Las energías alternativas son energías basadas en fuentes naturales y renovables, que no producen contaminantes directos a la atmósfera. Las energías basadas en la biomasa y las caídas de agua, podrían considerarse energías alternativas, sin embargo, en la actualidad existe cierta polémica con respecto a éstas pues en la combustión de la biomasa sí se producen subproductos que pueden incidir negativamente en el entorno y las hidroeléctricas, que utilizan la energía de las caídas de agua, pueden alterar el ambiente por el tipo de infraestructura. Antes de iniciar con el estudio de este interesante tema, te invitamos a que revises el video:

Energía solar

En tu vida diaria, has utilizado la energía solar, a veces sin reparar en ello. Desde la aparición de la vida en el planeta, la energía proveniente del Sol fue parte vital del desarrollo de los seres biológicos y ha sido utilizada en el planeta para el mantenimiento natural de ciclos climáticos y biológicos.

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Para el uso humano, la energía solar tiene las desventajas de no ser constante y requerir sistemas de captación óptima. En cuanto a ventajas, son enormes con respecto a otras energías, ya que, es una energía gratuita y por lo menos en algunos miles de millones de años estará presente. Podría ser una alternativa inmediata en los casos en los que el costo de transporte de energía eléctrica que proveen las plantas tradicionales, rebasa al costo de dispositivos para la captación de energía solar.

En la actualidad varios proyectos ya se han llevado a cabo, aunque la contribución de consumo energético en la mayoría de los países es todavía incipiente.

Los usos más comunes de la energía solar, entre otros, son los siguientes:

• Calentamiento de agua en el consumo doméstico.
• Procesos de secado.
• Potabilización y destilación del agua.
• Calefacción y enfriamiento de los ambientes.
• Hornos solares.
• Bombeo de agua.
• Generación de cantidades moderadas de energía eléctrica.

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El Sol es una estrella común en nuestra galaxia. Por segundo radia un promedio de 1353 W/m², cantidad conocida como la constante solar. Esta energía está distribuida mayoritariamente en el intervalo de 200 a 4000 nm (nanómetros) de longitud de onda antes de penetrar la atmósfera terrestre, y no toda la radiación llega a la superficie de la Tierra ¡aún con cielo totalmente despejado!

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De la energía proveniente de nuestro Sol se pueden aprovechar las componentes directa y difusa de la radiación, solas o en conjunto, de las siguientes formas:

Energías

Existen sistemas y dispositivos que se emplean para aprovechar la energía solar. Entre ellos, las celdas solares, cuya eficiencia energética no rebasa el 18%, es decir, es muy mala. Existen otros dispositivos, los cuales se pueden clasificar en: Fototérmicos, Fotoquímicos y Fotovoltáicos. De los cuales los fototérmicos son los más eficientes y se encuentran de tres tipos: Planos, tubulares y de concentración.

Energía Nuclear

El núcleo atómico está formado por protones y neutrones. Si se bombardea el núcleo, se fisiona, es decir, se rompe y libera sus neutrones y una enorme cantidad de energía. Los neutrones liberados chocan con otros átomos produciendo una reacción en cadena, que proporcionan calor. El calor se utiliza para calentar agua y obtener vapor y que este a su vez pueda mover una turbina y generar energía eléctrica.

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El primer reactor nuclear se construyó en Chicago, durante la Segunda Guerra Mundial, cuyo objetivo final era construir la bomba nuclear, hoy en día tan satanizada, pero que utiliza la misma teoría que explica la generación de temperatura en el interior del Sol y las estrellas.

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Otros países construyeron centrales nucleares conocidas como nucleoeléctricas. Una nucleoeléctrica es una central eléctrica que utiliza el proceso de fisión para obtener energía eléctrica. Para ello se utiliza el uranio, elemento fisionable.

Las centrales constan de uno o más reactores que contienen el material fisionable. Son construcciones muy complejas y de alta seguridad, ya que mantienen una temperatura por debajo de la que puede fundir los materiales del reactor e impedir que la radiación escape al exterior. La electricidad que proporciona un reactor de fisión puede alcanzar los ¡1500 MW de potencia eléctrica! Para que tengas un comparativo, las hidroeléctricas y termoeléctricas producen ¡la centésima parte de las nucleoeléctricas!

Las problemáticas ambientales de estás centrales, radican en el manejo de residuos y la zona de instalación, ya que debe ser en zonas no sísmicas o sísmicamente estables para que no causen fisuras en los contenedores ni daños en el equipo de control. También deben estar cercanas al agua para poder refrigerar los dispositivos. Una nucleoeléctrica bien manejada puede compensar la energía de otras centrales más contaminantes, e incluso, sustituirlas por completo. En México, sólo existe una nucleoeléctrica (Laguna Verde).

