Fuentes Alternativas de Energía

Este elemento es una ampliación de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs] A continuación se examinará el significado.

¿Cómo se define? Concepto de Fuentes Alternativas de Energía

Definición breve de Fuentes Alternativas de Energía: A menudo referido como cualquier fuente de energía que es una alternativa a los combustibles fósiles.

Las Fuentes Alternativas de Energía

Aunque el suministro de petróleo, la fuente de combustible y gasolina, es ahora estable, es sólo cuestión de tiempo antes de que las reservas mundiales se agoten. Los expertos predicen que habrá un inevitable cambio de rumbo de los combustibles fósiles antes de que termine el siglo XXI. La creciente preocupación por el cambio climático y otras cuestiones ambientales también ha impulsado los esfuerzos para desarrollar fuentes alternativas de energía que sean inocuas para la Tierra, abundantes y rentables.

Alternativas al carbón

Se espera que el suministro mundial (o global) de carbón, nuestro combustible más abundante, dure unos 250 años. Esto ha motivado la investigación de métodos para convertir el carbón en un líquido que pueda reemplazar al petróleo, o en un gas que pueda reemplazar al gas natural.

En un proceso típico de gasificación, el carbón en polvo se mezcla con vapor y oxígeno a alta presión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Esto produce una mezcla gaseosa de monóxido de carbono, hidrógeno y metano. El carbón también puede ser gasificado y convertido en alcohol metílico, o metanol, un sustituto de la gasolina.

Los procesos de licuefacción de carbón convierten el carbón en un gas o en un lodo (slurry fino). Luego se agrega hidrógeno para descomponer las moléculas de carbón y convertirlas en un líquido.

Combustibles sintéticos

Se han puesto en marcha varios esfuerzos y proyectos de investigación para desarrollar alternativas viables a los recursos menguantes de petróleo y gas natural. Los combustibles sintéticos, o synfuels, pueden hacerse a partir de esquisto bituminoso, arenas alquitranadas y biomasa. El esquisto bituminoso es una roca blanda de grano fino que contiene kerógeno. El kerógeno es una mezcla de compuestos químicos orgánicos. Se puede calentar para obtener aceite de esquisto bituminoso, un sustituto del petróleo crudo.

Pormenores

Las arenas alquitranadas, también llamadas arenas petrolíferas, contienen betún. Se trata de un aceite negro espeso que puede extraerse de las arenas alquitranadas. El betún se refina entonces en petróleo o gas utilizable. La biomasa se refiere a la materia vegetal o animal de la que se libera energía por calentamiento o reacción química.

Se están llevando a cabo proyectos para hacer del carbón una fuente de energía más respetuosa con el medio ambiente.Entre las Líneas En los Estados Unidos, se ha hecho un esfuerzo concertado para desarrollar nuevas formas de reducir las emisiones nocivas y mejorar la eficiencia de las centrales eléctricas de carbón. La gasificación sigue siendo un objetivo primordial, pero también se está trabajando en la construcción de una nueva planta prototipo que convierte el carbón en un gas rico en hidrógeno en lugar de quemarlo directamente. Esta instalación no sólo generaría electricidad, sino que también podría producir hidrógeno para su uso en vehículos de motor con celdas de combustible.

Biomasa y Gasohol

Científicos del Departamento de Energía (DOE), de la industria y de diversas instituciones de investigación están estudiando formas de extraer energía de la biomasa. La biomasa se refiere al combustible hecho de material orgánico. Los ejemplos incluyen plantas de tierra y agua, cultivos agrícolas, basura, estiércol y aguas residuales. Emplean el calor y los cambios químicos producidos por las bacterias -un proceso llamado fermentación- para convertir estos materiales en vapor, combustibles líquidos y gaseosos.

Un resultado de la conversión de biomasa que es familiar para muchas personas es el gasohol, un combustible que es una mezcla de 90 por ciento de gasolina y 10 por ciento de alcohol. El azúcar, el maíz, el trigo, las patatas, los residuos agrícolas y otros materiales pueden fermentarse y destilarse para producir etanol o alcohol etílico.

