Recursos energéticos y minerales 2013

UNIDAD 13: RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINERALES
* Introducción
* Uso de la energía
* Energías convencionales
* Energías alternativas
* Uso eficiente de la energía
* Recursos minerales

99% de la
energía usada
en la Tierra
INTRODUCCIÓN
ENERGÍAENERGÍA
La capacidad de producir trabajo
Se define como
SOL
emite
ENERGÍA

INTRODUCCIÓN
Energía térmica
Energía nuclear
Energía
química
Energía
electromagnétic
a o radiante
Energía interna
Energía eléctrica
Energía mecánica
ENERGÍA

INTRODUCCIÓN
Principios
termodinámic
os
Principios
termodinámic
os
Tiene que cumplir
Cualquier
intercambio de
energía
 Ley de conservación de
la energía
 Ley del incremento de la
entropía

INTRODUCCIÓN
 Ley de conservación de
la energía
1ª ley de la
termodinámica
La energía no se crea ni se
destruye sólo se transforma
La energía no se crea ni se
destruye sólo se transforma
SISTEMA
E entrante
E saliente
Energía
almacenada
E entrante = E almacenada + E saliente

INTRODUCCIÓN
 Ley del incremento de la
entropía
2ª ley de la
termodinámica La tendencia natural es que
la energía pase de una forma
más concentrada y con
mayor orden a otra forma
más dispersa y con menor
orden
La tendencia natural es que
la energía pase de una forma
más concentrada y con
mayor orden a otra forma
más dispersa y con menor
orden
Entropía: magnitud que
mide la parte no
utilizable de la energía
contenida en un
sistema
Entropía: magnitud que
mide la parte no
utilizable de la energía
contenida en un
sistema

INTRODUCCIÓN
CONVENCIONALES ALTERNATIVAS
Se pueden dividir en
Uso de combustibles fósiles
Fisión del uranio
Hidroeléctrica
Renovables o nuevas:
Procedentes del Sol
Independientes de la energía
solar
Energías
El carbón
El petróleo
El gas natural
El uranio
La energía
hidráulica La energía
solar
La energía
eólica
La biomasa
La energía
geotérmica
La energía
maremotriz

Carbón
Calidad de la energía
USO DE LA ENERGÍA
La energía disponible depende de:
• Un acceso fácil a la fuente.
• La rentabilidad económica.
La utilidad de cada tipo de energía se evalúa en función de
su capacidad para producir trabajo útil por unidad de
masa o volumen
Es de mayor calidad
La energía más concentrada, es decir, tiene
mucha capacidad de producir trabajo en relación a
su masa o volumen. Por ejemplo: petróleo, carbón.
Petróleo
Es de menor calidad
La energía dispersa en grandes volúmenes. Por
ejemplo: el calor almacenado en los mares, los
vientos suaves.

Calidad de la energía
USO DE LA ENERGÍA
Calidad Tipos de energía Utilidad
Muy alta Electricidad, térmica (>2500ºC),
nuclear, luz solar concentrada
Industria, iluminación,
motores
Alta Térmica (1000-2500ºC) comida,
gasolina, gas natural, carbón
Industria, producir
electricidad, vehículos
Moderada Térmica (100-1000ºC), luz solar, agua a
alta velocidad, viento fuerte, madera,
restos orgánicos
Procesos industriales
sencillos, cocinar, obtener
electricidad, agua caliente,
vapor
Baja Térmica (<100º), agua a velocidad
lenta, viento suave, geotérmica
dispersa.
Calentamiento de edificios
Las energías más concentradas son las de más fácil utilización.
Pero no por eso deben utilizarse siempre, pues supone
costes elevados en el proceso de concentración.
El uso de energía de cierto nivel corresponde a la tarea
concreta que realicemos: si usamos energía de un nivel
superior estamos despilfarrando.
Por ejemplo, actividades cotidianas como calentar casas, agua
y comida a temperaturas <100ºC es un despilfarro
(energético) hacerlo con electricidad. Al utilizar energía
altamente concentrada como la eléctrica se hace un gasto
extra de energía.

• Su accesibilidad.
• Su facilidad de extracción y
de transporte.
El precio es un factor muy importante
al elegir la fuente energética,
pues usaremos la más barata.
Rentabilidad económica
USO DE LA ENERGÍA
Depende de

Es un conjunto de procesos
realizados sobre la energía desde
sus fuentes hasta el uso final.
Sistemas energéticos
USO DE LA ENERGÍA
Captura o extracción Transformación
en energía
secundaria
Transporte Consumo
comprende los procesos de
Que es la energía que
se puede utilizar,
como por ejemplo en
una refinería.
De la energía
secundaria hasta el
lugar de consumo.
Por ejemplo:
gaseoducto,
camiones cisterna.
De energía
secundaria. Por
ejemplo, usar el
coche.
Conseguir la energía
de su fuente
original, como por
ejemplo perforar
un pozo petrolífero.

USO DE LA ENERGÍA
Rendimiento = E obtenida / E suministrada
Rendimiento = Salidas / entradas
Rendimiento
energético
Siempre es <100% porque hay pérdidas inevitables (el
incremento de entropía). También hay pérdidas
corregibles técnicamente, como son imperfecciones,
defectos o fallos de funcionamiento.
Si la energía es barata no se suelen tener en cuenta.
Siempre

USO DE LA ENERGÍA
Es el precio que pagamos por utilizar la energía
secundaria (el recibo de la luz, el precio del gasoil).
Coste energético
Costes ocultos, asociados a las instalaciones del
proceso energético. Son los impactos ambientales de
las diferentes fases: construcción, mantenimiento,
desmantelamiento, eliminación de los impactos
producidos (ej. nucleares, minería abierta), posibles
accidentes (ej. mareas negras).
Además existen

USO DE LA ENERGÍA
Responde pág. 325: Gastos energéticos implicados
en el consumo de un bote de refresco.
Energía necesaria para comprimir el gas
del refresco.
E empleada para conseguir el agua que
lleva.
E eléctrica para conseguir el aluminio de la
lata (por electrólisis).
E para fabricar la pintura de la lata
(cromo).
E para fabricar el producto (el refresco).
E para almacenar el producto.
E para enfriarlo (ej. máquinas
expendedoras al sol, enfriando
continuamente) y para construir la
propia máquina.
E para deshacerse del bote como residuo
(aunque sea reciclable, no se recicla
siempre).
E para transporte y publicidad.

