FORMAS DE ENERGIA

 

-Energía química:

               

                Es la energía almacenada dentro de los productos químicos. Es la energía que se puede desprender de los alimentos y combustibles. La energía de los alimentos la desprenden alteraciones químicas en nuestros cuerpos. Los combustibles, como el carbón, el petróleo y el gas, desprenden su energía cuando se queman: la energía química se transforma principalmente en calor.

 

-Energía térmica:

 

                Cuanto más caliente está algo, más rápida se mueven las moléculas. Entonces, la energía térmica es en realidad el efecto de las moléculas en movimiento.

 

-Energía luminosa:

 

                Es la energía transportada por ondas luminosas. Las plantas la necesitan para crecer y sin ella no habría vida en la tierra. La energía luminosa nos permite ver, ya que los objetos sólo son visibles porque reflejan la luz en nuestros ojos.

 

-Energía sonora:

 

                Es la energía transportada por ondas sonoras. La energía sonora es en realidad el efecto de las moléculas en movimiento. Es el efecto de las moléculas vibrantes en nuestros tímpanos lo que nos permite oír.

 

-Energia eléctrica:

 

                Es la energía transportada por una corriente eléctrica. Es una forma de energía especialmente útil porque se puede transformar fácilmente en otras formas de energía para satisfacer nuestras necesidades concretas.

 

-Energía mecánica:

 

                Hay dos tipos de energía mecánica:

 

                -La energía cinética. La energía cinéticas es la energía que tiene un cuerpo en movimiento.

 

-La energía potencial. A veces denominada energía almacenada. La energía se desprende despacio mientras va bajando, haciendo que gire el mecanismo del reloj. Esta clase de energía se llama energía potencial gravitatoria. Cualquier objeto que pueda caerse tiene energía potencial gravitatoria.

 

 

-Energía nuclear:

 

                Es la energía almacenada dentro del núcleo, o centro del átomo mismo. Además de la enorme potencia destructora de la energía nuclear, se puede usar, naturalmente, en centrales eléctricas para producir electricidad, y es en realidad la fuente de la energía del Sol.

 

 

 

Energía del Sol

 

-El Sol es una enorme central de energía. Inunda la Tierra continuamente tanto de calor como de luz. Aproximadamente, el 99 % de la energía de la Tierra procede directamente del Sol. Las plantas verdes son seres vivos que no podrían existir sin el Sol. Usan la energía luminosa para crear alimentos (o energía química), que se almacena en sus tejidos. Las plantas usan esta energía para crecer y reproducirse.

  Los animales no pueden obtener                        El petróleo y el gas natural son

  energía directamente del sol.                              almacenes inestimables de energía

  Dependen de las plantas que comen                   química que nuevamente debe su

  en las que se almacene la energía                       existencia al Sol y a las plantas La

  química. Por otra parte, algunos                         mayoría del petróleo bruto (y del gas) se

  animales comen a otros animales que                 formó por la descomposición y

  han comido plantas. Los animales                      compresión da los animales marinos cuya

  usan esta energía para moverse,                         «cadena alimenticia» empieza con plantas

  crecer y reproducirse.                                         microscópicas llamadas plancton vegetal.

                                                                                     El Sol, por tanto, no sólo proporciona

  Nosotros los humanos obtenemos la                  energía a todos los seres vivos, sino que

  energía necesaria para e! movimiento,               también ha sido responsable de las

  el crecimiento y la reproducción, de                  masivas provisiones de energía química

  los alimentos que comemos.                               que están bajo el suelo en la forma de

  Comemos plantas, o animales que                      carbón, petróleo y gas natural. Hoy día,

  han comido plantas.                                            estas fuentes de energía son fundamentales

  El carbón, y las masivas provisiones                  para nuestra moderna sociedad

  de energía que contiene, existe sólo                   tecnológica. No sólo abastecen de

  debido al Sol y a las plantas El                           combustible a nuestras industrias, centrales

  carbón se formó por la                                        eléctricas, sistemas de transporte, etc., sino

  descomposición de la vegetación y                     que también proporcionan las materias

  su compresión bajo el suelo durante                   primas para la fabricación de una gran

  un período de tiempo muy largo.                        variedad de productos.

