año 2020.
Energía
solar desarrollada en el espacio extraterrestre
Debido a que la energía del Sol
no es afectada por el ciclo de 24 horas diurno-nocturno, y tampoco es afectada
por el clima, las estaciones, o el efecto de filtro de los gases atmosféricos
terrestres, debido a esto existen propuestas en desarrollo para construir paneles
solares que orbiten la Tierra y manden energía a la Tierra para su uso. El
hallazgo tecnológico implicado aquí tiene implícita transmisión inalámbrica de
energía, lo cual podría ser logrado usando destellos de energía de microondas.
5. ¿De qué fuentes se obtienen
estas últimas energías?
Agua salada
Movimiento humano
Diferencias de temperatura entre
las aguas someras y las profundas
Heces humanas
Evaporización
Corrientes lentas del agua
Helio-3
Sol