USO DE LA ENERGÍA
Actividad 1 pág. 325: Evolución del consumo de
energía desde la Revolución Industrial hasta el s. XXI.
a) Evolución de los diferentes tipos
de energía.
En cada época ha habido un tipo de
energía dominante, que empezaba a
decaer al aparecer otro nuevo tipo
de energía que la sustituyese:
1º madera  desaparición de los
bosques ingleses por la R industrial
2º carbón  agotamiento de reservas
3º petróleo  agotamiento de
reservas, que son mayores
4º gas natural  agotamiento de
reservas, que son mayores aún
5º nuclear
6º renovables

USO DE LA ENERGÍA
b) Describe los % actuales y la tendencia futura.
• Renovables identificadas: 3%, tendencia ascendente desde 2015
• Biomasa tradicional: 9%, tendencia descendente.
• Nuclear e hidroeléctrica: 10%, ligero aumento
• Gas natural: <20%, estancamiento y descendente desde 2020.
• Carbón: 24% tendencia muy descendente
• Petróleo: 34% estancamiento hasta 2020 y caída muy en picado.
Se plantea el gas natural como alternativa mientras se desarrollan otras
energías (hidrógeno y solar). Es una predicción basada en datos
actuales. (Predicciones de los años 60 suponían un crecimiento de la
nuclear).
c) Conclusiones.
Actualmente dependemos de los combustibles fósiles. Es posible una
evolución hacia otras fuentes de energía.
Cada sociedad tiene asociado un consumo energético: preindustrial
(madera), industrial inicial (carbón), industrial posterior (petróleo).

ENERGÍAS CONVENCIONALES
Combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas
natural)Energías
convencionales Energía nuclear de fisión
Energía hidroeléctrica
Son las principales fuentes
energéticas actuales
 Muchas no son renovables
Situación que no
se podrá mantener
mucho tiempo
 Fuerte impacto ambiental

Combustibles fósiles
Recurso es la cantidad total que hay en la
corteza terrestre de cierto combustible fósil o
mineral. Es una cantidad fija. Viene
determinada por los procesos geológicos.
Reserva es la cantidad de un combustible fósil o
mineral cuya explotación resulta económicamente
rentable.
Actualmente, casi el 80% de la energía comercial
mundial procede de los combustibles fósiles, con
los problemas de contaminación y aumento de
efecto invernadero.
Es necesario sustituirlos por otras energías
alternativas con menor impacto, pues se agotarán
(su uso no es sostenible).

Actividad 4 pág. 326: Consumo de energía por
habitante y año.
a) Consumo medio mundial (1996). Comparación entre
regiones.
El consumo medio mundial/habitante está en torno a 1,5 TEP.
Los países desarrollados están muy por encima de la media y los
pobres por debajo: hay grandes diferencias asociadas al nivel
de vida.
b) Ordenar de mayor a menor consumo. Causas de las
diferencias.
Países de la OCDE > UE de los 15 > España > Media mundial >
América Latina > África > Asia
Las diferencias están relacionadas con el nivel de vida.
c) Tendencia desde 1974.
• Países desarrollados: altibajos, y actualmente en aumento.
• España: fuerte incremento.
• Media mundial: se mantiene.
• Países pobres: aumento muy ligero.

d) Consecuencias ambientales.
Si todos los países alcanzaran el mismo nivel de vida, se
dispararía el consumo energético.
Los gobiernos se enfrentan a un incremento casi exponencial de
la demanda (en los países pobres), y muchos se plantean
como solución barata la energía nuclear.
Una mejor solución sería (aunque más costosa) investigar en
energías alternativas y tecnología eficiente, que proporcionen
mismo nivel de vida a un coste energético menor.
El problema de los países europeos (incluida España) es que no
tienen reservas suficientes para la demanda energética.
Las soluciones son:
• Comprar los combustibles fósiles a los exportadores.
• Racionalizar su consumo.
• Invertir en I + D de tecnologías limpias y renovables, para
conseguir una transición gradual hacia nuevos sistemas.

Combustibles fósiles Carbón
http://www.sceyencestudios.com/movies/coalformation.swf
Se formó hace millones de años por
acumulación de restos vegetales
El aumento de presión y temperatura
transforma la materia vegetal en carbón
Turba
4Lignito
Tipos de carbón
Hulla
Antracita
Antracita

Ventajas
Alto contenido
en S,
contaminante y
causante de la
lluvia ácida
Alto contenido
en S,
contaminante y
causante de la
lluvia ácida
Tecnología muy
experimentada
y actualizada
Tecnología muy
experimentada
y actualizada
Alto poder
calorífico
Alto poder
caloríficoInconvenientes
No renovableNo renovable
Muy
abundante
(hay reservas
para 220 años)
Muy
abundante
(hay reservas
para 220 años)
Extracción: minas a cielo abierto
(gran impacto y restauración
cara) y minas subterráneas (con
mayor riesgo para los mineros,
problema de las escombreras de
estériles y la contaminación de
agua y aire).
Extracción: minas a cielo abierto
(gran impacto y restauración
cara) y minas subterráneas (con
mayor riesgo para los mineros,
problema de las escombreras de
estériles y la contaminación de
agua y aire).
Emite el doble de
CO2 que el petróleo
Emite el doble de
CO2 que el petróleo

Usos
Se emplea para obtener energía eléctrica en las
centrales térmicas (30% de la electricidad viene
del carbón) y en la industria siderúrgica.
Estrategias para minimizar sus impactos
Sustitución por otro con menor contenido en S.
Procesar el carbón para eliminar el S.
Diseñar centrales térmicas con sistemas de
eliminación de compuestos del azufre de los
gases emitidos.

Combustibles fósiles Petróleo
http://wikitecno.wikispaces.com/file/view/petroleo.swf/32257185/petroleo.swfSe origina por la muerte masiva del plancton
marino y sedimentación junto a cienos y arenas,
dando barros sapropélicos.
Los cienos y las arenas dan rocas que se impregnan
de hidrocarburos (formados por la fermentación de
materia orgánica).
El petróleo es poco denso
y aflora a superficie donde
se disipa, pero cuando
tropieza con rocas
impermeables se acumula
en las rocas subyacentes,
que sirven de almacén.