 

La energía térmica del Sol es                           El calor del Sol también causa las

fundamental para la germinación y                                corrientes de convección de la

el crecimiento de las plantas, así                                    atmósfera. El aire caliente sube y el

como para mantener a todas las                                      aire frío fluye y ocupa su sitio.

criaturas vivas calientes y                               Nosotros notamos este movimiento

cómodas. También controla el                                        del aire como el silbido del viento.

tiempo atmosférico. El calor del Sol                               El viento tiene energía cinética,

hace que el agua se evapore y                                        que se ha utilizado mucho tiempo

forme vapor de agua, que es                                           para hacer funcionar barcos y

transportado por el viento, se condensa                      molinos de viento. Nosotros

y forma nubes. Una parte cae como                               estamos empezando a usar ahora

lluvia sobre la Tierra, para hacer                                     esta energía para generar

crecer a los ríos y llenar los lagos.                                 electricidad con generadores

El agua que queda retenida en los                                 eólicos.

lagos de las montañas (o los                                                

embalses construidos a propósito)                                           

tienen energía potencial. Hoy día,                                          

utilizamos esta energía para la                                             

generación de electricidad.

El viento también produce olas en el agua. Transfiere energía al agua produciendo olas que contienen  cantidades enormes de energía cinética Esta tiene un potencial  enorme para la generación de electricidad en el futuro. Ya se utiliza equipo a pequeña escala.

 

  Por tanto, el calor del Sol no solo                  Además de suministrar todas las

  nos mantiene calientes, sino que                   formas de energía descritas, el Sol

  también suministre la energía para                 (y la Luna) ejercen atracción

  el ciclo del clima que es                                   gravitatoria sobre la Tierra. La

  fundamental para la producción                     gravedad es responsable de los

  alimenticia. Además, estamos                         enormes movimientos de agua de el

  usando cada vez más los efectos                  mar alrededor de la Tierra que

  del tiempo atmosférico para                            denominamos mareas. Aquí hay

  producir electricidad: la forma más                otra enorme fuente de energía que

  versátil de energía que tenemos                    está empezando a utilizarse para la

  actualmente.                                                      generación de electricidad.

 

 

 

¿CÓMO USAMOS LA ENERGÍA?

 

-El Cuerpo humano.

 

                Cuando comemos, introducimos y almacenamos energía química dentro de nuestros cuerpos. Usamos energía que para mantener nuestras funciones corporales (respiración, circulación de la sangre, etc.) y para realizar trabajo. El Trabajo se hace cada vez que ejercemos una fuerza sobre una distancia, y se calcula con:

 

                                                               Trabajo = Fuerza x distancia recorrida

 

-Uso de la energía en el hogar.

 

                Aproximadamente, el 29 % de toda la energía que se usa se consume en el hogar. El calentamiento de los ambientes y del agua consume la mayoría de esta energía (83 %); el resto se usa para cocinar, para la iluminación y los electrodomésticos. Desafortunadamente, se desperdicia mucha energía.

 

-Ahorro de energía en el hogar:

 

                La energía se desperdicia en los hogares de varias formas. Se puede derrochar debido a:

 

1.Malas costumbres. Dejar las puertas abiertas, y dejar las luces, televisores y radios encendidos cuando no hacen falta, derrocha energía.

 

2.Equipos mal diseñados. Los equipos y electrodomésticos antiguos derrochan energía. Los frigoríficos y las cocinas modernas, por ejemplo, usan materiales de aislamiento mucho mejores que los modelos antiguos, y los sistemas de calefacción modernos son mucho más eficaces y tienen controles mas adecuados.

 

3.Mal aislamiento. La energía térmica se escapa de nuestras casas principalmente por conducción y convección, y una gran proporción de energía que se derrocha en los hogares se debe al mal aislamiento.

 

-El coste del ahorro de energía en el hogar.

 

                El doble cristal y los materiales de aislamiento cuestan dinero. No obstante, con lo que se ahorra en los recibos de calefacción, se puede equilibrar el coste de estos productos. Sin embargo, el periodo «de amortización» para los distintos productos varia de unos meses a muchos años. Para impedir las corrientes, se pagan los materiales y puedes empezar a ahorrar después de sólo seis meses. El aislamiento de depósitos de agua caliente dura un año; el aislamiento del desván, de 2 a 4 años: el aislamiento del hueco de la pared, de 3 a 5 años, y el doble acristalamiento, de 30 a 40 años.

 

-Uso de la energía en el transporte.

