El desarrollo energético es el campo de actividades enfocadas a la obtención de fuentes de energía a partir de recursos naturales. Estas actividades incluyen la producción de fuentes de energía renovables , nucleares y derivadas de combustibles fósiles , y la recuperación y reutilización de energía que de otro modo se desperdiciaría. Las medidas de conservación y eficiencia energética reducen la demanda de desarrollo energético y pueden tener beneficios para la sociedad con mejoras en las cuestiones ambientales .
Las sociedades utilizan la energía para el transporte, la fabricación, la iluminación, la calefacción y el aire acondicionado, y las comunicaciones, con fines industriales, comerciales y domésticos. Los recursos energéticos pueden clasificarse como recursos primarios, cuando el recurso puede utilizarse sustancialmente en su forma original, o como recursos secundarios, cuando la fuente de energía debe convertirse a una forma más convenientemente utilizable. Los recursos no renovables se agotan significativamente por el uso humano, mientras que los recursos renovables se producen mediante procesos continuos que pueden sostener la explotación humana indefinidamente.
Miles de personas trabajan en la industria energética . La industria convencional comprende la industria del petróleo , la industria del gas natural, la industria de la energía eléctrica y la industria nuclear . Las nuevas industrias energéticas incluyen la industria de las energías renovables , que comprende la fabricación, distribución y venta alternativas y sostenibles de combustibles alternativos .
Los recursos energéticos pueden clasificarse como recursos primarios, aptos para uso final sin conversión a otra forma, o recursos secundarios, cuando la forma utilizable de energía requiere una conversión sustancial de una fuente primaria. Ejemplos de recursos energéticos primarios son la energía eólica , la energía solar , la madera, los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural, y el uranio. Los recursos secundarios son aquellos como la electricidad, el hidrógeno u otros combustibles sintéticos.
Otra clasificación importante se basa en el tiempo necesario para regenerar un recurso energético. Los recursos "renovables" son aquellos que recuperan su capacidad en un tiempo significativo por las necesidades humanas. Algunos ejemplos son la energía hidroeléctrica o la energía eólica, cuando los fenómenos naturales que son la principal fuente de energía están en curso y no se agotan por las demandas humanas. Los recursos no renovables son aquellos que se agotan significativamente por el uso humano y que no recuperarán su potencial de manera significativa durante la vida humana. Un ejemplo de fuente de energía no renovable es el carbón, que no se forma naturalmente a un ritmo que permita el uso humano.
Las fuentes de combustibles fósiles ( fósiles primarios no renovables ) queman carbón o combustibles de hidrocarburos , que son restos de la descomposición de plantas y animales. Hay tres tipos principales de combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas natural . Otro combustible fósil, el gas licuado de petróleo (GLP), se deriva principalmente de la producción de gas natural. El calor procedente de la quema de combustibles fósiles se utiliza directamente para la calefacción de espacios y procesos, o se convierte en energía mecánica para vehículos, procesos industriales o generación de energía eléctrica . Estos combustibles fósiles forman parte del ciclo del carbono y permiten liberar la energía solar almacenada en el combustible.
El uso de combustibles fósiles en los siglos XVIII y XIX preparó el escenario para la Revolución Industrial .
Los combustibles fósiles constituyen la mayor parte de las fuentes de energía primarias actuales del mundo . En 2005, el 81% de las necesidades energéticas del mundo se cubrieron con fuentes fósiles. [4] La tecnología y la infraestructura para el uso de combustibles fósiles ya existen. Los combustibles líquidos derivados del petróleo proporcionan mucha energía utilizable por unidad de peso o volumen, lo que resulta ventajoso en comparación con fuentes de menor densidad energética , como las baterías . Actualmente, los combustibles fósiles son económicos para el uso energético descentralizado.
La dependencia energética de los combustibles fósiles importados crea riesgos de seguridad energética para los países dependientes. [5] [6] [7] [8] [9] La dependencia del petróleo en particular ha llevado a la guerra, [10] a la financiación de radicales, [11] a la monopolización, [12] y a la inestabilidad sociopolítica. [13]
Los combustibles fósiles son recursos no renovables, cuya producción eventualmente disminuirá [14] y se agotará. Si bien los procesos que crearon los combustibles fósiles están en curso, los combustibles se consumen mucho más rápidamente que la tasa natural de reposición. La extracción de combustibles se vuelve cada vez más costosa a medida que la sociedad consume los depósitos de combustible más accesibles. [15] La extracción de combustibles fósiles produce degradación ambiental , como la minería a cielo abierto y la extracción de carbón en las cimas de las montañas.
La eficiencia del combustible es una forma de eficiencia térmica , es decir, la eficiencia de un proceso que convierte la energía potencial química contenida en un combustible portador en energía cinética o trabajo . La economía de combustible es la eficiencia energética de un vehículo en particular y se expresa como una relación entre la distancia recorrida por unidad de combustible consumida. Se puede indicar la eficiencia específica del peso (eficiencia por unidad de peso) para la carga y la eficiencia específica del pasajero (eficiencia del vehículo) por pasajero. La combustión atmosférica ineficiente de combustibles fósiles en vehículos, edificios y centrales eléctricas contribuye a las islas de calor urbanas . [dieciséis]
La producción convencional de petróleo alcanzó su punto máximo , de manera conservadora, entre 2007 y 2010. En 2010, se estimó que se necesitaría una inversión de 8 billones de dólares en recursos no renovables para mantener los niveles actuales de producción durante 25 años. [17] En 2010, los gobiernos subsidiaron los combustibles fósiles en aproximadamente 500 mil millones de dólares al año. [18] Los combustibles fósiles también son una fuente de emisiones de gases de efecto invernadero , lo que genera preocupaciones sobre el calentamiento global si no se reduce el consumo.
La quema de combustibles fósiles provoca la liberación de contaminación a la atmósfera. Los combustibles fósiles son principalmente compuestos de carbono. Durante la combustión se libera dióxido de carbono , así como óxidos de nitrógeno , hollín y otras partículas finas . El dióxido de carbono es el principal contribuyente al cambio climático reciente . [19] Otras emisiones de las centrales eléctricas de combustibles fósiles incluyen dióxido de azufre , monóxido de carbono (CO), hidrocarburos , compuestos orgánicos volátiles (COV), mercurio , arsénico , plomo , cadmio y otros metales pesados , incluidas trazas de uranio . [20] [21]
Una planta de carbón típica genera miles de millones de kilovatios hora de energía eléctrica al año. [22]
La energía nuclear es el uso de la fisión nuclear para generar calor y electricidad útiles . La fisión del uranio produce casi toda la energía nuclear económicamente significativa. Los generadores termoeléctricos de radioisótopos constituyen un componente muy pequeño de la generación de energía, principalmente en aplicaciones especializadas como los vehículos espaciales profundos.