 Su extracciónes más fácil quela del carbón
 Su extracciónes más fácil quela del carbón
 Mayor poder
calorífico
 Mayor poder
calorífico
 Es la materia prima para
otras industrias
 Es la materia prima para
otras industrias
 No es renovable
 No es renovable
 Su extracción, transporte yuso generan impactos
 Su extracción, transporte yuso generan impactos
 Origen de guerras, por su
valor estratégico Origen de guerras, por su
valor estratégico

Extracción
En forma de
Refinerías
Se
transporta
hasta las
Se hace una destilación
fraccionada de la que se
obtienen productos gaseosos
(metano, butano,..), líquidos
(gasolina, fuel , queroseno,..) y
sólidos (alquitranes, betunes,
…)
Petroleros
Oleoductos
CRUDO

Usos • Domésticos: calefacciones, calderas.
• Transporte: automóviles, aviones (requiere la existencia de gasolineras).
• Industriales.
• Obtención de electricidad en centrales térmicas.
• Fabricación de derivados: fertilizantes, plásticos, pinturas, medicinas.

Combustibles fósiles Gas
Es una mezcla de gases en el metano (CH4) se
encuentra en mayor proporción
Su origen es el mismo que el del petróleo (más
presión y temperatura) y se encuentran juntos
Transporte
Proceso de licuado
Extracción
de gas
Planta de regasificación
Buques cisterna
Gaseoducto

V
E
N
T
A
J
A
S
Los
gaseoductos
suponen una
inversión
elevada, pero
con un riesgo
bajo de
accidentes
Los
gaseoductos
suponen una
inversión
elevada, pero
con un riesgo
bajo de
accidentes
Fácil
extracció
n
Fácil
extracció
n
Combustible fósil con
mayor poder calorífico y
menos contaminante
Combustible fósil con
mayor poder calorífico y
menos contaminante
D
E
S
V
E
N
T
A
J
A
S
Recurso no
renovable
Recurso no
renovable
En caso de accidente se
liberaría CH4, que es un
gas con efecto
invernadero más
potente que el CO2.
En caso de accidente se
liberaría CH4, que es un
gas con efecto
invernadero más
potente que el CO2.
Yacimientos
dispersos, menos
conflictos políticos
Yacimientos
dispersos, menos
conflictos políticos

Usos • Domésticos: calefacción y cocina.
• Industriales.
• Centrales térmicas, sustituyendo al carbón (no emite SO2).
Se plantea como combustible
ideal para la transición a otras
energías renovables, al ser
menos contaminantes y del que
quedan mayores reservas.

Energía nuclear: fisión
Ha pasado de ser considerada la solución
energética mundial a ser una de las más
problemáticas.
Causas:
• Enormes costes de construcción y mantenimiento de las
centrales nucleares.
• Frecuentes fallos y paradas de los reactores.
• Sobreestimación de la demanda eléctrica.
• Mala gestión.
• Accidentes. (Chernobyl, 1986: contaminación muy grave en
100 km que se detectó en Suecia. Fukushima, 2011).
• Residuos radiactivos peligrosos y de larga duración.

Energía nuclear: fisión Funcionamiento de un reactor nuclear
Energía
Un núcleo de Uranio-235
se rompe por el impacto
de un neutrón
Se forman dos núcleos
más ligeros
Se libera energía
Salen neutrones más
rápidos
Neutrones más rápidos, que pueden
chocar con nuevos U-235 y
romperlos (en una reacción en
cadena, por retroalimentación
positiva, que es la base de la
explosión atómica).
Para evitar la reacción en cadena, se
introduce un moderador entre el
combustible nuclear que absorba los
neutrones emitidos. Este material
moderador es agua (75% de reactores),
grafito sólido (20%) y agua pesada D2O
(5%).

Para que no salga radioactividad fuera
del reactor se usan varios circuitos de
agua independientes entre sí:
1
El uranio libera energía al
romperse (1g de U-235 libera
la misma energía que 1,7
toneladas de petróleo)
1
2
2 • Circuito primario  en
contacto con el reactor y el
material radiactivo. Se
recicla y no sale del reactor.
3
3 • Circuito secundario  es
el que enfría al primario. Se
convierte en vapor, que
impulsa turbinas y genera
electricidad.
4
4 • Circuito terciario  Se
emplea para licuar el vapor
del circuito secundario. Se
hace con agua que se vierte
al exterior.

Impactos de una central:
No debería producir contaminación radiactiva.
Afecta al microclima local: aumenta el calor y la
humedad.
Altera los ecosistemas acuáticos al elevar la
temperatura del agua (lo que disminuye el oxígeno
disuelto).
Combustible nuclear:
Se obtiene del isótopo U-235, separándolo del uranio nativo y se enriquece con Pl -239.
Se fabrican barras.
Se utilizan las barras durante unos 3-4 años, hasta que la concentración en U-235 es
demasiado baja como para mantener la reacción de fisión.
Se retiran y almacenan en una piscina dentro del reactor.
Se transportan a centros de reprocesado, donde se extrae el plutonio y otros elementos
de vida media corta. Aquí existe el riesgo de robo y de fabricación de bombas atómicas.
El resto de residuos seguirán activos unos 10.000 años.

Fisión de torio.
Actualmente se investiga la reacción de fisión del torio-232,
que presenta algunas ventajas con respecto al uranio:
 No se amplifica sola: requiere inyección continua de
neutrones para mantenerse, de lo contrarios se detiene
automáticamente, con lo que el riesgo de accidentes es
menor.
 Los restos de torio son menos peligrosos que los de
plutonio.