 

                Aproximadamente el 25 % de la energía total que se usa en muchos países europeos se emplea para hacer circular los sistemas de transporte. Desafortunadamente, estos dependen casi totalmente del petróleo y usan aproximadamente el 59 % del volumen total de petróleo que se consume.

 

-Ahorro de energía en el transporte.

 

                Si la tasa del crecimiento industrial actual continúa, se calcula que las provisiones de petróleo podrían empezar a agotarse dentro de los próximos 30-40 años. Por tanto, es esencial que reduzcamos el uso del petróleo en el sector del transporte. Esto se puede conseguir desarrollando un sistema más eficaz, que incluya el uso de vehículos que sean accionados por otras fuentes de energía aparte del petróleo.

 

 

 

               

-El sistema de transporte.

 

Hay dos clases básicas de vehículos: los que llevan su combustible consigo, y los que «captan» energía (energía eléctrica) sobre la marcha. La mayoría de los vehículos usan el motor de

Combustión interna y llevan su combustible (gasolina o gasóleo) consigo. Este tipo de vehículo es popular  porque tiene muchas ventajas: 110 hay restricciones de acceso en la red normal de carreteras. Estos vehículos son cómodos de usar porque se pueden aparcar en la puerta de casa y salir con ellos en cualquier momento. Sin embargo, entre las desventajas están: el coste por lo que se refiere al uso de energía, la contaminación atmosférica, el ruido, los atascos, los costes del mantenimiento de carreteras y especialmente los heridos y las víctimas en los accidentes.

 

Entre los vehículos que captan su energía sobre la marcha están: los tranvías, los vehículos monorraíl, metros y trenes eléctricos. Los ferrocarriles son muy apropiados para la «electrificación» y se están haciendo grandes inversiones en este sentido. Los vehículos accionados eléctricamente tienen las ventajas de no contaminar, de funcionamiento silencioso y de ser más económicos. No  obstante, hay pruebas para sugerir que el campo magnético producido por la corriente eléctrica de los cables aéreos puede ser perjudicial para las personas y los animales. La desventaja principal de los vehículos eléctricos que circulan por carretera actualmente es su escasa autonomía (la distancia) que pueden recorrer usando su energía almacenada.

 

-Mejora de la eficacia.

 

               La energía no se puede crear ni se puede destruir, pero cuando se usa se transforma (o se transfiere) en otras formas de energía. No obstante, ninguna máquina puede transformar completamente toda la energía disponible en trabajo útil. En otras palabras, ninguna máquina es eficaz al 100%. El rozamiento existe en todo sistema móvil, y el efecto de la fricción es transformar la energía mecánica en

energía térmica que suele perderse en el aire circundante) Los fabricantes de vehículos están esforzándose constantemente por mejorar la eficacia de sus motores, así como por mejorar la forma aerodinámica de sus vehículos.

 

-Uso de energía en la Industria.

Aproximadamente, la tercera parte de la energía total que se usa en España la consume la industria. El 80 % de la energía consumida en la industria la usan las máquinas y los procedimientos que fabrican los productos. EL resto se emplea para calentar e iluminar los edificios y para suministrar agua caliente y otras instalaciones para la mano de obra.

 

-Ahorro de energía en la industria.

 

La sociedad actual se basa en la caducidad intrínseca. En otras palabras, diseñamos cosas para ser

tiradas. Evidentemente, esto no puede continuar. Para ayudar a ahorrar energía y materiales, hay que fabricar todos los productos de manera que duren mucho más tiempo. Sin embargo, a la gente le gusta tener cosas nuevas normalmente, y la industria se ha acostumbrado a un gran volumen de ventas. Además, millones de personas se ganan la vida fabricando cosas. Podrías pensar en

este problema e intentar encontrar una solución.

 

-Ahorro de energía en la producción.  

 

Aproximadamente, el 70 % de la energía consumida, en la industria se usa para generar calor para los

procesos industriales. Esto incluye hornos calderas bañeras térmicas, etc. Gran parte de estos equipos

son antiguos e ineficaces. Aquí se podrían hacer grandes ahorros de energía mejorando la calidad de

los equipos, instalando materiales de aislamiento y controles mejores.

 

-Sustitución de equipos antiguos.