Las centrales nucleares , excluidos los reactores navales , proporcionaron alrededor del 5,7% de la energía mundial y el 13% de la electricidad mundial en 2012. [23]
En 2013, la OIEA informó que hay 437 reactores de energía nuclear operativos, [24] en 31 países , [25] aunque no todos los reactores producen electricidad. [26] Además, hay aproximadamente 140 buques de guerra que utilizan propulsión nuclear en funcionamiento, propulsados por unos 180 reactores. [27] [28] [29] A partir de 2013, lograr una ganancia neta de energía a partir de reacciones sostenidas de fusión nuclear, excluyendo las fuentes de energía de fusión naturales como el Sol , sigue siendo un área en curso de investigación internacional en física e ingeniería . Más de 60 años después de los primeros intentos, la producción comercial de energía de fusión sigue siendo poco probable antes de 2050. [30]
Hay un debate en curso sobre la energía nuclear . [31] [32] [33] Sus defensores, como la Asociación Nuclear Mundial , la OIEA y los Ecologistas por la Energía Nuclear sostienen que la energía nuclear es una fuente de energía segura y sostenible que reduce las emisiones de carbono . [34] Los opositores sostienen que la energía nuclear plantea muchas amenazas a las personas y al medio ambiente . [35] [36]
Los accidentes de centrales nucleares incluyen el desastre de Chernobyl (1986), el desastre nuclear de Fukushima Daiichi (2011) y el accidente de Three Mile Island (1979). [37] También ha habido algunos accidentes de submarinos nucleares. [37] [38] [39] En términos de vidas perdidas por unidad de energía generada, el análisis ha determinado que la energía nuclear ha causado menos muertes por unidad de energía generada que las otras fuentes importantes de generación de energía. La producción de energía a partir de carbón , petróleo , gas natural y energía hidroeléctrica ha provocado un mayor número de víctimas mortales por unidad de energía generada debido a la contaminación del aire y los efectos de los accidentes energéticos . [40] [41] [42] [43] [44] Sin embargo, los costos económicos de los accidentes de energía nuclear son altos y las fusiones pueden tardar décadas en solucionarse. Los costos humanos de las evacuaciones de las poblaciones afectadas y la pérdida de medios de vida también son significativos. [45] [46]
Comparando las muertes por cáncer latente de la energía nuclear , como el cáncer con otras fuentes de energía, muertes inmediatas por unidad de energía generada (GWeyr). Este estudio no incluye el cáncer relacionado con los combustibles fósiles y otras muertes indirectas creadas por el uso del consumo de combustibles fósiles en su clasificación de "accidente grave", que sería un accidente con más de 5 muertes.
En 2012, según la OIEA , en todo el mundo había 68 reactores nucleares civiles en construcción en 15 países, [24] aproximadamente 28 de los cuales en la República Popular China (RPC), con el reactor nuclear más reciente, a partir de Mayo de 2013, para ser conectado a la red eléctrica , ocurrido el 17 de febrero de 2013, en la central nuclear de Hongyanhe en la República Popular China. [47] En Estados Unidos se están construyendo en Vogtle dos nuevos reactores de Generación III . Los funcionarios de la industria nuclear estadounidense esperan que cinco nuevos reactores entren en servicio para 2020, todos en plantas existentes. [48] En 2013, se cerraron permanentemente cuatro reactores viejos y no competitivos. [49] [50]
En experimentos recientes de extracción de uranio se utilizan cuerdas de polímero recubiertas con una sustancia que absorbe selectivamente el uranio del agua de mar. Este proceso podría hacer que el considerable volumen de uranio disuelto en el agua de mar fuera explotable para la producción de energía. Dado que los procesos geológicos en curso transportan uranio al mar en cantidades comparables a la cantidad que se extraería mediante este proceso, en cierto sentido el uranio transportado por el mar se convierte en un recurso sostenible. [51] [52] [ ¿relevante? ]
La energía nuclear es un método de generación de energía con bajas emisiones de carbono para producir electricidad, y un análisis de la literatura sobre la intensidad de las emisiones de su ciclo de vida total encontró que es similar a las fuentes renovables en una comparación de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) por unidad de energía generada. [53] [54] Desde la década de 1970, el combustible nuclear ha desplazado alrededor de 64 gigatoneladas de gases de efecto invernadero equivalentes a dióxido de carbono (GtCO2-eq) , que de otro modo habrían resultado de la quema de petróleo, carbón o gas natural en centrales eléctricas de combustibles fósiles. . [55]
El accidente nuclear de Fukushima Daiichi en Japón en 2011 , ocurrido en un reactor diseñado en la década de 1960 , provocó un replanteamiento de la seguridad nuclear y la política energética nuclear en muchos países. [56] Alemania decidió cerrar todos sus reactores para 2022, e Italia ha prohibido la energía nuclear. [56] Después de Fukushima, en 2011 la Agencia Internacional de Energía redujo a la mitad su estimación de capacidad de generación nuclear adicional que se construirá para 2035. [57] [58]
Tras el desastre nuclear de Fukushima Daiichi en 2011 , el segundo peor incidente nuclear , que desplazó a 50.000 hogares después de que material radiactivo se filtrara al aire, el suelo y el mar, [59] y con controles de radiación posteriores que llevaron a la prohibición de algunos envíos de verduras y pescado [60 ] – se publicó una encuesta mundial sobre el apoyo público realizada por Ipsos (2011) a las fuentes de energía y se descubrió que la fisión nuclear era la menos popular [61]
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La economía de las nuevas centrales nucleares es un tema controvertido, ya que existen opiniones divergentes al respecto y las inversiones multimillonarias dependen de la elección de la fuente de energía. Las plantas de energía nuclear suelen tener altos costos de capital para construir la planta, pero bajos costos directos de combustible. En los últimos años se ha producido una desaceleración del crecimiento de la demanda de electricidad y la financiación se ha vuelto más difícil, lo que afecta a grandes proyectos como los reactores nucleares, con costos iniciales muy elevados y ciclos de proyecto largos que conllevan una gran variedad de riesgos. [62] En Europa del Este, varios proyectos establecidos desde hace mucho tiempo están luchando por encontrar financiación, en particular Belene en Bulgaria y los reactores adicionales en Cernavoda en Rumania, y algunos posibles patrocinadores se han retirado. [62] Cuando hay gas barato disponible y su suministro futuro es relativamente seguro, esto también plantea un problema importante para los proyectos nucleares. [62]