Alto poder energéticodel uranio
No produce
contaminantes
atmosféricos
Elevado coste
de la instalación
y poca vida útil
(30-40 años)
La contaminación
térmica
del agua usada
como refrigerante
Posibles escapesradiactivos por fallos,accidentes o sabotajes
Dependencia
tecnológica del exterior
Residuos
radiactivos

Energía hidroeléctrica Indirectamente procede del sol, que
es el motor del ciclo del agua.
1 Se captura y se transforma
la energía potencial del agua
que fluye hacia el mar desde
las montañas, gracias a los
embalses
1
Compuerta
Turbina
2
2 Al abrir las compuertas de los
embalses, al agua hace girar
unas turbinas conectadas a una
dinamo que transforma energía
mecánica en energía eléctrica.
Centros de consumo
Transformador
Generador

Acelera la erosión tanto
aguas arriba (al elevar el nivel de base)
como aguas abajo (pues el agua
sin carga es más erosiva).
El material erosionado aguas
arriba colmata la presa
Bajo coste de explotacióny de mantenimiento
Ventajas
No emite contaminación
Inconvenientes
Reduce la biodiversidad
Dificulta la emigración de peces
y la navegación fluvial
Energía hidroeléctrica
Regula el caudal de los ríos
(laminación del caudal frente a
inundaciones)
y favorece el aprovechamiento del agua
Reduce el caudal de los ríos
Dificulta el transporte de nutrientes
aguas abajo: reduce la fertilidad de las
llanuras de inundación
Modifica el nivel freático
Varía la composición química
del agua embalsada
Varía el microclima local
Las aguas embalsadas
pueden sufrir eutrofizaciónRiesgo de rotura de la presa
que provocaría una catástrofe
Grandes costes de construcción:
traslado de población, pérdida de tierras fértiles

Actividad 5 pág. 332: Consumo de energía en España.
Aunque la producción nacional ha aumentado
ligeramente, el consumo se ha disparado, por lo
que la dependencia del exterior es ahora mucho
mayor que en 1980.
Por otra parte, según muestra la tabla 13.3,
dependemos del exterior para las fuentes no
renovables: petróleo, carbón y gas natural.
a) Grado de dependencia del exterior de consumo energético en
España. Evolución desde 1980.
En el año 1980, la producción fue de unos 18 millones de TEP y el
consumo fue de 82 millones. (Es decir 82-18= 64 millones tuvieron que
importarse del exterior). 64/82 =
En el año 2005, la producción fue de 22 millones de TEP, y el consumo
aumentó mucho, fue de 170 millones, por lo que se importaron 170-
22= 148 millones de TEP del exterior. 148/170=

b) Cambios en los porcentajes de consumo de diferentes
fuentes. Posibles causas.
• Petróleo: reducción desde 73% hasta un 50%.
• Carbón: reducción leve, del 20% al 16%.
• Nuclear: fuerte aumento del 2% al 11%.
• Gas natural: fuerte aumento del 2% al 20%.
• Hidráulica, eólica y fotovoltaica: reducción del 3,7% al 2,5%.
La fuerte reducción del petróleo se debió a la crisis del petróleo
del año 1973, cuando la OPEP redujo la producción, lo que
aumentó mucho su precio. Lo hizo como protesta de la
invasión de Israel a Palestina.
En cuanto a las renovables, su producción total ha aumentado,
pero al haber aumentado mucho más el consumo, el
porcentaje sobre el total es menor.

Inconvenientes Ventajas
Petróleo No renovable, contaminante,
dependencia del exterior,
pocos depósitos (difícil de
almacenar)
Alto poder energético,
barato (¿?)
Carbón No renovable, contaminante,
dependencia del exterior,
costes de extracción
Fácil de almacenar y
transportar, barato
Nuclear Riesgo de accidentes,
residuos, costes de
construcción de la central
No contamina, gasta
poco uranio,
autoabastecimiento
Gas natural No renovable, contaminante
(menos que carbón y
petróleo), pocos depósitos
Mayores reservas, fácil
transporte
Hidráulica Costes altos de construcción,
alteración de sedimentación y
erosión, riesgo de rotura
No contamina,
renovable, regula caudal
c) Ventajas e inconvenientes de las fuentes de energía.

d) ¿Qué ventajas económicas
y ecológicas tendría un
aumento de las renovables?
• Reducción de la
contaminación.
• Freno al aumento del efecto
invernadero.
• No se agotan.
• Independencia del exterior (no
depender del precio del
petróleo que ponen los países
exportadores).
• España podría exportar
tecnología en renovables.

Actividad 6 pág. 332: La presa de Asuán, en Egipto.
Ha supuesto para el país algunas ventajas:
• Genera la mitad de las necesidades de energía de Egipto.
• Ha liberado de las inundaciones estacionales.

Pero también muchos inconvenientes:
• Coste altísimo de construcción, con pérdidas de suelo y
gastos de traslado de monumentos (por ej. el templo de
Debod, en Madrid).
• Reducción de la fertilización de las llanuras de inundación, lo
que ha provocado un gasto adicional al tener que importar
fertilizantes.
• Reducción de materia prima para industrias de ladrillos.
• Reducción de las pesquerías costeras de sardinas,
dependientes de los nutrientes del Nilo.
• Pérdida del delta del Nilo.
• Aumento de problemas de encharcamiento y salinización (el
35% de la superficie cultivada de Egipto sufre exceso de
agua).
• Aparición de la esquistosomiasis
(enfermedad parasitaria transmitida
por el agua).
Schistosoma mansoni

Traslado del templo excavado en roca de Abu Simbel.

Formalmente, el Templo de Debod fue
un regalo que Egipto le hizo a
España en 1968, en compensación
por la ayuda española, tras el
llamamiento internacional realizado
por la UNESCO para salvar los
templos de Nubia, principalmente
el de Abu Simbel, en peligro de
desaparición debido a la
construcción de la presa de Asuán.
Egipto donó cuatro de los templos
salvados a distintas naciones
colaboradoras: Dendur a los
Estados Unidos (está actualmente
en el Museo Metropolitano de
Nueva York), Ellesiya a Italia, Taffa
a Holanda y Debod a España.
Templo de Debod, Madrid.

a) Causa de la fertilidad del valle del Nilo.
Las inundaciones anuales anegaban campos cercanos al Nilo y los cubrían con una capa rica en
nutrientes.
b) Beneficios y perjuicios de la construcción del embalse.
Beneficios:
• Laminación del caudal: desaparición de las inundaciones y mayor disponibilidad de agua para
riego.
• Producción de energía eléctrica.
Perjuicios:
• Colmatación del embalse con sedimentos fluviales (lo que también destruye el delta, produce
eutrofización y pérdida de riqueza pesquera).
• Aumento del uso de fertilizantes (mayor contaminación).
• Transmisión de la esquistosomiasis.
• Conflictos sociales: guerra del agua.
c) ¿Qué medidas se deberían adoptar en estos casos?
Medidas de minimización de impactos ambiental.