 

Algunos equipos emplean métodos anticuados, y lo ideal seria que fueran sustituidos. Se puede hacer un ahorro de energía de hasta el 80%, por ejemplo, sustituyendo el horno de secado tradicional por uno moderno.

 

 

-Mejora del aislamiento.

 

Al igual que ocurre con las viviendas particulares, la industria puede reducir la pérdida de calor en sus edificios instalando un aislamiento adecuado. Desafortunadamente, muchos edificios de fábricas son muy viejos y están en malas condiciones. Esto puede incluir techos, paredes y ventanas deteriorados, que tienen como resultado una pérdida de calor por convección. Por tanto, el coste del ahorro de energía para alguna gente de    negocios puede ser muy elevado y tener un                 periodo «de amortización» largo.

 

-Ahorro de energía a bajo coste.                        

               

Al igual que en los hogares, se puede ahorrar mucha energía siguiendo unas cuantas reglas sencillas. Además, puede que hagan falta algunos controles y equipos baratos. Por ejemplo, hay que apagar siempre las máquinas cuando no se están usando; aquí se incluye equipo de oficina, como máquinas de escribir eléctricas y lámparas de mesas de despacho. No hay que dejar las luces encendidas sin necesidad (se pueden controlar con un interruptor temporizado sencillo en zonas donde la seguridad lo permita) y no ha y que dejar las

 puertas abiertas sin necesidad (se les puede instalar un mecanismo de cierre por muelle), etc.

 

-Director de energía.

 

Estas medidas de ahorro de energía están bien, pero, a menos que alguien se responsabilice de que se lleven a cabo, puede que los ahorros de sean pequeños. Hoy día, muchas empresas contratan a un director de energía, cuyo trabajo es inspeccionar el uso de energía en una fábrica o en una industria, y encontrar formas de reducir ese uso. Esto abarcará todas las formas de ahorro de energía, desde la calefacción y la iluminación a la fabricación y el trabajo a máquina.

 

 

LA ELECTRICIDAD

 

De todas las formas de energía que usamos hoy día, la energía eléctrica es la más versátil y la más cómoda, La corriente eléctrica se lleva fácilmente por los cables a donde haga falta. Es limpia, no contamina (cuando se está usando) y se puede encender y apagar a voluntad. Sin embargo, lo más fundamental es que se puede transformar fácilmente en otras formas de energía. El secador es un ejemplo. La resistencia transforma la energía eléctrica en energía térmica, y el motor la transforma en energía cinética rotatoria, para accionar el ventilador) Se puede dibujar un diagrama de flujo que represente esta transformación de energía.

 

-Cómo se produce la electricidad.

 

La electricidad se produce girando una bobina de alambre en un campo magnético. Un generador simple se puede fabricar en el laboratorio de ciencias del Centro. El generador «accionado con el dedo» de producirá suficiente electricidad para «hacer fluctuar la aguja» de un galvanómetro. En una central eléctrica, unas turbinas accionadas por vapor de agua a gran presión hacen girar a generadores enormes.

 

-La central eléctrica.

 

                En los países desarrollados, mas del 75 % de la electricidad se genera en centrales eléctricas de combustión de carbón. Otro 19 % procede de las centrales eléctricas  nucleares; aproximadamente un 4% de las centrales de combustión de petróleo, y menos del 2 % de las centrales hidroeléctricas.

 

                -Grupo generador.

 

Las centrales eléctricas queman carbón o petróleo, o emplean combustible nuclear para producir calor. El calor se usa en la caldera para convertir el agua en vapor a gran presión, que después entra en la turbina. El vapor en expansión cede su energía a las paletas de la turbina mientras las “aprieta”, haciendo que giren. Entonces el vapor entra en un condensador donde se vuelve a condensar convirtiéndose en agua antes de volver a la caldera para volver a empezar el ciclo.

 

 

 

 

LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS

 

En la era contemporánea la necesidad de disponer de fuentes de energía aprovechables se ha convertido en algo imprescindible para el ser humano. Basta pensar en el consumo energético que una persona común realiza al día para darse cuenta de la dependencia existente. El gas empleado para calentar el agua y para la calefacción, la gasolina que mueve los coches, aviones y trenes, la electricidad que, entre otros usos, ilumina las casas, permite que suenen las radios y se vea la televisión..., son fuentes de energía que se emplean en la actualidad y que constituyen uno de los pilares de la civilización. Sin ellas no funcionarían los aparatos empleados por el hombre en su vida cotidiana.