El análisis de la economía de la energía nuclear debe tener en cuenta quién asume los riesgos de incertidumbres futuras. Hasta la fecha, todas las centrales nucleares en funcionamiento fueron desarrolladas por monopolios de servicios públicos regulados o de propiedad estatal [63] [64] donde muchos de los riesgos asociados con los costos de construcción, el rendimiento operativo, el precio del combustible y otros factores recaían en los consumidores y no en los proveedores. Muchos países han liberalizado el mercado de la electricidad , donde estos riesgos, y el riesgo de que surjan competidores más baratos antes de que se recuperen los costos de capital, son asumidos por los proveedores y operadores de plantas y no por los consumidores, lo que lleva a una evaluación significativamente diferente de la economía de la nueva energía nuclear. plantas. [sesenta y cinco]
Es probable que aumenten los costos de las centrales nucleares nuevas y actualmente en funcionamiento, debido a los mayores requisitos de gestión del combustible gastado in situ y a las elevadas amenazas a las bases de diseño. [66] Si bien los primeros diseños de su tipo, como los EPR en construcción, están retrasados y exceden el presupuesto, de los siete APR-1400 surcoreanos actualmente en construcción en todo el mundo, dos están en Corea del Sur, en la planta de energía nuclear Hanul y cuatro se encuentran en el proyecto de construcción de una central nuclear más grande del mundo hasta 2016, en los Emiratos Árabes Unidos en la planificada central nuclear de Barakah . El primer reactor, Barakah-1, está completado en un 85% y según lo previsto para su conexión a la red durante 2017. [67] [68] Dos de los cuatro EPR en construcción (en Finlandia y Francia) están significativamente retrasados y con costos sustancialmente superiores. [69]
La energía renovable se define generalmente como energía que proviene de recursos que se reponen naturalmente en una escala de tiempo humana, como la luz solar , el viento , la lluvia , las mareas , las olas y el calor geotérmico . [72] La energía renovable reemplaza a los combustibles convencionales en cuatro áreas distintas: generación de electricidad , agua caliente / calefacción , combustibles para motores y servicios energéticos rurales (fuera de la red) . [73]
Alrededor del 16% del consumo mundial de energía final proviene actualmente de recursos renovables [ contradictorio ] , con el 10% [74] de toda la energía procedente de biomasa tradicional , utilizada principalmente para calefacción , y el 3,4% de la hidroelectricidad . Las nuevas energías renovables (pequeñas centrales hidroeléctricas, biomasa moderna, eólica, solar, geotérmica y biocombustibles) representan otro 3% y están creciendo rápidamente. [75] A nivel nacional, al menos 30 naciones alrededor del mundo ya tienen energía renovable que contribuye con más del 20% del suministro de energía. Se prevé que los mercados nacionales de energía renovable sigan creciendo con fuerza en la próxima década y en el futuro. [76] La energía eólica , por ejemplo, está creciendo a un ritmo del 30% anual, con una capacidad instalada en todo el mundo de 282.482 megavatios (MW) a finales de 2012.
Los recursos energéticos renovables existen en amplias zonas geográficas, a diferencia de otras fuentes de energía, que se concentran en un número limitado de países. El rápido despliegue de energías renovables y eficiencia energética está generando importantes seguridad energética , mitigación del cambio climático y beneficios económicos. [77] En las encuestas de opinión pública internacionales hay un fuerte apoyo a la promoción de fuentes renovables como la energía solar y la energía eólica. [78]
Si bien muchos proyectos de energía renovable son a gran escala, las tecnologías renovables también son adecuadas para áreas rurales y remotas y países en desarrollo , donde la energía suele ser crucial para el desarrollo humano . [79] El Secretario General de las Naciones Unidas , Ban Ki-moon, ha dicho que la energía renovable tiene la capacidad de llevar a las naciones más pobres a nuevos niveles de prosperidad. [80]
La hidroelectricidad es energía eléctrica generada por energía hidroeléctrica ; la fuerza del agua que cae o fluye. En 2015, la energía hidroeléctrica generó el 16,6 % de la electricidad total del mundo y el 70 % de toda la electricidad renovable [81] [ página necesaria ] y se esperaba que aumentara alrededor del 3,1 % cada año durante los siguientes 25 años.
La energía hidroeléctrica se produce en 150 países, y la región de Asia y el Pacífico generó el 32 por ciento de la energía hidroeléctrica mundial en 2010. China es el mayor productor de energía hidroeléctrica, con 721 teravatios-hora de producción en 2010, lo que representa alrededor del 17 por ciento del uso de electricidad nacional. Actualmente hay tres plantas hidroeléctricas de más de 10 GW: la presa de las Tres Gargantas en China, la presa de Itaipú en la frontera entre Brasil y Paraguay y la presa de Guri en Venezuela. [82]
El costo de la hidroelectricidad es relativamente bajo, lo que la convierte en una fuente competitiva de electricidad renovable. El costo promedio de la electricidad de una planta hidroeléctrica de más de 10 megavatios es de 3 a 5 centavos de dólar por kilovatio-hora. [82] La energía hidroeléctrica también es una fuente flexible de electricidad, ya que las plantas pueden aumentar y disminuir muy rápidamente para adaptarse a las cambiantes demandas de energía. Sin embargo, la construcción de represas interrumpe el flujo de los ríos y puede dañar los ecosistemas locales, y la construcción de grandes represas y embalses a menudo implica el desplazamiento de personas y vida silvestre. [82] Una vez que se construye un complejo hidroeléctrico, el proyecto no produce residuos directos y tiene un nivel de producción considerablemente menor de dióxido de carbono, gas de efecto invernadero , que las plantas de energía alimentadas con combustibles fósiles . [83]
La energía eólica aprovecha la potencia del viento para impulsar las palas de las turbinas eólicas . Estas turbinas provocan la rotación de imanes , lo que genera electricidad. Las torres eólicas suelen construirse juntas en los parques eólicos . Hay parques eólicos marinos y terrestres . La capacidad mundial de energía eólica se ha expandido rápidamente a 336 GW en junio de 2014, y la producción de energía eólica representó alrededor del 4% del uso total de electricidad en todo el mundo y está creciendo rápidamente. [84]
La energía eólica se utiliza ampliamente en Europa , Asia y Estados Unidos . [85] Varios países han alcanzado niveles relativamente altos de penetración de la energía eólica, como el 21% de la producción de electricidad estacionaria en Dinamarca , [86] el 18% en Portugal , [86] el 16% en España , [86] el 14% en Irlanda , [87] y el 9% en Alemania en 2010. [86] [88] : 11 En 2011, en ocasiones más del 50% de la electricidad en Alemania y España procedía de energía eólica y solar. [89] [90] En 2011, 83 países de todo el mundo utilizan la energía eólica con fines comerciales. [88] : 11
Muchos de los parques eólicos terrestres más grandes del mundo están ubicados en Estados Unidos , China e India . La mayoría de los parques eólicos marinos más grandes del mundo están ubicados en Dinamarca , Alemania y el Reino Unido . Los dos parques eólicos marinos más grandes son actualmente London Array de 630 MW y Gwynt y Môr .