ENERGÍAS ALTERNATIVAS
E.
alternativas
Renovables y de bajo impacto ambiental
son
Disponibilidad
actual
Su coste
económico
Factores que se deben considerar en su uso
Si hay que construirla o
sirve la de otras energías
Deben ser
competitivas
La existencia de
infraestructura
necesaria para
su uso
Muchas son rentables
localmente, pero no a
gran escala
La mayoría de las energías renovables dependen del sol:
Sol Energía solar directa Térmica
Centrales solares térmicas
Sistemas arquitectónicos pasivos
Lumínica
Fotovoltaica (células)
Fotoquímica (biomasa)
Energía solar
indirecta
Viento
Olas
Hidráulica

La mayoría de las energías renovables dependen del sol:
Sol Energía solar directa Térmica
Centrales solares térmicas
Sistemas arquitectónicos pasivos
Lumínica
Fotovoltaica (células)
Fotoquímica (biomasa)
Energía solar
indirecta
Viento
Olas
Hidráulica

Sistemas arquitectónicos pasivos Un diseño adecuado de los edificios (que
muchas veces coincide con la arquitectura
tradicional de cada zona) permite que las casas
se calientes o se enfríen pasivamente,
ahorrando mucha energía y dinero.
Factores que tiene en
cuenta la
arquitectura
bioclimática
Orientación
Espesor de los muros
Tamaño de las ventanas
Materiales de construcción
Tipo de acristalamiento

Centrales térmicas solares Se calienta un fluido en colectores y se usa para
producir vapor que sirve para generar electricidad
El colector
Disco parabólico Espejo
cilindroparabólico
Conjunto de
espejos planos
Puede ser
Concentra la luz en
un punto central
Un conducto
parabólico que
enfoca la luz en
una línea
Reflejan la luz a un
punto
1
Este calor concentrado sirve para
calentar aceite (hasta 400ºC), que
calentará agua en otro circuito
1
2
2
El agua se transforma en vapor que
moverá una turbina que genera
energía eléctrica

Centrales solares fotovoltaicas Transforma la energía del sol directamente en energía
eléctrica en los paneles fotovoltaicos
En una célula fotovoltaica tiene
lugar la conversión directa de la
luz solar en electricidad: el silicio
(semiconductor) absorbe fotones
y proporciona una corriente de
electrones
La fabricación de las células es muy
cara (la obtención del silicio
monocristalino), y cualquier defecto en
el cristal impide su uso. Se investiga el
uso de silicio policristalino y amorfo, que
es más barato pero menos eficiente

Inconvenientes
Requiere
espacio para
su instalación
Requiere
espacio para
su instalación
No
requiere
agua
No
requiere
agua
Cuando no hay red
eléctrica, puede ser
rentable (por ej. en
países en
desarrollo)
Cuando no hay red
eléctrica, puede ser
rentable (por ej. en
países en
desarrollo)
No genera
ruido, pues no
hay
movimiento
No genera
ruido, pues no
hay
movimiento
No
contamin
a
No
contamin
a
Tiene
impacto
visual
Tiene
impacto
visual
Centrales solares fotovoltaicas
Ventajas
Su energía no se
puede almacenar y se
ha de transformar en
otro tipo de energía
Su energía no se
puede almacenar y se
ha de transformar en
otro tipo de energía
La producción
es variable
(según la
nubosidad)
La producción
es variable
(según la
nubosidad)

La energía de la biomasa Incluye cualquier tipo de materia orgánica que se
pueda quemar (directamente o transformada en
otros combustibles como el biogás)
Forestales: leña, madera, desechos madereros
Agrícolas: paja, alpechines, cáscaras
Se puede
usar
productos
Ganaderos: excrementos de granjas
Residuos urbanos: papel, cartón, restos de alimentos

La energía de la biomasa
Barata, pues emplea
desechos de otras
actividades
Renovable si se
explota sosteniblemente
Limpia: sólo emite CO2
, pero no
contribuye al aumento
del efecto invernadero,
pues emite la misma cantidad
de CO2
que absorbió
durante la fotosíntesis.
Por su volumen el transporte
es caro e ineficiente,
por lo que conviene utilizarla
cerca del punto en que se genera
Suele tener un altocontenido en residuosno utilizables

La energía de la biomasa Biomasa energética
 Para calentarse y cocinar, la quema directa de leña supone
el 80% de la energía consumida en los hogares en países en
desarrollo
 Calefacción o agua caliente a partir de residuos forestales o
agrícolas, pellets y briquetas (restos vegetales compactados)
 Obtención de electricidad en centrales térmicas

La energía de la biomasa Biogás
 Se obtiene por fermentación anaerobia de restos orgánicos
(ganaderos, lodos de depuradoras, parte orgánica de los RSU
o industriales) en un digestor.
 Es una mezcla de metano con otros gases en
menor proporción (hidrógeno, nitrógeno y sulfhídrico)

La energía de la biomasa Biocombustibles (Bioetanol)
Se obtiene por fermentación alcohólica de vegetales ricos
en almidón (cereales y patatas) o en sacarosa (remolacha
y caña de azúcar). Está muy desarrollado en Brasil.
Tras destilarse y deshidratarse
el combustible es similar a la
gasolina y se puede mezclar
con ella, tras una adaptación en
los motores. Un problema es
que cuestan más de arrancar en
frío y tiene menor rendimiento
que la gasolina.
El balance total del CO2 emitido es menor que para los
combustibles fósiles, aunque no es cero, pues al
fermentarlo, destilarlo y transportarlo también se emite CO2

La energía de la biomasa Biocombustibles (Biodiesel)
Se someten aceites vegetales a una esterificación metílica (con alcohol y
NaOH), con lo que se obtiene un combustible que puede usarse en motores
diésel preparados o se refina y sirven para cualquier motor diésel
Se obtiene a partir de
aceites como el de
colza, girasol, soja,
palma, ricino o
reciclando aceites de
fritura usados o grasas
animales
• Su uso supone una reducción de las emisiones de CO2, óxidos de azufre y
partículas, aunque aumentan las emisiones de los óxidos de nitrógeno
• Es biodegradable y menos inflamable que el
gasóleo
Desventajas: los motores cuestan más de arrancar
en frío, se reduce la potencia del motor y aumenta el
consumo