 

Se calcula que las reservas de fuentes de energía convencionales existentes en la Tierra pueden durar todavía varios cientos de años. Esto implica que una crisis energética real de ausencia de estos productos, que tendría consecuencias catastróficas para la humanidad, no se va a producir durante, al menos, unas décadas; no obstante, la extracción de esta energía es cada vez más cara. Los pozos de carbón y petróleo deben perforarse cada vez más profundos, lo que dispara los costes de dichas materias. Las centrales nucleares dan resultados inferiores a los esperados; además, el coste de purificación del uranio que estas centrales necesitan para trabajar es muy elevado.

 

 A la vista de estos inconvenientes, los distintos gobiernos del mundo han puesto en marcha, a partir de la crisis petrolífera de 1973, diversos proyectos de investigación sobre otras fuentes de energía que puedan resultar rentables cuando el coste de las fuentes tradicionales aumente. Estas nuevas energías son las denominadas alternativas.

 

-LA CRISIS ENERGÉTICA

 

Durante gran parte de su evolución, el hombre ha realizado todos los esfuerzos físicos con la energía proporcionada por sus propios músculos o por los de animales domésticos tales como el caballo o la mula. Únicamente el viento y el agua, en velas y molinos, se empleaban para proporcionar energía. Aun así, el uso de estos dos elementos para realizar trabajo se hacía con tecnologías muy sencillas que proporcionaban poco rendimiento y los limitaban a aplicaciones específicas. Esta situación sólo empezó a cambiar con la aparición de la revolución industrial del siglo XIX. Aproximadamente en 1830 los avances técnicos conseguidos permitieron construir la máquina de vapor. Ésta constituye la primera herramienta no movida por fuerzas animales empleada en múltiples usos industriales. Con ella llegó la era contemporánea. Los cambios producidos desde ese momento a nivel social, económico y científico superan, con mucho, los producidos durante toda la historia precedente.

 

 Después de la máquina de vapor, y como desarrollo natural de ella, vinieron los motores de gasolina. Estos motores de uso más sencillo permitieron aumentar el campo de aplicaciones técnicas existente. También hizo su aparición el empleo de gas para alumbrado y calefacción y los generadores de electricidad por medio de máquinas de vapor o gasolina. Éstos permitieron el empleo práctico de la electricidad que antes constituía únicamente un fenómeno de la naturaleza representado principalmente por los rayos. En base a estas energías se produjo el desarrollo industrial del siglo XX, desarrollo que configuró una nueva sociedad.

 

 Actualmente la mayor parte de la energía que consumimos tiene como origen al carbón o al petróleo (productos de origen similar al gas natural), además de la energía proveniente de la fisión del uranio, denominada comúnmente energía nuclear de fisión. Algunas de estas fuentes de energía se transforman antes de llegar al usuario final: el petróleo necesita refinado, el carbón se suele quemar para producir electricidad y la energía nuclear también se transforma en electricidad por medio de turbinas.

 

 Sin embargo, y pese a sus usos y formas de empleo tan diversos, todas estas fuentes de energía tienen una característica en común: todas ellas son energías no renovables.

 

 Una fuente de energía no renovable es aquella de la que existe una cantidad limitada y que una vez empleada en su totalidad no puede sustituirse, ya que no existe sistema de producción o la producción es demasiado pequeña para resultar útil a corto plazo. Por ejemplo, el petróleo y el carbón constituyen una fuente de energía no renovable porque existe una cantidad limitada de ellos en el subsuelo terrestre y la capacidad de creación es muy inferior a la de consumo. Las reservas calculadas de petróleo y carbón se miden en cientos de años, mientras que el tiempo de producción de los mismos se mide en miles de millones de años. Por ello no se produce la renovación con la rapidez suficiente y llegará un momento en el que, con el consumo actual, se agote toda la cantidad existente.

 

 Los sistemas basados en uranio son otro ejemplo de fuente de energía no renovable. En este caso no existe ningún ciclo de renovación, pues todo el uranio existente en la Tierra se produjo durante la formación del planeta y desde ese momento este material en estado libre se ha estado desintegrando radiactivamente para producir plomo. El uranio que queda en la actualidad son los restos del existente en el origen de nuestro planeta. Aunque esta cantidad es suficiente para proporcionar una gran cantidad de energía debido a su alto rendimiento, las centrales necesarias para su uso son extremadamente caras debido a la tecnología empleada y a las medidas de seguridad necesarias. Además los residuos generados, radiactivos, presentan un problema adicional, ya que si se dejaran libres en la atmósfera ocasionarían gran cantidad de daños.