La energía solar es luz radiante y calor del Sol que se aprovecha mediante una variedad de tecnologías, como la energía solar para generar electricidad , la energía solar térmica (incluido el calentamiento solar de agua ) y la arquitectura solar . [98] [99] Es una fuente esencial de energía renovable , y sus tecnologías se caracterizan en términos generales como solar pasiva o solar activa dependiendo de cómo capturan y distribuyen la energía solar o la convierten en energía solar. Las técnicas solares activas incluyen el uso de sistemas fotovoltaicos , energía solar concentrada y calentamiento solar de agua para aprovechar la energía. Las técnicas solares pasivas incluyen orientar un edificio hacia el Sol, seleccionar materiales con masa térmica favorable o propiedades de dispersión de luz y diseñar espacios en los que el aire circule de forma natural .
En 2011, la Agencia Internacional de Energía dijo que "el desarrollo de tecnologías de energía solar asequibles, inagotables y limpias tendrá enormes beneficios a largo plazo. Aumentará la seguridad energética de los países al depender de un recurso autóctono, inagotable y en su mayor parte independiente de las importaciones". , mejorar la sostenibilidad , reducir la contaminación , bajar los costes de mitigar el calentamiento global ....estas ventajas son globales". [98] [100]Un biocombustible es un combustible que contiene energía procedente de la fijación de carbono geológicamente reciente . Estos combustibles se producen a partir de organismos vivos . Ejemplos de esta fijación de carbono se dan en plantas y microalgas . Estos combustibles se obtienen mediante conversión de biomasa (la biomasa se refiere a organismos recientemente vivos, generalmente plantas o materiales derivados de plantas). Esta biomasa se puede convertir en sustancias que contienen energía conveniente de tres maneras diferentes: conversión térmica, conversión química y conversión bioquímica. Esta conversión de biomasa puede dar como resultado combustible en forma sólida , líquida o gaseosa . Esta nueva biomasa se puede utilizar para biocombustibles. Los biocombustibles han ganado popularidad debido al aumento de los precios del petróleo y la necesidad de seguridad energética .
El bioetanol es un alcohol elaborado por fermentación , principalmente a partir de carbohidratos producidos en cultivos de azúcar o almidón como el maíz o la caña de azúcar . La biomasa celulósica , derivada de fuentes no alimentarias, como árboles y pastos, también se está desarrollando como materia prima para la producción de etanol. El etanol se puede utilizar como combustible para vehículos en su forma pura, pero normalmente se utiliza como aditivo de la gasolina para aumentar el octanaje y mejorar las emisiones de los vehículos. El bioetanol se utiliza ampliamente en Estados Unidos y Brasil . El diseño actual de la planta no prevé la conversión de la porción de lignina de las materias primas vegetales en componentes combustibles mediante fermentación.
El biodiesel se elabora a partir de aceites vegetales y grasas animales . El biodiésel se puede utilizar como combustible para vehículos en su forma pura, pero normalmente se utiliza como aditivo diésel para reducir los niveles de partículas, monóxido de carbono e hidrocarburos de los vehículos propulsados por diésel. El biodiesel se produce a partir de aceites o grasas mediante transesterificación y es el biocombustible más común en Europa. Sin embargo, se están realizando investigaciones sobre la producción de combustibles renovables a partir de la descarboxilación [101].
En 2010, la producción mundial de biocombustibles alcanzó los 105 mil millones de litros (28 mil millones de galones estadounidenses), un 17% más que en 2009, [102] y los biocombustibles proporcionaron el 2,7% de los combustibles mundiales para el transporte por carretera, una contribución compuesta en gran medida por etanol y biodiesel. [ cita necesaria ] La producción mundial de combustible de etanol alcanzó los 86 mil millones de litros (23 mil millones de galones estadounidenses) en 2010, con Estados Unidos y Brasil como los principales productores del mundo, representando juntos el 90% de la producción global. El mayor productor de biodiesel del mundo es la Unión Europea , y representó el 53% de toda la producción de biodiesel en 2010. [102] En 2011, existen mandatos para mezclar biocombustibles en 31 países a nivel nacional y en 29 estados o provincias. [88] : 13-14 La Agencia Internacional de Energía tiene como objetivo que los biocombustibles satisfagan más de una cuarta parte de la demanda mundial de combustibles para el transporte para 2050 para reducir la dependencia del petróleo y el carbón. [103]
La energía geotérmica es energía térmica generada y almacenada en la Tierra. La energía térmica es la energía que determina la temperatura de la materia. La energía geotérmica de la corteza terrestre se origina en la formación original del planeta (20%) y en la desintegración radiactiva de los minerales (80%). [104] El gradiente geotérmico , que es la diferencia de temperatura entre el núcleo del planeta y su superficie, impulsa una conducción continua de energía térmica en forma de calor desde el núcleo a la superficie. El adjetivo geotérmico proviene de las raíces griegas γη (ge) , que significa tierra, y θερμος (termo) , que significa caliente.
El calor interno de la Tierra es energía térmica generada por la desintegración radiactiva y la pérdida continua de calor durante la formación de la Tierra. Las temperaturas en el límite entre el núcleo y el manto pueden alcanzar más de 4000 °C (7200 °F). [105] La alta temperatura y presión en el interior de la Tierra hacen que algunas rocas se derritan y el manto sólido se comporte plásticamente, lo que resulta en porciones del manto que se convectan hacia arriba, ya que es más liviano que la roca circundante. La roca y el agua se calientan en la corteza, a veces hasta 370 °C (700 °F). [106]
Procedente de las aguas termales , la energía geotérmica se ha utilizado para bañarse desde el Paleolítico y para calentar espacios desde la antigua época romana, pero ahora es más conocida para la generación de electricidad . En todo el mundo, 11.400 megavatios (MW) de energía geotérmica estaban en línea en 24 países en 2012. [107] En 2010 se instalaron 28 gigavatios adicionales de capacidad de calefacción geotérmica directa para calefacción urbana, calefacción de espacios, spas, procesos industriales, desalinización y aplicaciones agrícolas. [108 ]
La energía geotérmica es rentable, confiable, sostenible y respetuosa con el medio ambiente, [109] pero históricamente se ha limitado a áreas cercanas a los límites de las placas tectónicas . Los recientes avances tecnológicos han ampliado drásticamente la gama y el tamaño de los recursos viables, especialmente para aplicaciones como la calefacción doméstica, abriendo un potencial para una explotación generalizada. Los pozos geotérmicos liberan gases de efecto invernadero atrapados en las profundidades de la tierra, pero estas emisiones son mucho menores por unidad de energía que las de los combustibles fósiles. Como resultado, la energía geotérmica tiene el potencial de ayudar a mitigar el calentamiento global si se utiliza ampliamente en lugar de los combustibles fósiles.