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Energía Eólica

Es la energía que proporciona el aire, por su movimiento, o en otras palabras, se trata de energía cinética de las corrientes de aire.

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Esta energía ha sido utilizada desde tiempos inmemoriales para impulsar las velas de los barcos o para hacer funcionar los famosos molinos de viento. Hoy en día vuelve a ser mirada con nuevos ojos, pues a diferencia de las tradicionales, es una energía alternativa no contaminante.

Se usa para mover aerogeneradores que consisten en grandes hélices movidas por el viento, que a su vez hacen girar turbinas que generan electricidad. Esta idea fue un invento de Minoru Abe, perteneciente a la Agencia de Ciencia y Tecnología japonesa, en 1980, basándose en los antiguos molinos de viento.

Para elevar su eficiencia en generación de energía eléctrica y costo de instalación, se utilizan los llamados parques eólicos que contienen varios aerogeneradores y que comenzaron a popularizarse hace no más de dos décadas. Como el viento no es constante, antes de decidir el número de aerogeneradores del parque, hay que estudiar las características del viento por medio de mediciones experimentales previas, que en general, duran un año.

Los parques eólicos se pueden situar en tierra o en el mar, siendo los terrestres los más comunes, aunque los parques marítimos han experimentado un crecimiento importante en Europa.

Para proporcionar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de un sistema de sincronización a la frecuencia de la corriente de los distintos países. Los aerogeneradores se clasifican por su forma en:

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Los aerogeneradores también se pueden clasificar de acuerdo a la potencia que generan en: pequeños que generan alrededor de 0.003 MW, medianos que pueden generar hasta 1MW y grandes que proporcionan más de 1MW.

En México, el sureste, norte y centro del país son las regiones óptimas para el aprovechamiento de la energía eólica, destacando La Ventosa, en Oaxaca, con vientos que tienen velocidades promedio de 20 a 25 km/h, la cual fue la primera en ser parte de la red eléctrica en México y comenzó a operar a finales de 1994. Esta central alimenta las poblaciones de El Porvenir, Unión Hidalgo y La Venta.

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Energía mareomotriz

La Luna ejerce una gran influencia sobre nuestro mundo, tal es el caso de las mareas, fenómeno en el que la altura del agua terrestre cambia por la acción gravitacional de la Luna y el Sol.

La energía de las mareas se conoce como energía mareomotriz. La diferencia de altura durante la marea alta y la baja se puede aprovechar mediante el uso de partes móviles que sigan dicho movimiento. Los dispositivos pueden basarse en ejes de giro sensibles al movimiento del agua que estén acoplados a un generador eléctrico que se utilice para producir electricidad.

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La energía mareomotriz puede aprovecharse siempre, ya que la Luna y el Sol (se vean o no) siempre están presentes. Es una energía limpia, pues en su transformación a energía eléctrica no se producen residuos contaminantes directamente.

No obstante, actualmente, los costos de instalación de los dispositivos son elevados en comparación con la energía que proporcionan. Además requieren sistemas de enfriamiento que se basan en el agua cercana a las centrales, por lo que pueden cambiar drásticamente las condiciones del ecosistema al regresar el agua a diferente temperatura de la que la extrajeron inicialmente.

En Francia se instaló una central eléctrica mareomotriz en el río Rance, que funcionó durante décadas, surtiendo de electricidad a la ciudad de Rennes. El costo de dicha energía era más barato que el de una central convencional, pero ocasionaron graves problemas al ambiente ya que hubo cambios en el ecosistema, principalmente de salinidad.

Energía geotérmica

Desde la antigüedad, diversas civilizaciones han utilizado el calor interno de nuestro planeta, por ejemplo, las aguas termales o el famoso temazcal.

Hay varias fuentes de calor interno de la Tierra, la principal es el núcleo terrestre, seguida por la radiación.

Los pozos geotérmicos, para el aprovechamiento de esta energía, pueden clasificarse en pozos de vapor, de líquido o de una mezcla de ambos.

La geotermoeléctrica es la central que produce electricidad a partir del calor interno de la Tierra, la cual transforma la energía calorífica mediante los principios de una termoeléctrica tradicional, sólo que en este caso, el ahorro de combustible es enorme pues ya no hay necesidad de quemarlo. Si el pozo es una mezcla de agua y vapor, dicha mezcla se envía a un separador para que sea el vapor seco el que mueva las aspas de la turbina y ésta, conectada a un generador, transforme la energía cinética en energía eléctrica. El agua, por otra parte, se manda a un condensador del que se extraen los gases no condensables que se envían a la atmósfera, permitiendo la reutilización del agua restante.

En 1991, la producción mundial de energía generada de esta manera fue de 4760 MW, de los que nuestro país contribuyó con 620 MW en la planta Cerro Prieto y 80 MW en Los Azufres, Michoacán.

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