Energías del Futuro

Fusión Fría

A diferencia de la fusión ordinaria, ya estudiada con anterioridad, se cree que la fusión fría se podría producir a temperatura ambiente y no produciría ningún residuo peligroso para el medio ambiente. El funcionamiento sería el siguiente: se cree que están libres en el electrolito. De esta manera, al irse acumulando el deuterio, iría aumentando su densidad a medida que se incorporan más átomos. Si esta densidad superase un valor crítico, sus núcleos se unirían por fusión. La unión de dos núcleos de deuterio formaría otro núcleo más grande: un núcleo de helio. Si este núcleo de helio es inestable, se romperá y liberará energía.

Pila de Hidrógeno o Pila de Combustible

Se trata de una central eléctrica en pequeño. Para ello, se hace reaccionar químicamente hidrógeno y oxígeno, obteniéndose electricidad y, como residuos, una reducida cantidad de energía calorífica y vapor de agua. La pila de hidrógeno tiene la forma de un sándwich. Entre los electrodos se encuentra un electrolito que deja pasar los átomos o iones positivos de hidrógeno, que se unen al oxígeno y generan una diferencia de potencial o voltaje entre los electrodos, así como vapor de agua. La tensión que genera cada pila es muy pequeña. Por ello, lo que se hace es colocar muchas en serie.

Generación, Transporte y Distribución de Electricidad

El sistema eléctrico de cualquier país está integrado por tres elementos principales:

A. Producción o Generación de Electricidad

La legislación española obliga a las grandes productoras a comprar la energía eléctrica a pequeños productores, especialmente cuando esta energía sea renovable. El precio del kWh vendido dependerá del tipo de energía renovable empleado.

B. Transporte

Para transportar la corriente y perder muy poca energía en el camino, es necesario elevar su voltaje (diferencia de potencial eléctrico) por medio de transformadores. Se denominan redes primarias a los conjuntos de cables que unen las estaciones transformadoras. Su tensión es de 420 kV.

C. Distribución

A los conjuntos de cables que unen las subestaciones de transformación con las acometidas de los edificios se les denomina redes secundarias. A lo largo de la red secundaria encontramos:

• Los centros de transformación, que se encuentran en las afueras de las poblaciones y reducen el voltaje de 132 kV a 20 kV.
• Las casetas de transformación, situadas dentro de la localidad y que convierten la tensión de 20 kV a 220 V, 380 V.

Instalación de Transformación de Energía: Calentador

El proceso de modelización de un calentador de gas natural podría constar de tres pasos:

A. Determinación del Rendimiento de la Instalación

Para averiguar el rendimiento, controlaremos el consumo de energía para calentar una cantidad determinada de agua a una cierta temperatura. (1) Anotamos la lectura del contador de gas natural, (2) Se pone el calentador en marcha y se calientan unos 500 litros de agua, (3) Con un termómetro se averigua la temperatura del agua fría y del agua caliente. A partir de estos datos, se puede calcular el rendimiento.

B. Análisis del Funcionamiento

Lo que realmente interesa analizar es la parte correspondiente al intercambiador de calor. Es decir, ¿cómo se transmite el calor de la combustión del gas natural al agua que pasa por el interior de los tubos en zigzag?

C. Modelización de la Instalación

Consiste en crear un modelo real o teórico altamente optimizado de la instalación. Para que el calentador tenga un rendimiento del 100%, el aire que sale por la chimenea debería estar a temperatura ambiente, con lo que todo el calor producido sería absorbido por el agua.

Energías Alternativas en la Vivienda y Apoyo a la Industria

De todas las energías alternativas estudiadas, la eólica y la solar son las más idóneas para usarse en viviendas, alojamientos turísticos y como apoyo a la industria. En las regiones de Levante, Andalucía, Baleares y Canarias, con muchas horas de sol al año, la energía solar puede constituir la energía principal y la eólica un apoyo en horas nocturnas o días no soleados. Puede ser idóneo para casas rurales aisladas de núcleos urbanos.

A. Necesidades Energéticas Mínimas en una Vivienda

Las viviendas que empleen exclusivamente energías alternativas y no vayan a vender parte de la energía sobrante deben hacer un estudio previo de las necesidades energéticas mínimas. Se ha de tener en cuenta que:

1. Todos los receptores que consuman bastante deberán ser de eficiencia energética máxima (tipo A o B).
2. Los receptores que más consumen (lavadora, plancha, lavavajillas, etc.) habrá que ponerlos en marcha en el momento que más interese. Así se evita consumir energía de las baterías.
3. La energía eléctrica que no se vaya a consumir en el momento se puede almacenar en baterías o emplearla para calentar agua sanitaria.

B. Diseño de la Instalación de una Vivienda

En las condiciones más desfavorables, la potencia máxima exigida es de 675 W. En la práctica, siempre se toman valores más pequeños, gastando energía de las baterías. La instalación puede constar de: 6 paneles solares, 1 aerogenerador, 2 reguladores de tensión, 4 baterías y 1 inversor.

C. Diseño de una Instalación de Apoyo a la Industria

Para calentar agua para usos industriales existen dos sistemas:

1. Sistema directo (efecto termosifón): Parte del agua fría que entra en el depósito es absorbida hacia el colector o captador. El vaso de expansión evita que un aumento de la presión pueda causar averías en la instalación. Este sistema tiene el inconveniente de que la cal se irá depositando en el colector.
2. Sistema indirecto (con bombeo): Dispone de un intercambiador de calor, de manera que el líquido que pasa por el captador o colector cede todo su calor en el acumulador. En ambos casos, si el acumulador está frío porque no hay sol, el termostato pondrá en marcha la resistencia eléctrica y calentará el agua.

Coste Energético en la Vivienda y en un Centro Docente

B. Fuentes de Energía en la Vivienda y en el Centro Docente

Las energías normalmente empleadas en la vivienda y centros docentes son:

• Electricidad:
  • Calor (calefacción, plancha, horno, etc.)
  • Alumbrado
  • Motores
• Propano (Cocina + calefacción + calentador)
• Butano (quemadores cocina + calentador)
• Gas natural (cocina + calefacción + calentador)
• Gasóleo C (calefacción)

C. Deducción de los Precios de cada una de las Energías

(1) Precio del kWh de electricidad consumida: El precio medio de cada kWh será igual al importe de la factura dividido por el número de kWh gastados.

(2) Precio del kWh de propano consumido: Mediante una regla de tres podemos deducir cuántos kilogramos de propano es necesario quemar para obtener una energía de 1 kWh.

(3) Precio del kWh de butano consumido: Para reducir el precio del m³ de gas natural, dividimos el precio total de la factura entre el número de m³ consumidos.

Precio del kWh de gasóleo C (calefacción) consumido: Mediante una regla de tres podemos determinar cuántos kg de gasóleo necesitamos quemar para obtener una energía de 1 kWh.