La energía de la biomasa Debate social sobre el usos
de biocombustibles
Se plantean como alternativa al petróleo en el transporte, pues emiten menos CO2
que él.
Pero hay otros muchos impactos que hacen que no sean combustibles “ecológicos”:
• Consumo de agua para el riego.
• Uso de plaguicidas y pesticidas.
• Combustible empleado en maquinaria agrícola y en el transporte hasta la fábrica.
• Consumo de energía en el procesado y transporte del biocombustible.
• Al sustituir a cultivos alimentarios, en muchos lugares ha aumentado el precio de
la comida.
• Pueden suponer una pérdida de biodiversidad al deforestar el bosque tropical
para cultivar palma aceitera.

La energía de la biomasa Debate social sobre el usos
de biocombustibles
Posibles soluciones:
Obtener biocombustibles de productos que no sirvan para alimentación
humana, como la celulosa de hierba, virutas de madera, restos de
cultivos o algas.
Las algas crecen 30 veces más rápido que muchos vegetales y tienen un
alto porcentaje de su peso en aceite, con lo que el rendimiento es
mayor. El cultivo de algas puede resultar un buen sumidero de CO2.
Cultivos de algas.

Directamente
Transformada en otras
formas de energía
Aerogeneradores: producen energía
eléctrica a partir de la eólica
Energía eólica

Energía eólica
Palas
Torre
Anemómetro
y veleta
Eje
Generador
Las palas giran por
la energía del viento
El movimiento se
transmite por el eje
a un generador
El generador al
girar produce
energía eléctrica y
se transfiere a la
red

Energía eólica  El viento no seagota y es gratis
 El viento no seagota y es gratis
Se consigue un alto
rendimiento
Se consigue un alto
rendimiento
 No producen residuos
ni contaminantes
 No producen residuos
ni contaminantes Los aerogeneradores
tienen bajos costes de
instalación y mantenimiento
 Los aerogeneradores
tienen bajos costes de
instalación y mantenimiento
Reducen la dependencia
de combustibles fósiles
Reducen la dependencia
de combustibles fósiles
 Es intermitente y
aleatoria, depende vientoque puede cambiar
 Es intermitente y
aleatoria, depende vientoque puede cambiar
 Los aerogeneradorespueden ser un peligro para
las aves
 Los aerogeneradorespueden ser un peligro para
las aves
 Los parques eólicos
necesitan grandes
extensiones de terreno
 Los parques eólicos
necesitan grandes
extensiones de terreno
producen impacto
visual negativo
producen impacto
visual negativo
 Los aerogeneradoresgeneran fuerte impacto
acústico
 Los aerogeneradoresgeneran fuerte impacto
acústico
 Aumento de la erosión, pues seca la
superficie de suelo cercana
 Aumento de la erosión, pues seca la
superficie de suelo cercana

Energía eólica
Esta energía es competitiva
actualmente gracias a:
• Mejoras técnicas en la producción
en serie de los aerogeneradores
• Escoger buenos emplazamientos.
• Aprovechar para realizar las
paradas de mantenimiento en los
períodos de viento flojo.

Energía
mareomotriz Se obtiene del movimiento del agua de mar,
principalmente por las mareas
Turbina
Generador
Marea
bajaCompuerta abierta
Embalse vaciándose de agua
Compuerta cerrada
Embalse lleno de aguaEmbalse llenándose de agua
Compuerta abierta
FUNCIONAMIENTO DE UNA
CENTRAL MAREMOTRIZ
Marea
alta

Ventajas
Puede producir
alteraciones en
los ecosistemas
próximos
Puede producir
alteraciones en
los ecosistemas
próximos
No produce
residuos
No produce
residuos
Es
prácticament
e inagotable
Es
prácticament
e inagotable
Es una
fuente de
energía
limpia
Es una
fuente de
energía
limpia
Está limitada a
zonas costeras
con condiciones
idóneas
Está limitada a
zonas costeras
con condiciones
idóneas
Inconvenientes
Tiene un
bajo
rendimiento
energético
Tiene un
bajo
rendimiento
energéticoNecesita
una alta
tecnología y
muy costosa
Necesita
una alta
tecnología y
muy costosa
Energía
mareomotriz

Energía geotérmica Proviene del calor almacenado en el interior de la Tierra
Aperturas naturales
Perforaciones de la superficie
Se
obtiene
de
Se aprovecha en zonas volcánicas o de aguas termales
para calefacción y climatización de piscinas
En las centrales geotérmicas se
inyecta agua por tuberías a cierta
profundidad, y se recoge el vapor de
agua a presión por otras cañerías, a las
que se acoplan turbinas.

No produce residuos y es
inagotable a escala humana
Ventajas
En algunos países es rentable
para producir energía eléctrica
Inconvenientes
Hay pocos lugares del
planeta que sean apropiados
Existe riesgo de hundimiento
al extraer agua caliente
Energía geotérmica
Hay posibilidad de ruidos,
olores o cambios climáticos locales

 Cuando se quema para obtener
energía, produce agua, por lo que su
uso contribuiría a reducir las
emisiones de gases de efecto
invernadero
Es muy abundante
Es muy eficiente, produce el triple de
energía que el petróleo
Hidrógeno como combustible
Puede emplearse
de 2 formas:
1. Quemándolo
para obtener
energía calorífica
2. En pilas de
combustible para
obtener electricidad
directamente.
El problema actual es
que el hidrógeno se
obtiene a partir del gas
natural en un proceso en
el que se libera CO2
El problema actual es
que el hidrógeno se
obtiene a partir del gas
natural en un proceso en
el que se libera CO2

Su forma ideal de obtención sería
por hidrólisis del agua, utilizando
corriente continua
Todavía está en investigación
porque resulta caro, y además hay
que considerar el origen de la
electricidad utilizada
Otra posible solución sería por fotólisis
(acción directa de la luz solar)

Para su transporte se pueden utilizar los gasoductos
existentes, donde podría ir mezclado en principio con el gas
natural, y reemplazarlo cuando éste se agote.