 

 Como contraposición a las anteriores, se puede definir una fuente de energía renovable como aquella que está disponible en cantidad infinita o que se puede renovar con la misma rapidez que se consume. Hace falta aclarar que cuando se dice infinita, se habla en términos de raza humana. Evidentemente cualquier tipo de energía desaparecerá cuando desaparezca el Sol. Otras lo harán antes, cuando se destruya la atmósfera. Pero en cualquiera de estos casos la vida humana habrá desaparecido previamente, por lo que la ausencia de energía en un momento posterior carece de importancia.

 

 Las energías alternativas se definen como las energías renovables que sean utilizables de forma que puedan sustituir eficazmente a las empleadas en la actualidad. Eficazmente se refiere a que exista una técnica capaz de hacerlo y a que resulte rentable económicamente hacerlo. Esta rentabilidad económica sólo empezó a existir a partir de 1973 como consecuencia de la crisis petrolífera. En dicho año, la OPEP (Organización de Países Exportadores de Petróleo) acordó la subida de precios del petróleo. Esta subida, que triplicó el precio en un año, se debió, entre otros factores, a la toma de conciencia de los países productores árabes de la importancia del petróleo. Estos países eran tradicionalmente pobres y vieron en esta subida una forma de mejorar su nivel de vida, y además de hacer política a nivel internacional, en lugar de estar supeditados a las decisiones de los países desarrollados.

 

 La repercusión en los países occidentales, incluida España, de esta subida fue muy importante. Al no disponer de dinero suficiente para comprar todo el combustible necesario, se introdujeron diversas restricciones. Un caso límite fue Holanda, que llegó a prohibir la circulación de coches y otros vehículos de motor los domingos y festivos. Posteriormente la situación se estabilizó y disminuyó la gravedad de los hechos, pero los ciudadanos y gobiernos de los países consumidores habían tomado conciencia del peligro de depender tanto del petróleo, e iniciaron investigaciones sobre las energías alternativas.

 

 Si se examina la naturaleza se ve que constantemente está produciendo energía de muy diversas formas. El ejemplo más claro es el Sol, sin el cual la vida en la Tierra hubiera sido imposible, ya que proporciona la luz y el calor necesarios para la vida. Su energía se emplea de forma natural masivamente. Las plantas emplean su luz para realizar la labor de fotosíntesis y proporcionar oxígeno a la naturaleza además de para su propia alimentación. También hace evaporar agua de los mares y forma las nubes que proporcionan lluvia que da origen a los ríos y permite la vida en las tierras del interior. Sin embargo, la mayor parte de la energía solar no es empleada útilmente por la humanidad.

 

El Sol produce cada segundo 4·10²⁶ vatios. Esta energía se radia al espacio en forma de diversas radiaciones electromagnéticas como la luz, rayos X y ondas gamma.

 

 A la Tierra, debido a la distancia y al pequeño tamaño de nuestro planeta con respecto al Sol, sólo le llegan dos millonésimas partes, es decir 8·10²⁰ vatios por segundo.

 

 De toda la energía recibida, aproximadamente la mitad no llega a la superficie debido a la absorción por la atmósfera, bloqueo que ejercen las nubes y otros fenómenos meteorológicos.

 

 De la cantidad resultante, la mayor parte va a parar a lugares en los que no se emplea, como son tejados de casas, tierras sin vegetación como los desiertos, etc. La utilización que se hace de dicha fuente es, en su mayor parte, como fuente de energía para el ciclo de fotosíntesis de las plantas en agricultura y en ecología en general. La utilización de esta energía para otros fines, como obtención de electricidad, es una de las principales ramas de estudio dentro de lo que se han venido a bautizar como energías alternativas.

 

 Otra energía natural en la que se están haciendo investigaciones es la energía del viento o energía eólica. Este segundo nombre proviene de Eolo, dios griego y señor de los vientos. Este fenómeno natural está causado por las diferencias de presión que se producen entre dos puntos alejados, diferencia de presión producida a su vez por el calentamiento de uno de los puntos y/o enfriamiento del otro. En el punto más caliente, el aire tiende a subir, creando en su parte inferior un vacío que provoca el flujo de aire desde el otro punto.