En los Estados Unidos, el gasohol aumentó su popularidad durante la escasez de combustible a finales de los años 70. Cuando la gasolina se hizo más abundante y los precios cayeron a principios del decenio de 1980, la industria del gasohol se disparó. El interés se reavivó de nuevo en los años noventa gracias a los incentivos fiscales, las enmiendas a la Ley de Aire Limpio y una gran disminución de los costos (o costes, como se emplea mayoritariamente en España) de producción. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). El etanol es ahora el biocombustible más utilizado, y su popularidad ha seguido creciendo.Entre las Líneas En 2015, la producción estadounidense de etanol alcanzó los 56.000 millones de litros (15.000 millones de galones). Había más de 200 biorefinerías en funcionamiento. La Ley de Política Energética de 2005 ofrecía puntos de referencia para el aumento de la producción y el uso de etanol.Si, Pero: Pero los ambientalistas han advertido que la producción de etanol a partir de maíz, switchgrass, soja y girasol requiere entre 29 y 118 por ciento más energía fósil que el combustible de etanol producido.

Otros Elementos

Además, la fabricación de etanol a partir de productos alimenticios ha sido criticada por desviar recursos que de otro modo podrían utilizarse para ayudar a aliviar el hambre en el mundo.

La ayuda financiera ofrecida por los gobiernos puede fomentar la producción de alcohol-combustible, especialmente en lugares ricos en materiales de origen (examine más sobre todos estos aspectos en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). Brasil es ahora el segundo productor mundial (o global) de etanol, gracias a la abundante oferta de caña de azúcar de producción propia.Entre las Líneas En 2015, la producción de etanol de Brasil superó los 7.000 millones de galones (26.500 millones de litros). Ese año, los Estados Unidos y Brasil juntos representaron casi el 85 por ciento de la producción mundial (o global) de etanol. Los críticos advierten que la expansión de las plantaciones de caña de azúcar a gran escala de Brasil para la producción de etanol podría dañar irreversiblemente las selvas tropicales del país.

Poder de la basura

En los Estados Unidos, el alcohol combustible se produce principalmente a partir del maíz.Si, Pero: Pero el maíz, el azúcar y otros cultivos suelen tener más valor como alimento que como combustible. Este no es el caso de la basura. Muchas ciudades del mundo resuelven su problema de eliminación de residuos quemando basura para hacer vapor para la calefacción y para generar electricidad.Entre las Líneas En los Estados Unidos existen cientos de estas instalaciones de conversión de desechos en energía.

Informaciones

Los desechos pueden producir casi tanta energía como la que se obtiene quemando carbón. El carbón produce energías caloríficas de 28 millones a 38 millones de julios por 2,2 libras. (Un julio es una unidad de energía.) Los periódicos viejos y secos pueden generar 20 millones; y los restos de carne cocida, 29 millones.

El mayor inconveniente de las plantas de combustión de residuos es la contaminación del aire. Algunas plantas, como una central eléctrica de quema de residuos en Saugus, Massachusetts, reducen la producción de contaminación del aire mediante el uso de dispositivos electrostáticos que “limpian” el polvo y otras partículas de los gases de escape por medio de la atracción eléctrica. Otros tipos de depuradores utilizan agua para lavar las partículas del humo.

La basura también puede ser convertida químicamente en un combustible gaseoso por la acción de las bacterias. Esto ocurre naturalmente en los vertederos. Las bacterias anaeróbicas, que no necesitan oxígeno para sobrevivir, convierten los residuos en gas metano.

Detalles

Las empresas extraen este gas, lo tratan y luego lo venden. El proceso se hace más eficiente eliminando los metales y el vidrio y permitiendo que los residuos fermenten bajo condiciones controladas.