Los recursos geotérmicos de la Tierra son teóricamente más que adecuados para satisfacer las necesidades energéticas de la humanidad, pero sólo una fracción muy pequeña puede explotarse de manera rentable. La perforación y exploración de recursos profundos es muy costosa. Los pronósticos para el futuro de la energía geotérmica dependen de suposiciones sobre la tecnología, los precios de la energía, los subsidios y las tasas de interés. Programas piloto como el programa de energía verde elegido por los clientes de EWEB [110] muestran que los clientes estarían dispuestos a pagar un poco más por una fuente de energía renovable como la geotérmica. Pero como resultado de la investigación apoyada por el gobierno y la experiencia de la industria, el costo de generar energía geotérmica ha disminuido en un 25% en las últimas dos décadas. [111] En 2001, la energía geotérmica costaba entre dos y diez centavos de dólar por kWh. [112]
La energía marina o energía marina (también denominada a veces energía oceánica , energía oceánica o energía marina e hidrocinética ) se refiere a la energía transportada por las olas del océano , las mareas , la salinidad y las diferencias de temperatura del océano . El movimiento del agua en los océanos del mundo crea una gran reserva de energía cinética o energía en movimiento. Esta energía se puede aprovechar para generar electricidad para alimentar hogares, transporte e industrias.
El término energía marina abarca tanto la energía de las olas , es decir, la energía procedente de las olas superficiales, como la energía de las mareas , es decir, la obtenida a partir de la energía cinética de grandes masas de agua en movimiento. La energía eólica marina no es una forma de energía marina, ya que la energía eólica se deriva del viento, incluso si las turbinas eólicas se colocan sobre el agua. Los océanos tienen una enorme cantidad de energía y están cerca de muchas, si no la mayoría, de poblaciones concentradas. La energía oceánica tiene el potencial de proporcionar una cantidad sustancial de nueva energía renovable en todo el mundo.
El incentivo para utilizar energía 100% renovable, para electricidad, transporte o incluso para el suministro total de energía primaria a nivel mundial, ha sido motivado por el calentamiento global y otras preocupaciones tanto ecológicas como económicas. El uso de energía renovable ha crecido mucho más rápido de lo que nadie esperaba. [113] El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático ha dicho que existen pocos límites tecnológicos fundamentales para integrar una cartera de tecnologías de energía renovable para satisfacer la mayor parte de la demanda energética global total. [114] A nivel nacional, al menos 30 naciones alrededor del mundo ya tienen energía renovable que contribuye con más del 20% del suministro de energía. Además, Stephen W. Pacala y Robert H. Socolow han desarrollado una serie de " cuñas de estabilización " que pueden permitirnos mantener nuestra calidad de vida evitando al mismo tiempo un cambio climático catastrófico, y las "fuentes de energía renovables", en conjunto, constituyen el mayor número de sus "cuñas". [115]
Mark Z. Jacobson dice que producir toda la energía nueva con energía eólica , solar e hidroeléctrica para 2030 es factible y que los acuerdos de suministro de energía existentes podrían reemplazarse para 2050. Se considera que las barreras para implementar el plan de energía renovable son "principalmente sociales y políticas, ni tecnológico ni económico". Jacobson dice que los costos de energía con un sistema eólico, solar y de agua deberían ser similares a los costos de energía actuales. [116]
De manera similar, en los Estados Unidos, el independiente Consejo Nacional de Investigación ha observado que "existen suficientes recursos renovables internos para permitir que la electricidad renovable desempeñe un papel significativo en la generación futura de electricidad y así ayudar a enfrentar los problemas relacionados con el cambio climático, la seguridad energética y la escalada de los costos de energía... La energía renovable es una opción atractiva porque los recursos renovables disponibles en los Estados Unidos, tomados en conjunto, pueden suministrar cantidades significativamente mayores de electricidad que la demanda interna total actual o proyectada". . [117]
Entre los críticos del enfoque de "energía 100% renovable" se encuentran Vaclav Smil y James E. Hansen . Smil y Hansen están preocupados por la producción variable de la energía solar y eólica, pero Amory Lovins sostiene que la red eléctrica puede hacer frente, del mismo modo que rutinariamente respalda las plantas nucleares y de carbón que no funcionan con otras que sí funcionan. [118]
Google gastó 30 millones de dólares en su proyecto "Energía renovable más barata que el carbón" para desarrollar energía renovable y evitar un cambio climático catastrófico. El proyecto fue cancelado después de concluir que el mejor de los casos para avances rápidos en energía renovable solo podría resultar en emisiones un 55 por ciento por debajo de las proyecciones de combustibles fósiles para 2050. [119]
Aunque aumentar la eficiencia en el uso de la energía no es desarrollo energético per se, puede considerarse dentro del tema del desarrollo energético, ya que hace que las fuentes de energía existentes estén disponibles para realizar trabajo. [121] : 22
El uso eficiente de la energía reduce la cantidad de energía necesaria para proporcionar productos y servicios. Por ejemplo, aislar una casa permite que el edificio utilice menos energía de calefacción y refrigeración para mantener una temperatura confortable. La instalación de lámparas fluorescentes o tragaluces naturales reduce la cantidad de energía necesaria para la iluminación en comparación con las bombillas incandescentes . Las luces fluorescentes compactas utilizan dos tercios menos de energía y pueden durar entre 6 y 10 veces más que las luces incandescentes. Las mejoras en la eficiencia energética suelen lograrse mediante la adopción de una tecnología o proceso de producción eficiente. [122]
Reducir el uso de energía puede ahorrar dinero a los consumidores, si el ahorro de energía compensa el costo de una tecnología energéticamente eficiente. Reducir el uso de energía reduce las emisiones. Según la Agencia Internacional de Energía , la mejora de la eficiencia energética en los edificios , los procesos industriales y el transporte podría reducir la demanda mundial de energía en 2050 a alrededor de un 8% menos que en la actualidad, pero sirviendo a una economía más del doble de grande y a una población de alrededor de 2 mil millones más. gente. [123]
Se dice que la eficiencia energética y las energías renovables son los dos pilares de una política energética sostenible. [124] En muchos países también se considera que la eficiencia energética tiene un beneficio para la seguridad nacional porque puede usarse para reducir el nivel de importaciones de energía de países extranjeros y puede disminuir el ritmo al que se agotan los recursos energéticos internos.
Se ha descubierto "que para los países de la OCDE, la energía eólica, geotérmica, hidráulica y nuclear tienen las tasas de peligro más bajas entre las fuentes de energía en producción". [125]
Si bien rara vez se descubren o hacen posibles nuevas fuentes de energía gracias a la nueva tecnología , la tecnología de distribución evoluciona continuamente. [126] El uso de pilas de combustible en automóviles, por ejemplo, es una tecnología de entrega anticipada. [127] Esta sección presenta las diversas tecnologías de entrega que han sido importantes para el desarrollo energético histórico. Todos ellos dependen en cierta medida de las fuentes de energía enumeradas en la sección anterior.