 

 Este fenómeno meteorológico fue de los primeros en ser usado técnicamente en los molinos de viento, que transformaban la fuerza del viento en movimiento de las aspas para un molino de harina.

 

 También se ha empleado en pequeña escala en granjas para la extracción de agua de pozos. Su utilización en gran escala para producción de energía eléctrica es, sin embargo, algo que ha empezado a ser estudiado recientemente.

 

 Otras energías que no son tan conocidas, pero que también pueden ser aprovechables, son: las originadas por las mareas; las originadas por biomasa, es decir, combustión de residuos orgánicos; las geotérmicas, que aprovechan el calor existente en el interior de la corteza terrestre.

 

 También se realizan estudios para el empleo efectivo en todo tipo de maquinaria del alcohol. Este combustible ofrece la ventaja sobre el petróleo de ser renovable, ya que las plantas de las que se obtiene crecen con gran rapidez.

 

De este modo la producción no tendría un límite impuesto por las existencias. Como desventaja principal se halla el hecho de que el alcohol posee un poder energético menor. Debido a esto, las máquinas basadas en alcohol sólo son capaces de desarrollar potencias menores que las que emplean petróleo.

 

-ENERGÍA SOLAR

 

La energía solar es, probablemente, la más conocida de las energías alternativas a nivel del público en general. La investigación sobre esta fuente de energía fue de las primeras en empezar, y debido a ello existe una gran diversidad de sistemas de aprovechamiento de la misma.

 

 El principal problema que plantea este tipo de energía es, evidentemente, el Sol. Para que las instalaciones sean rentables, es necesario disponer de una zona en la que el Sol ilumine durante la mayor parte del año. Esto hace impracticable el uso de energía solar en los países nórdicos como Suecia o Noruega. En cambio, en España, y sobre todo en la zona sur, puede aprovecharse con gran éxito.

 

-ENERGÍA FOTOVOLTAICA

 

Como su propio nombre indica, este sistema se encarga de convertir la luz del Sol («foto») en energía eléctrica («voltaica»). El nombre se emplea, específicamente, para denominar al sistema que hace esta conversión por medios puramente electrónicos. El componente principal de todos los sistemas de energía fotovoltaica es la célula solar de silicio.

 

 Para la construcción de cada célula se parte de arena común, que posee un contenido muy elevado de dióxido de silicio (Si O₂). En primer lugar se extrae el dióxido de silicio y se separa en sus dos componentes, obteniendo una barra de silicio amorfo (sin estructura cristalina) y que se encuentra altamente contaminado con pequeñas cantidades de otros elementos. Por un proceso de calentamiento con microondas a muy altas temperaturas se transforma la barra en un cilindro de silicio monocristalino que, como su propio nombre indica, tiene una estructura de cristal único.

 

 El número de electrones de la capa exterior del átomo del silicio (llamados electrones de valencia) es cuatro. Cada uno de estos electrones es compartido con otro átomo de silicio mediante un enlace covalente. Estas uniones forman una red cristalina altamente estable y con cualidades físicas de aislante eléctrico.

 

 Este proceso de calentamiento sirve, además, para eliminar las impurezas existentes en el material. Estas impurezas (átomos de otros elementos químicos) hacen que el bloque sea inutilizable si se encuentran en proporciones de una entre un millón e incluso menores. Una vez purificado, el cilindro se corta en láminas muy finas denominadas obleas, con un espesor de una décima de milímetro.

 

 A continuación cada oblea es sometida a un complicado proceso de fotograbado. En este proceso se marcan sobre la lámina varios cientos de celdillas. Cada una de estas celdas se divide en dos partes, una positiva y otra negativa. En la parte positiva se introduce, pero esta vez a propósito, un número muy pequeño de impurezas compuestas de átomos que tienen tres electrones de valencia. Al formarse la red cristalina, la ausencia de un cuarto electrón provoca la falta de un enlace. Esto en términos electrónicos se denomina hueco y se puede considerar como una carga positiva libre en el material, que le da cierta capacidad conductora.