Pilas de combustible  En las pilas de combustible se
combinan hidrógeno y oxígeno y se
obtiene electricidad
En el cátodo (polo -) el hidrógeno se rompe
dando H+ y electrones, que son conducidos
por un circuito y producen la corriente
eléctrica. Los H+ van al polo + de la pila (el
ánodo) y reaccionan con el oxígeno y se
libera agua.

Energía nuclear de fusión
La fusión es la unión de núcleos ligeros para dar
otro más pesado, con lo que se libera gran cantidad
de energía. Esta reacción ocurre en el Sol
Para la fusión, se eligen elementos que den residuos no
radiactivos y que sean abundantes.
Por ejemplo:
Deuterio + tritio = helio + neutrones +
muchísima energía

 La fusión sólo puede darse si los núcleos se
acercan 1000 veces más de la distancia normal,
lo que requiere temperaturas altísimas: 10
millones de ºC en el sol y 100 millones en la
Tierra, por la diferencia de gravedad.
A estas temperaturas, los átomos están
en estado de plasma, que está formado
por sólo los núcleos, sin electrones, y
tiene carga +
 No existen materiales que puedan contener un
plasma: debe almacenarse en “botellas
magnéticas” (donde queda confinado gracias a
fuertes campos electromagnéticos).
Todavía no hay reactores nucleares
utilizables comercialmente, esta energía
aún está en fase de investigación básica.

No genera residuos radiactivos,
aunque el reactor puede volverse
radiactivo al absorber
los neutrones liberados
Dificultades técnicasque hay que resolver
Para obtener la electricidad
que gasta una persona
en toda su vida, harían falta 10g
de deuterio extraídos de 500l de
agua y 15g de tritio extraídos
de 30g de litio
No produce impactos
sobre la hidrosfera o
la atmósfera
Se gastan cantidades
muy pequeñas de
deuterio y de tritio.
Es prácticamente inagotable

En los procesos industriales se usa energía y parte
se pierde. La cogeneración recupera algo de esas
pérdidas para otros usos. Por ejemplo, en industrias
que requieren altas temperaturas (como altos
hornos) las pérdidas de calor pueden mover
turbinas y generar electricidad
USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA
El ahorro energético como fuente de energía implica evitar pérdidas inútiles.
Se podría ahorrar un 25% de la energía aplicando tecnologías que ya están desarrolladas.
Medidas de ahorro
Cambios horarios
en Europa
Cambios horarios
en Europa
CogeneraciónCogeneraciónMejoras en el rendimiento
de los motores de coches
Mejoras en el rendimiento
de los motores de coches
Ajustar los picos de
consumo eléctrico
con las horas en las
que el suministro es
más barato
Ajustar los picos de
consumo eléctrico
con las horas en las
que el suministro es
más barato
Tras la crisis del
petróleo 1973 se
comienzan a aplicar
Tras la crisis del
petróleo 1973 se
comienzan a aplicar
 Se ajusta el
horario solar
con el laboral
 Producción combinada
de dos formas útiles de
energía a partir de una
única fuente de energía
(por ejemplo, aprovechar
el calor que se genera al
producir electricidad
para calentar agua)

Medidas relacionadas con el uso de la energía
 Aumentar la eficiencia del sistema eléctrico.
Actualmente se pierde un 66% de la energía
durante el transporte, es decir, que hay que generar
el triple de energía de la que consumimos
 Aumentar la eficiencia del sistema eléctrico.
Actualmente se pierde un 66% de la energía
durante el transporte, es decir, que hay que generar
el triple de energía de la que consumimos
 Incentivar el ahorro: subvencionar aparatos que
consuman menos y hacer auditorias para detectar
pérdidas de energía
 Incentivar el ahorro: subvencionar aparatos que
consuman menos y hacer auditorias para detectar
pérdidas de energía
Valorar el coste real de la energía que consumimos:
Coste del ciclo de vida = precio del aparato + (gasto
anual de energía x tiempo de vida estimado)
Sirve para valorar el ahorro que implica su uso
Valorar el coste real de la energía que consumimos:
Coste del ciclo de vida = precio del aparato + (gasto
anual de energía x tiempo de vida estimado)
Sirve para valorar el ahorro que implica su uso
 Valorar los costes ocultos de la energía: meter en el precio de la energía que
se consume todos los gastos derivados de su generación (descontaminar,
calentamiento climático, accidentes nucleares, tratamiento de residuos…)
 Valorar los costes ocultos de la energía: meter en el precio de la energía que
se consume todos los gastos derivados de su generación (descontaminar,
calentamiento climático, accidentes nucleares, tratamiento de residuos…)

Medidas relacionadas con el uso de la energía
 Reducir el consumo por sectores:
40% Transporte (turismos)
32% Industria (química, procesado de cemento, vidrio…)
16% Doméstica (calefacción, agua caliente)
 Reducir el consumo por sectores:
40% Transporte (turismos)
32% Industria (química, procesado de cemento, vidrio…)
16% Doméstica (calefacción, agua caliente)
 Medidas de ahorro personales:
Usar más es transporte público que el privado.
Arquitectura solar pasiva (aislamientos…)
Comprar electrodomésticos de bajo consumo.
Reciclar el vidrio, papel…
 Medidas de ahorro personales:
Usar más es transporte público que el privado.
Arquitectura solar pasiva (aislamientos…)
Comprar electrodomésticos de bajo consumo.
Reciclar el vidrio, papel…

Actividad 7 pág. 345: Contribución de los diferentes
tipos de recursos energéticos a la generación de
electricidad en España.
La contribución de las renovables todavía es baja (18,8%,
incluyendo las hidroeléctricas con un 9,7%).
La mayoría (60%) de la energía procede de la quema de
combustibles fósiles en centrales térmicas: 30% gas
natural, 23% carbón y 7% petróleo.
La energía nuclear supone un 19,8%.
a) Principal dificultad para la implantación de las
energías renovables.
Tienen baja eficiencia, lo que les impide hacer frente a la
fuerte demanda energética.
b) Posible solución.
Investigación y desarrollo.

c) Describe, paso a paro, 3 sistemas energéticos
implicados en que se encienda la luz al apretar el
interruptor.
Ej.1: Extracción de carbón  Transporte  Combustión en
la central  Transporte de electricidad hasta las casas.
Ej.2: Extracción de gas natural  Transporte (gaseoducto o
barcos)  Almacenaje  Combustión en la central 
Transporte de electricidad hasta las casas.
Ej.3: Extracción del uranio y plutonio  Procesado del U y
enriquecimiento con Pl  Funcionamiento de la central
(riesgos y tratamiento de residuos)  Transporte de
electricidad hasta las casas.