El carbón , el petróleo y sus derivados se transportan por barco, ferrocarril o carretera. El petróleo y el gas natural también pueden transportarse por gasoductos y el carbón por gasoductos . Combustibles como gasolina y GLP también pueden entregarse a través de aviones . Los gasoductos de gas natural deben mantener una determinada presión mínima para funcionar correctamente. Los costos más elevados del transporte y almacenamiento del etanol suelen ser prohibitivos. [128]
Las redes eléctricas son las redes utilizadas para transmitir y distribuir energía desde la fuente de producción hasta el usuario final, cuando ambos pueden estar a cientos de kilómetros de distancia. Las fuentes incluyen plantas de generación eléctrica, como un reactor nuclear , una central eléctrica que quema carbón, etc. Se utiliza una combinación de subestaciones y líneas de transmisión para mantener un flujo constante de electricidad. Las redes pueden sufrir apagones y caídas de tensión transitorias , a menudo debido a daños climáticos. Durante ciertos fenómenos meteorológicos espaciales extremos , el viento solar puede interferir con las transmisiones. Las redes también tienen una capacidad de carga o carga predefinida que no se puede exceder de manera segura. Cuando los requisitos de energía exceden lo disponible, las fallas son inevitables. Para evitar problemas, se raciona la energía.
Los países industrializados como Canadá, Estados Unidos y Australia se encuentran entre los mayores consumidores de electricidad per cápita del mundo, lo que es posible gracias a una amplia red de distribución eléctrica. La red estadounidense es una de las más avanzadas, [ cita necesaria ] aunque el mantenimiento de la infraestructura se está convirtiendo en un problema. CurrentEnergy proporciona una descripción general en tiempo real del suministro y la demanda de electricidad para California , Texas y el noreste de EE. UU. Los países africanos con redes eléctricas de pequeña escala tienen un uso anual de electricidad per cápita correspondientemente bajo. Una de las redes eléctricas más potentes del mundo suministra energía al estado de Queensland , Australia.
La transferencia de energía inalámbrica es un proceso mediante el cual la energía eléctrica se transmite desde una fuente de energía a una carga eléctrica que no tiene una fuente de energía incorporada, sin el uso de cables de interconexión. La tecnología disponible actualmente se limita a distancias cortas y a un nivel de potencia relativamente bajo.
Los colectores de energía solar en órbita requerirían una transmisión inalámbrica de energía a la Tierra. El método propuesto implica la creación de un gran haz de ondas de radio de frecuencia de microondas, que se dirigiría a una antena colectora en la Tierra. Existen formidables desafíos técnicos para garantizar la seguridad y rentabilidad de un plan de este tipo.
El almacenamiento de energía se logra mediante dispositivos o medios físicos que almacenan energía para realizar operaciones útiles en un momento posterior. Un dispositivo que almacena energía a veces se denomina acumulador .
Todas las formas de energía son energía potencial (p. ej. , energía química , gravitacional , eléctrica , diferencial de temperatura, calor latente , etc.) o energía cinética (p. ej., momento ). Algunas tecnologías proporcionan sólo almacenamiento de energía a corto plazo, y otras pueden ser a muy largo plazo, como la generación de energía a gas utilizando hidrógeno o metano y el almacenamiento de calor o frío entre estaciones opuestas en acuíferos profundos o lechos de roca. Un reloj de cuerda almacena energía potencial (en este caso mecánica, en la tensión del resorte), una batería almacena energía química fácilmente convertible para hacer funcionar un teléfono móvil y una presa hidroeléctrica almacena energía en un embalse como energía potencial gravitacional . Los tanques de almacenamiento de hielo almacenan hielo ( energía térmica en forma de calor latente) durante la noche para satisfacer la demanda máxima de refrigeración. Los combustibles fósiles como el carbón y la gasolina almacenan energía antigua derivada de la luz solar por organismos que luego murieron, quedaron enterrados y con el tiempo se convirtieron en estos combustibles. Incluso los alimentos (que se elaboran mediante el mismo proceso que los combustibles fósiles) son una forma de energía almacenada en forma química .
Desde la prehistoria, cuando la humanidad descubrió el fuego para calentar y asar los alimentos, pasando por la Edad Media en la que las poblaciones construían molinos de viento para moler el trigo, hasta la era moderna en la que las naciones pueden obtener electricidad partiendo el átomo. El hombre ha buscado incesantemente fuentes de energía.
Excepto la nuclear, la geotermia y las mareas , todas las demás fuentes de energía provienen del aislamiento solar actual o de restos fósiles de vida vegetal y animal que dependían de la luz solar. En última instancia, la energía solar en sí es el resultado de la fusión nuclear del Sol . La energía geotérmica proveniente de rocas calientes y endurecidas sobre el magma del núcleo de la Tierra es el resultado de la desintegración de materiales radiactivos presentes debajo de la corteza terrestre, y la fisión nuclear se basa en la fisión provocada por el hombre de elementos radiactivos pesados en la corteza terrestre; en ambos casos estos elementos se produjeron en explosiones de supernovas antes de la formación del Sistema Solar .
Desde el comienzo de la Revolución Industrial , la cuestión del futuro del suministro energético ha sido de interés. En 1865, William Stanley Jevons publicó The Coal Question en el que veía que las reservas de carbón se estaban agotando y que el petróleo era un sustituto ineficaz. En 1914, la Oficina de Minas de Estados Unidos declaró que la producción total era de 5,7 mil millones de barriles (910.000.000 m 3 ). En 1956, el geofísico M. King Hubbert deduce que la producción de petróleo de Estados Unidos alcanzaría su punto máximo entre 1965 y 1970 y que la producción de petróleo alcanzaría su punto máximo "dentro de medio siglo" sobre la base de datos de 1956. En 1989, pico previsto por Colin Campbell [129] En 2004, la OPEP estimó que, con inversiones sustanciales, casi duplicaría la producción de petróleo para 2025 [130]
El movimiento ambientalista ha enfatizado la sostenibilidad del uso y desarrollo de la energía. [131] La energía renovable es sostenible en su producción; la oferta disponible no disminuirá en el futuro previsible: millones o miles de millones de años. "Sostenibilidad" también se refiere a la capacidad del medio ambiente para hacer frente a los productos de desecho, especialmente la contaminación del aire . En este punto se mencionan las fuentes que no tienen productos de desecho directos (como la energía eólica, solar e hidroeléctrica). Con el aumento de la demanda mundial de energía, también crece la necesidad de adoptar diversas fuentes de energía. La conservación de la energía es un proceso alternativo o complementario al desarrollo energético. Reduce la demanda de energía al utilizarla eficientemente.