Las aguas residuales son otra fuente de metano. Varios proyectos han explorado el uso de las aguas residuales como fuente de energía.Entre las Líneas En las plantas de tratamiento de aguas residuales, el gas metano puede ser recogido para alimentar las células de combustible que generan electricidad.

Energía de las granjas

Otras fuentes de energía alternativa dependen de otros tipos de productos de desecho. Por ejemplo, las instalaciones construidas especialmente pueden capturar el metano de las heces de animales y convertirlo en una fuente de combustible alternativo y renovable.

Más Información

Las instalaciones refinan el gas en un líquido llamado metanol. Desde allí, el metanol se envía a otros lugares y se combina con aceites de desecho biodegradables (como los aceites de cocina) para producir biodiesel, un combustible que puede utilizarse en motores diesel. Aunque su producción es más costosa que la del combustible diesel tradicional a base de petróleo, el biodiesel tiene ventajas: produce menos contaminantes; se ha comprobado que prolonga la vida útil de los motores gracias a sus propiedades lubricantes; y, en última instancia, podría ayudar a reducir la dependencia de los Estados Unidos del petróleo extranjero.

Los residuos de cultivos, como los tallos de maíz y la paja de trigo, también ofrecen un enorme potencial. Los cultivos y desechos con alto contenido de grasa o aceite pueden convertirse en combustible biodiesel.

Otras ideas novedosas consisten en convertir las algas marinas en combustibles líquidos o gaseosos. Algunos científicos piensan que el alga marrón gigante, que vive frente a la costa de California, sería ideal para este propósito. El kelp crece alrededor de 3 pies (1 metro) por día; buques especiales ya cosechan la parte superior de estas plantas para su uso en el procesamiento de alimentos. El DOE también está estudiando la posibilidad de criar variedades de algas ricas en aceite en “granjas” especiales. El aceite de las algas se extraería para su conversión en combustible líquido, y las plantas volverían a los estanques de la granja para su recrecimiento.

Madera

La biomasa representa más de la mitad de toda la generación de electricidad renovable, y alrededor del 2 por ciento del suministro total de electricidad de los Estados Unidos. La madera es, con mucho, la mayor fuente de biomasa, y ha sido utilizada por los seres humanos para proporcionar calor durante muchos miles de años, mucho antes del eventual descubrimiento del carbón.

La madera se considera ahora un reemplazo parcial del carbón y otros combustibles fósiles, ¡sin necesidad de talar más bosques! En el proceso de convertir un árbol en madera, se desperdicia entre el 20 y el 60 por ciento de cada árbol. Estos residuos pueden utilizarse como fuente de vapor en lugar de combustibles líquidos y gaseosos. También, acres de árboles de rápido crecimiento pueden ser plantados muy juntos en filas en “plantaciones de energía”. Los árboles se cortan cada pocos años, y se permite que broten nuevos árboles de los tocones o raíces. El eucalipto, que alcanza un tamaño útil en sólo cinco a siete años, es especialmente adecuado para las llamadas plantaciones energéticas. Desde 1979, se han cultivado rodales de eucaliptos en una plantación de energía de 850 acres (340 hectáreas) en Hawai. Cada año, los árboles más altos se reducen a astillas, que luego se queman para generar electricidad.

También se puede extraer combustible líquido de las astillas de madera o de los residuos de los aserraderos. Mediante un proceso que combina astillas con productos químicos a altas temperaturas y presiones, una planta experimental apoyada por el DOE en Albany, Oregón, ha producido aceite de astillas de madera. Requiere alrededor de 400 kilogramos de astillas para producir un barril de petróleo.

La madera probablemente nunca reemplazará al petróleo o al gas natural para la producción de energía a gran escala.

Puntualización

Sin embargo, puede proveer una porción sustancial de las necesidades energéticas de la gente que vive en áreas muy boscosas.