RECURSOS MINERALES
Recursos minerales metalíferos Para obtener metales y energía (el uranio)
 Yacimientos: lugares en los que los minerales están concentrados.
Son rentables cuando la proporción de un metal es alta (es decir,
cuando un mineral es mena de cierto metal)
 Minas: explotaciones de un yacimiento. Pueden ser a cielo abierto o
subterráneas. Los metales no están en estado puro, por lo que se
extrae el metal y se desechan las escorias, que se suelen acumular
en montones junto a las minas.

RECURSOS MINERALES
Recursos minerales metalíferos
Los más abundantes son:
• Al  el más abundante. Ligero.
Resiste la corrosión. Sus
yacimientos son superficiales
(las lateritas tropicales)
• Fe  Acero (Fe + C); acero
inoxidable (acero + Cr, Ni).
• Mn  Para fabricar acero y
pinturas.
• Cr  Acero inoxidable; ladrillos
resistentes al fuego; pinturas.
• Ti  Ligero. Resiste la
corrosión. Aviones, pinturas,
prótesis óseas.

RECURSOS MINERALES
Son más escasos:
• Cu  Latón (Cu + Zn); bronce (Cu +
Sn). Conductor, dúctil.
• Pb  Flexible. Tuberías, baterías,
antidetonante en gasolina.
• Zn  Latón (Cu + Zn). Galvanizado:
protege Fe o acero de la corrosión.
• Sn  Bronce (Cu + Sn), peltre (Pb +
Sn). Aviones, soldaduras.
• Ag  Fotografía, monedas,
cubiertos, joyería.
• Au  Indestructible (se reutiliza tras
fundirse). Resiste la corrosión.
• Hg  Líquido, muy denso.
Termómetros, industrias de papel y
plásticos. Venenoso.
• U  Radiactivo. Centrales nucleares.

RECURSOS MINERALES
Las reservas de un mineral son
variables: dependen de la
demanda y del coste de
extracción.
La tendencia actual es sustituir
minerales por otros materiales
con mejores prestaciones y más
ligeros. Por ejemplo, los plásticos
que son derivados del petróleo
(PVC, poliuretano) en
conducciones o las cerámicas en
los motores.
Siderurgia: La extracción de hierro
se hace en los altos hornos,
donde se quema con un carbón
especial, el coque.

RECURSOS MINERALES
Recursos minerales metalíferos Extracción del aluminio
Los principales impactos ambientales
de la obtención del aluminio son:
• Deforestación y pérdida de
biodiversidad en las selvas tropicales
al extraer y transportar la bauxita.
• Aumento de las diferencias sociales
Norte- Sur, pues los países pobres
aportan la materia prima, y el
procesado se hace en países ricos
(que venderán el producto final).
• Gran gasto de energía durante el
proceso por electrólisis.
Obtención del aluminio: actualmente se obtiene a partir de mineral bauxita,
que está presente en los suelos de laterita tropicales. El proceso gasta mucha
energía, pues de deben alcanzar temperaturas muy altas y se utiliza corrientes
continua.

RECURSOS MINERALES
Recursos minerales metalíferos Impactos de la minería
• Atmósfera: partículas sólidas, polvo y gases. Contaminación sonora.
• Aguas: por escorrentía y arrastre de partículas sólidas. Los acuíferos se
contaminan por aceites e hidrocarburos.
• Suelos: ocupación irreversible y modificación de su uso.
• Flora y fauna: por eliminación directa y desaparición al eliminar el suelo.
• Paisaje y morfología: los movimientos de tierras alteran el paisaje de
forma global.
• Sociocultural: aumento del tráfico.

RECURSOS MINERALES
Recursos minerales metalíferos Medidas legislativas en España
Las compañías
mineras deben
introducir los gastos
de la realización de
una EIA y de
restaurar el paisaje
tras la explotación
cuando calculan la
rentabilidad del
proyecto.

RECURSOS MINERALES
Recursos minerales no metalíferos
Incluye combustibles fósiles,
fertilizantes y materiales de
construcción.
Fertilizantes: N, P, K.
• N  fijación de nitrógeno
atmosférico, de forma natural
(atmosférica o biológica) y de
forma artificial (por el ciclo de
Haber-Bosch)
• P  Depósitos en los fondos
marinos (por lo tanto el reciclado
hacia los continentes es lento)
• K  Sales marinas, depositadas
tras la evaporación del agua.

RECURSOS MINERALES
Rocas para la construcción (áridos). Son el grupo de mayor volumen y peso de todos los
minerales.
• Bloques de piedras: construcciones, arquitectura tradicional, ornamentales.
• Rocalla: cualquier tipo de roca triturada. Se usa en firmes de carreteras y vías y en la
fabricación de hormigón.
• Arena y grava: extraídas de graveras (cauces, playas, flechas). Se encarecen con el
transporte.
• Cemento: caliza + arcilla, cocidas a temperaturas > 1400º C y trituradas. Después, se
añade agua y se forma la masa. Las cementeras se instalan cerca de canteras de caliza.
Cementera.

RECURSOS MINERALES
Rocas para la construcción.
• Hormigón: cemento + arena o
grava. Si se añaden barras de
hierro, se llama hormigón armado.
• Yeso: polvo blanco resultante de
calcinar la roca. Se mezcla con
agua.
• Arcilla: se llama adobe cuando son
ladrillos sin cocer de paja y arcilla.
Cuando se cuece al horno se
fabrican ladrillos, tejas o baldosas.
Los azulejos están vidriados y
cocidos.
• Vidrio: arena de cuarzo + sosa +
cal, derretidas a temperaturas
mayores de 1700º C. Se enfría
rápidamente.

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