Algunos observadores sostienen que la idea de " independencia energética " es un concepto poco realista y opaco. [132] La oferta alternativa de "resiliencia energética" es un objetivo alineado con las realidades económicas, de seguridad y energéticas. La noción de resiliencia en energía fue detallada en el libro de 1982 Brittle Power : Energy Strategy for National Security . [133] Los autores argumentaron que simplemente cambiar a energía nacional no sería intrínsecamente seguro porque la verdadera debilidad es la infraestructura energética a menudo interdependiente y vulnerable de un país. Los aspectos clave, como las tuberías de gas y la red eléctrica, suelen estar centralizados y son fácilmente susceptibles de sufrir interrupciones. Concluyen que un "suministro de energía resiliente" es necesario tanto para la seguridad nacional como para el medio ambiente. Recomiendan centrarse en la eficiencia energética y la energía renovable descentralizada. [134]
En 2008, el ex presidente y director ejecutivo de Intel Corporation, Andrew Grove , analizó la resiliencia energética, argumentando que la independencia total es inviable dado el mercado global de energía. [135] Describe la resiliencia energética como la capacidad de adaptarse a las interrupciones en el suministro de energía. Con ese fin, sugiere que Estados Unidos haga un mayor uso de la electricidad. [136] La electricidad puede producirse a partir de diversas fuentes. Un suministro energético diverso se verá menos afectado por la interrupción del suministro de cualquier fuente. Su razonamiento es que otra característica de la electrificación es que la electricidad es "pegajosa", lo que significa que la electricidad producida en Estados Unidos debe permanecer allí porque no puede transportarse al extranjero. Según Grove, un aspecto clave para avanzar en la electrificación y la resiliencia energética será convertir el parque automotor estadounidense de gasolina a eléctrico. Esto, a su vez, requerirá la modernización y ampliación de la red eléctrica. Como han señalado organizaciones como The Reform Institute , los avances asociados con el desarrollo de la red inteligente facilitarían la capacidad de la red para absorber vehículos en masa que se conecten a ella para cargar sus baterías. [137]
Las extrapolaciones del conocimiento actual al futuro ofrecen una opción de futuros energéticos. [140] Las predicciones son paralelas a la hipótesis malthusiana de la catástrofe . Numerosos son escenarios basados en modelos complejos , como los que presentó Limits to Growth . Los enfoques de modelización ofrecen formas de analizar diversas estrategias y, con suerte, encontrar un camino hacia el desarrollo rápido y sostenible de la humanidad. Las crisis energéticas a corto plazo también son una preocupación para el desarrollo energético. Las extrapolaciones carecen de plausibilidad, particularmente cuando predicen un aumento continuo en el consumo de petróleo. [ cita necesaria ]
La producción de energía suele requerir una inversión energética. La extracción de petróleo o la construcción de una central eólica requieren energía. Los recursos de combustibles fósiles que quedan suelen ser cada vez más difíciles de extraer y convertir. Por lo tanto, es posible que requieran inversiones energéticas cada vez mayores. Si la inversión es mayor que el valor de la energía producida por el recurso, ya no es una fuente de energía eficaz. Estos recursos ya no son una fuente de energía, pero pueden explotarse para obtener valor como materias primas. La nueva tecnología puede reducir la inversión energética necesaria para extraer y convertir los recursos, aunque en última instancia la física básica establece límites que no se pueden superar.
Entre 1950 y 1984, cuando la Revolución Verde transformó la agricultura en todo el mundo, la producción mundial de cereales aumentó un 250%. La energía para la Revolución Verde provino de combustibles fósiles en forma de fertilizantes (gas natural), pesticidas (petróleo) y riego alimentado con hidrocarburos . [141] El pico de la producción mundial de hidrocarburos ( pico del petróleo ) puede conducir a cambios significativos y requerir métodos de producción sostenibles. [142] Una visión de un futuro energético sostenible implica que todas las estructuras humanas en la superficie de la tierra (es decir, edificios, vehículos y carreteras) realicen fotosíntesis artificial (usando la luz solar para dividir el agua como fuente de hidrógeno y absorbiendo dióxido de carbono para producir fertilizante) de manera eficiente. que las plantas. [143]
Con la actividad económica de la industria espacial contemporánea [144] [145] y los vuelos espaciales privados relacionados , con las industrias manufactureras , que entran en la órbita de la Tierra o más allá, entregarlos a esas regiones requerirá un mayor desarrollo energético. [146] [147] Los investigadores han contemplado la energía solar basada en el espacio para recolectar energía solar para su uso en la Tierra. La energía solar espacial ha sido objeto de investigación desde principios de los años 1970. La energía solar basada en el espacio requeriría la construcción de estructuras colectoras en el espacio. La ventaja sobre la energía solar terrestre es una mayor intensidad de luz y que no hay condiciones climáticas que interrumpan la recolección de energía.
La tecnología energética es una ciencia de ingeniería interdisciplinaria que tiene que ver con la extracción, conversión, transporte, almacenamiento y uso eficiente, seguro, respetuoso con el medio ambiente y económico de la energía , con el objetivo de lograr una alta eficiencia y al mismo tiempo evitar los efectos secundarios en los seres humanos, la naturaleza y el medio ambiente. ambiente.
Para las personas, la energía es una necesidad abrumadora y, como recurso escaso , ha sido una causa subyacente de conflictos políticos y guerras. La recolección y el uso de recursos energéticos pueden ser perjudiciales para los ecosistemas locales y tener consecuencias globales.
Energía es también la capacidad de realizar trabajo. Podemos obtener energía de los alimentos. La energía puede ser de diferentes formas, como cinética, potencial, mecánica, térmica, luminosa, etc. La energía es necesaria para los individuos y toda la sociedad para la iluminación, la calefacción, la cocina, el funcionamiento, las industrias, el funcionamiento del transporte, etc. Básicamente existen dos tipos de energía dependiendo de la fuente que sean; 1.Fuentes de energía renovables 2.Fuentes de energía no renovables
Como ciencia interdisciplinaria La tecnología energética está vinculada con muchos campos interdisciplinarios de formas diversas y superpuestas.
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La ingeniería de energía eléctrica se ocupa de la producción y uso de energía eléctrica , lo que puede implicar el estudio de máquinas como generadores , motores eléctricos y transformadores . La infraestructura comprende subestaciones y estaciones transformadoras , líneas eléctricas y cables eléctricos . La gestión de carga y la gestión de energía a través de redes tienen una influencia significativa en la eficiencia energética general. La calefacción eléctrica también se utiliza e investiga ampliamente.
La termodinámica se ocupa de las leyes fundamentales de la conversión de energía y se extrae de la Física teórica .
La energía térmica y química están entrelazadas con la química y los estudios medioambientales . La combustión tiene que ver con quemadores y motores químicos de todo tipo, parrillas e incineradores junto con su eficiencia energética, contaminación y seguridad operativa.