Otras fuentes alternativas

Los combustibles sintéticos representan sólo una solución a las menguantes reservas de petróleo y gas natural. Los que se refieren al carbón sólo proporcionan un alivio temporal, ya que los recursos de carbón no durarán indefinidamente. Para quemar los combustibles fósiles (petróleo, gas natural y carbón) de manera más eficiente y así prolongar su suministro, los científicos están experimentando con generadores magnetohidrodinámicos (MHD). Estos dispositivos convierten el combustible en un gas caliente y electrificado. Cuando pasa a través de un poderoso campo magnético, el gas produce una corriente eléctrica que puede ser alimentada en las líneas de energía. Esto elimina las calderas, turbinas y generadores que de otra manera se utilizan para producir electricidad. Debido a su eficiencia, un generador MHD podría producir hasta un 65 por ciento más de energía a partir de una tonelada de carbón que una planta de energía convencional. Lamentablemente, nadie ha ideado todavía una forma de construir piezas que puedan soportar las temperaturas extremadamente altas necesarias para producir el gas caliente y electrificado.

El hidrógeno como combustible

Los científicos tienen grandes esperanzas en el hidrógeno como fuente potencial de energía abundante y no contaminante. Se están desarrollando aviones y vehículos de motor alimentados con hidrógeno. El hidrógeno se quema de forma limpia, eliminando la contaminación atmosférica causada por el carbón y el petróleo.Entre las Líneas En el proceso de combustión, el hidrógeno se recombina con el oxígeno, produciendo agua, no cenizas ni humo, como producto de la combustión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). El ciclo puede entonces repetirse. El principal obstáculo para el uso generalizado del hidrógeno es el costo (o coste, como se emplea mayoritariamente en España) de su producción, almacenamiento y transporte.

Los científicos están experimentando con diferentes formas de producir hidrógeno. Un método es la electrólisis. Esto implica la división del agua en sus partes componentes, hidrógeno y gas de oxígeno, con una corriente eléctrica. Investigadores estadounidenses están buscando formas de extraer hidrógeno del carbón, que juega un papel importante en la producción de energía de los Estados Unidos.Entre las Líneas En 2005, investigadores israelíes y europeos generaron hidrógeno utilizando energía solar. La luz solar calienta una mezcla de óxido de zinc y carbón, liberando oxígeno y un gas que se condensa en polvo de zinc. Cuando se combina con agua, el polvo reacciona para formar hidrógeno y óxido de zinc, que es reciclado por la planta solar.

Aprovechando el viento

La energía eólica representa menos del 1 por ciento del total de la electricidad en los Estados Unidos.

Puntualización

Sin embargo, el Departamento de Energía de los Estados Unidos ha investigado la posibilidad de generar el 20 por ciento de la electricidad de la nación a partir de la energía eólica para el 2030. Texas, Iowa y California producen actualmente la mayor parte de la energía eólica de la nación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto).Entre las Líneas En doce estados, la energía eólica representa el 10 por ciento o más de la generación total de energía, y cuarenta estados tienen proyectos eólicos a escala de servicios públicos. De acuerdo con la Asociación Americana de Energía Eólica, en 2016 cada estado de los Estados Unidos tenía un proyecto de energía eólica en funcionamiento, una instalación de fabricación relacionada con el viento, o ambos. El desarrollo de la energía eólica no se limita a las instalaciones terrestres. Los Estados Unidos tienen un impresionante potencial de energía eólica marina debido a los fuertes y constantes vientos que soplan a lo largo de las costas.Entre las Líneas En 2016, el Parque Eólico de Block Island se convirtió en el primer parque eólico marítimo que comenzó a funcionar. Se están desarrollando proyectos marítimos similares en zonas de la costa este, los Grandes Lagos y la costa del Golfo.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Aprovechando el océano

Las mareas, como el viento, siempre estarán con nosotros, y la gente ha utilizado durante mucho tiempo la energía de sus flujos y reflujos. Durante cientos de años, el movimiento de las aguas de las mareas convirtió a los molinos que molían granos.Entre las Líneas En 1966, Francia comenzó la operación completa de la primera planta de energía mareomotriz del mundo, ubicada en el río Rance.