 

 En la zona negativa se realiza un proceso similar, pero las impurezas son átomos de cinco electrones de valencia. En el cristal queda, por tanto, un electrón sobrante que constituye una carga negativa libre. El dispositivo formado por ambas partes, positiva y negativa, constituye un diodo. Normalmente los diodos se emplean para rectificar la corriente, ya que la dejan pasar sólo en un sentido. Pero si se diseñan adecuadamente, los diodos poseen otra propiedad: al iluminar el material semiconductor, la energía luminosa recibida hace que un determinado número de electrones se desprendan de sus respectivos átomos y circulen libremente por el material. Además, en la unión entre las zonas positiva y negativa existe una diferencia de potencial de entre 0,5 y 0,6 voltios. Ambos efectos unidos provocan que, al ser iluminada, la célula se comporte como una batería capaz de dar, en condiciones óptimas de iluminación, una tensión de 0,5 voltios y una corriente de 28 miliamperios por centímetro cuadrado iluminado.

 

 Cada oblea se compone de cientos de diodos de dicho tipo, y cada panel solar se compone de varios cientos de diodos. Interconectándolos en serie y paralelo, se obtienen tensiones de varios voltios y corrientes del orden de amperios, suficientes para ser usadas eficazmente.

 

 El sistema se suele complementar con un dispositivo de control y unas baterías recargables que permiten almacenar la energía para emplearla cuando sea necesaria, pero no exista luz, como por ejemplo, de noche. Los modelos más perfeccionados disponen además de motores que se encargan de girar los paneles de forma que apunten siempre hacia el Sol. De este modo se consigue que reciban siempre el máximo de luz posible y den el máximo rendimiento.

 

-Ventajas del sistema fotovoltaico

 

Esta tecnología ha sido muy estudiada y presenta la ventaja de que, en su versión más sencilla, no posee partes móviles o propensas a romperse. Estos factores la hacen ideal para los lugares poco accesibles o en los que no exista personal constantemente. Como ejemplos pueden indicarse los faros marinos y los puestos automáticos de socorro de algunas autopistas. En ambos casos las células solares fotovoltaicas evitan el tendido de costosos cables de alimentación.

 

 Los sistemas basados en paneles fotovoltaicos pueden crecer de forma modular con modificaciones muy sencillas a la estación existente previamente. De este modo pueden pasar de un solo panel para uno de los puestos mencionados anteriormente, a varios cientos para fábricas y otras instalaciones a gran escala.

 

-Inconvenientes de dicho sistema

 

Como desventajas principales del sistema se pueden señalar dos. En primer lugar, aunque el silicio es barato -es el constituyente principal de la arena de todas las playas- el proceso de creación de las obleas finales es muy complejo y caro. Los precios de obtención en fábrica dan uncoste aproximado de 8000 pesetas por kilo, excesivamente elevado para aplicaciones industriales. Por otra parte el rendimiento obtenido de la luz solar no es muy elevado si se le compara con el terreno que ocupa; aproximadamente se produce energía eléctrica por un valor de un 13 % de la energía solar recibida.

 

 En la actualidad se hallan en estudio diversos sistemas que posean un coste de fabricación más barato, como los que emplean silicio amorfo sin estructura cristalina única, que evitan la costosa fase de cristalización. Pero por los rendimientos obtenidos no superan a las células convencionales.

 

-ENERGÍA POR COLECTOR SOLAR

 

Las ondas electromagnéticas provenientes del Sol son absorbidas por todas las superficies expuestas a él. Esta energía que reciben los cuerpos se convierte en luz en el caso de las células fotovoltaicas, se emplea en la descomposición de compuestos químicos, como en el caso de la fotosíntesis, o en la mayoría de los casos, se transforma en calor.

 

 Los sistemas de colector solar aprovechan este calor y lo emplean en el calentamiento de un líquido. Se pueden dividir en sistemas sin concentración y sistemas con concentración. En los sistemas con concentración la luz solar se concentra por medio de lentes o espejos sobre la zona a calentar, lo que permite obtener rendimientos muy elevados. En los sistemas sin concentración, en cambio, la zona a calentar se expone directamente al Sol y sin elementos auxiliares, lo que se traduce en un rendimiento inferior, pero también en una mayor facilidad de construcción y menos posibilidades de fallos técnicos.

 

 Los sistemas sin concentración son:

 

-el colector solar plano convencional,

 

-el colector solar de vacío.

 

Los sistemas con concentración son:

 

-Colectores solares de concentración de