La tecnología de purificación de gases de escape tiene como objetivo reducir la contaminación del aire mediante diversos métodos de limpieza mecánicos, térmicos y químicos. La tecnología de control de emisiones es un campo de la ingeniería química y de procesos . La tecnología de calderas se ocupa del diseño, construcción y operación de calderas y turbinas de vapor (también utilizadas en la generación de energía nuclear, ver más abajo), extraídas de la mecánica aplicada y la ingeniería de materiales .
La conversión de energía tiene que ver con motores de combustión interna, turbinas, bombas, ventiladores, etc., que se utilizan para el transporte, la energía mecánica y la generación de energía. Las elevadas cargas térmicas y mecánicas plantean problemas de seguridad operativa que se abordan en muchas ramas de la ciencia de la ingeniería aplicada.
La tecnología nuclear se ocupa de la producción de energía nuclear a partir de reactores nucleares , junto con el procesamiento del combustible nuclear y la eliminación de desechos radiactivos, basándose en la física nuclear aplicada , la química nuclear y la ciencia de la radiación .
La generación de energía nuclear ha sido políticamente controvertida en muchos países durante varias décadas, pero la energía eléctrica producida mediante la fisión nuclear es de importancia mundial. [148] Hay grandes esperanzas de que las tecnologías de fusión algún día reemplacen a la mayoría de los reactores de fisión, pero ésta sigue siendo un área de investigación de la física nuclear .
Las energías renovables tienen muchas ramas.
Las turbinas eólicas convierten la energía eólica en electricidad conectando un rotor giratorio a un generador. Las turbinas eólicas obtienen energía de las corrientes atmosféricas y se diseñan utilizando la aerodinámica junto con conocimientos extraídos de la ingeniería mecánica y eléctrica. El viento pasa a través de las palas del rotor aerodinámico, creando un área de mayor presión y un área de menor presión a cada lado de la pala. Las fuerzas de elevación y arrastre se forman debido a la diferencia de presión del aire. La fuerza de elevación es más fuerte que la fuerza de arrastre; por lo tanto, el rotor, que está conectado a un generador, gira. Luego, la energía se crea debido al cambio de la fuerza aerodinámica a la rotación del generador. [149]
Al ser reconocida como una de las fuentes de energía renovables más eficientes, la energía eólica es cada vez más relevante y utilizada en el mundo. [150] La energía eólica no utiliza agua en la producción de energía, lo que la convierte en una buena fuente de energía para zonas sin mucha agua. La energía eólica también podría producirse incluso si el clima cambia según las predicciones actuales, ya que depende únicamente del viento. [151]
En lo profundo de la Tierra, hay una capa de roca fundida que produce calor extremo llamada magma. [152] Las temperaturas muy altas del magma calientan el agua subterránea cercana. Existen diversas tecnologías que se han desarrollado para aprovechar dicho calor, como el uso de distintos tipos de centrales eléctricas (secas, flash o binarias), bombas de calor o pozos. [153] Estos procesos de aprovechamiento del calor incorporan una infraestructura que tiene, de una forma u otra, una turbina que hace girar el agua caliente o el vapor que produce. [154] La turbina giratoria, al estar conectada a un generador, produce energía. Una innovación más reciente implica el uso de sistemas de circuito cerrado poco profundos que bombean calor hacia y desde las estructuras aprovechando la temperatura constante del suelo a unos 10 pies de profundidad. [155]
La energía hidroeléctrica extrae energía mecánica de los ríos, las olas del océano y las mareas . La ingeniería civil se utiliza para estudiar y construir presas , túneles , vías navegables y gestionar los recursos costeros a través de la hidrología y la geología . Una turbina hidráulica de baja velocidad impulsada por un flujo de agua puede alimentar un generador eléctrico para producir electricidad.
La bioenergía se ocupa de la recolección, el procesamiento y el uso de biomasas cultivadas en la fabricación biológica, la agricultura y la silvicultura de las que las centrales eléctricas pueden extraer combustible para quemar. A partir de estas tecnologías se puede obtener etanol , metanol (ambos controvertidos) o hidrógeno para pilas de combustible y utilizarlo para generar electricidad.
Las bombas de calor y el almacenamiento de energía térmica son clases de tecnologías que pueden permitir la utilización de fuentes de energía renovables que de otro modo serían inaccesibles debido a una temperatura demasiado baja para su utilización o un desfase entre el momento en que la energía está disponible y el momento en que se necesita. Al tiempo que mejoran la temperatura de la energía térmica renovable disponible, las bombas de calor tienen la propiedad adicional de aprovechar la energía eléctrica (o en algunos casos, la energía mecánica o térmica) utilizándola para extraer energía adicional de una fuente de baja calidad (como agua de mar, agua de lago, el suelo, el aire o el calor residual de un proceso).
Las tecnologías de almacenamiento térmico permiten almacenar calor o frío durante períodos de tiempo que van desde horas o durante la noche hasta entre estaciones , y pueden implicar el almacenamiento de energía sensible (es decir, cambiando la temperatura de un medio) o energía latente (es decir, mediante cambios de fase de un medio). , como entre agua y aguanieve o hielo). Los almacenamientos térmicos a corto plazo se pueden utilizar para reducir los picos en los sistemas de distribución eléctrica o de calefacción urbana. Los tipos de fuentes de energía renovables o alternativas que se pueden habilitar incluyen energía natural (por ejemplo, recolectada a través de colectores solares térmicos o torres de enfriamiento secas utilizadas para recolectar el frío del invierno), energía residual (por ejemplo, de equipos HVAC, procesos industriales o plantas de energía), o excedentes de energía (por ejemplo, estacionalmente provenientes de proyectos hidroeléctricos o intermitentemente de parques eólicos). La Comunidad Solar Drake Landing (Alberta, Canadá) es ilustrativa. El almacenamiento de energía térmica mediante pozo permite a la comunidad obtener el 97% de su calor durante todo el año de los colectores solares situados en los techos de los garajes, que recogen la mayor parte del calor en verano. [156] [157] Los tipos de almacenamiento de energía sensible incluyen tanques aislados, grupos de pozos en sustratos que van desde grava hasta lecho de roca, acuíferos profundos o pozos revestidos poco profundos que están aislados en la parte superior. Algunos tipos de almacenamiento son capaces de almacenar calor o frío entre estaciones opuestas (especialmente si son muy grandes) y algunas aplicaciones de almacenamiento requieren la inclusión de una bomba de calor . El calor latente normalmente se almacena en tanques de hielo o en los llamados materiales de cambio de fase (PCM).
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )Propulsión Nuclear Naval, Magdi Ragheb.En 2001, se habían construido unos 235 reactores navales.AIE.
CC POR 4.0.● Fuente de datos hasta 2016: "Actualización/Perspectivas del mercado de energías renovables para 2021 y 2022" (PDF) . IEA.org . Agencia Internacional de Energía. Mayo de 2021. pág. 8. Archivado (PDF) desde el original el 25 de marzo de 2023.
AIE.
Licencia: CC BY 4.0
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