El sitio ideal para una central de energía mareomotriz requiere que exista una gran diferencia en el volumen de agua que fluye hacia adentro y hacia afuera con cada marea, y que haya una bahía o río estrecho que pueda ser cerrado por una presa. Las mareas altas elevan el agua en la bahía o el río, que es cerrada por la presa antes de que el agua comience a bajar. Durante la marea baja, el nivel del agua fuera de la presa cae por debajo del nivel en la bahía o el río. Las compuertas se abren, y a medida que el agua almacenada cae, impulsa las turbinas que generan electricidad.

La primera central mareomotriz de América del Norte se construyó en la cuenca de Annapolis, en la bahía de Fundy, entre las provincias canadienses de Nuevo Brunswick y Nueva Escocia. Allí, las mareas llevan agua al río Annapolis. Al desembocar de nuevo en la Bahía de Fundy, el agua hace girar los generadores de turbina para producir 20 megavatios de electricidad.

Otra innovación para capturar la energía de las mareas es la turbina de agua. [rtbs name=”crisis-del-agua”] Parece un molino de viento sumergido, con las aspas girando lentamente a medida que las mareas bajan y fluyen.Entre las Líneas En 2006 se instaló un proyecto piloto, conocido como el Proyecto de Energía Maremotriz de Roosevelt Island (RITE), en la desembocadura del Río Este en la ciudad de Nueva York. Durante los dos años siguientes, se pusieron en funcionamiento seis turbinas a escala real, lo que demostró que la turbina era una fuente eficiente de energía renovable. La prueba también demostró ser segura para la vida silvestre en el río: las aspas se movían lo suficientemente lento como para que los peces nadaran entre ellas mientras giraban.Entre las Líneas En última instancia, el proyecto se ampliará a un conjunto de 30 turbinas durante la fase final de instalación (2013-2020s).

Las olas del océano contienen una enorme cantidad de electricidad. La energía de las olas es capturada y convertida en electricidad por las granjas de olas. Una granja de olas consiste en dispositivos flotantes que contienen la hidráulica. A medida que las olas golpean los dispositivos, el fluido hidráulico es bombeado a través de un cilindro a un generador que produce electricidad. La energía fluye a través de un único cable atado a un empalme en el fondo del océano.

Informaciones

Los dispositivos flotantes pueden ser cilíndricos o de boya, y ambos diseños son de bajo perfil. La primera granja comercial de olas del mundo se inauguró en el Parque de Olas de Aguçadoura, frente a la costa de Portugal, en septiembre de 2008. La granja comenzó con tres cilindros, y se añadieron 25 para una capacidad de 21 megavatios. Eso habría proporcionado suficiente energía para 15.000 hogares.

Puntualización

Sin embargo, problemas presupuestarios y tecnológicos hicieron que el proyecto se suspendiera dos meses después de su apertura. Desde entonces se han desarrollado proyectos similares, incluyendo la Granja de Olas Orcadianas en Escocia y el Centro de Olas frente a la costa de Cornualles, Inglaterra. Las costas de los Estados Unidos también se consideran lugares particularmente buenos para el aprovechamiento de la energía de las olas. Un prototipo de boya instalada frente a la costa de Nueva Jersey por la Armada de los Estados Unidos alimenta las redes de seguridad costera. Ha sobrevivido con éxito a mares rigurosos, incluyendo el huracán Irene en 2011. Se han propuesto proyectos más grandes frente a las costas de Oregón y Hawai.

Perspectivas futuras

Los Estados Unidos se enfrentan a varios retos energéticos: escasez de electricidad, infraestructura energética anticuada, precios inestables de la gasolina, recursos naturales tensos y dependencia de los suministros extranjeros. Las crecientes necesidades de combustibles alternativos y de fuentes de energía más limpias han surgido como cuestiones apremiantes. A medida que se agotan las fuentes de energía no renovables, las fuentes alternativas son cada vez más importantes para mantener las luces encendidas y las ruedas en movimiento.

Datos verificados por: Chris

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