Nuestros combustibles son en su mayor parte hidrocarburos, compuestos químicos
que incluyen el hidrogeno y el carbono. Los hidrocarburos son combustibles de
alto valor energético, pero su combustión introduce una variedad de
contaminantes en la atmósfera.
Esto no solo resulta en smog y enfermedades respiratorias, sino que produce también grandes cantidades de dióxido de carbono que es un gas que atrapa el calor del Sol en la capa inferior de nuestra atmósfera, elevando las temperaturas globales.
A sabiendas de que casi todos nuestros combustibles no
son renovables y que la cantidad que
podemos sacar de la tierra es limitada, al agotarse o mucho mejor antes de
agotarse, tendremos que buscar nuevas fuentes de energía. En ese sentido,
hablaremos de otras formas de energías
alternativas del futuro inmediato, energía en la mayoría de los casos libre de
contaminación.
Desde tiempos remotos el hombre se ha visto en la necesidad de utilizar
los recursos que brinda la naturaleza
para producir energía y poder sobrevivir.
Hoy día somos dependientes del
carbón, el petróleo y el gas natural para satisfacer nuestras necesidades de
energía y al hacerlo le estamos haciendo un grave daño ecológico a nuestro planeta,
por eso es obligación de nosotros ,generar energía a través de recursos
naturales e ilimitados, que no emitan gases causantes del calentamiento global
y del efecto invernadero entre otros
efectos negativos, es un asunto que desvela a los gobiernos de todo el mundo, y
es El Hidrógeno el elemento químico que promete revolucionar el transporte, la
industria y hasta la vida hogareña.
La gravedad del efecto invernadero ha disparado la necesidad de buscar
combustibles alternativos al petróleo.
En un mundo donde un tercio de la población no tiene acceso a servicios
energéticos, y en el que los niveles de calentamiento global subieron
notablemente en los últimos años, el hidrógeno se impone como una alternativa
para generar energía limpia en reemplazo de los combustibles fósiles (carbón,
petróleo y gas natural) cuestionados por su efecto negativo sobre el medio
ambiente.
El jurista William Grove demostró
en 1839 que se podía generar corriente eléctrica a partir de una reacción
electroquímica entre hidrógeno y oxigeno. No podía imaginar Grove que 200 años
después científicos e investigadores en la materia seguirían utilizando la
esencia de su descubrimiento para convertir el hidrógeno en una fuente de
energía masiva que contrarreste e incluso llegue a poner fin a los efectos de
un uso y abuso de recursos energéticos tradicionales, como el petróleo o el
carbón, para mantener las exigencias energéticas de nuestras sociedades.
Dos siglos de estudios e investigaciones han
conseguido que se conozca la manera de comprimir y almacenar el elemento más
abundante del universo en una célula o pila de combustible, que genera la
energía necesaria para hacer funcionar prototipos de vehículos, autobuses de
transporte urbano e incluso plantas industriales o baterías de teléfonos
móviles con el único desecho de agua y calor. No obstante, la clave aún sin
descifrar se halla en conseguir el hidrógeno de una manera limpia, sin que
produzca una contaminación dañina para nuestro hábitat.
•
El
hidrógeno es un elemento en estado gaseoso en condiciones ambientales normales,
pero que es factible de almacenamiento, transporte y distribución, lo que
permite su aplicación a cualquier segmento de la demanda.
•
El
hidrógeno fue descubierto por el científico británico Henry Cavendish, en 1776,
quién informó de un experimento en el que había obtenido agua a partir de la
combinación de oxígeno e hidrógeno, con la ayuda de una chispa eléctrica. Como
estos elementos, no eran conocidos los denomino "aire sustentador de la
vida" y "aire inflamable" respectivamente. El químico francés
Antoine Lauren Lavoisier consiguió repetir con éxito el experimento en 1785 y
dio el nombre de oxígeno al "aire sustentador de la vida" y el de
hidrógeno al "aire inflamable".
•
El
hidrógeno es el elemento más ligero, más básico y más ubicuo del universo.
Cuando se utiliza como fuente de energía, se convierte en el combustible
eterno. Nunca se termina y, como no contiene un solo átomo de carbono, no emite
dióxido de carbono. El hidrógeno se encuentra repartido por todo el planeta: en
el agua, en los combustibles fósiles y en los seres vivos. Sin embargo,
raramente aparece en estado libre en la naturaleza, sino que tiene que ser
extraído de fuentes naturales.
•
El
hidrógeno es un elemento químico que contiene energía y que puede ser
almacenado en forma líquida o gaseosa. Es 14 veces más ligero que el aire,
incoloro, inodoro y no tóxico, ya que su único producto luego de la combustión
es agua.
El hidrógeno no es fuente primaria de energía, no es un combustible que
podamos extraer directamente de la tierra como el gas natural. La fuente más
común de hidrógeno es el agua. Se obtiene por la descomposición química del
agua en oxígeno e hidrógeno partir de la acción de una corriente eléctrica
(electrólisis) generada por fuentes de energía renovable (solar fotovoltaica,
eólica, etc.). Este proceso divide el agua, produciendo oxígeno puro e
hidrógeno
El hidrógeno obtenido puede ser comprimido y almacenado en celdas por
varios meses hasta que se lo necesite. El hidrógeno representa energía
almacenada, se puede quemar como cualquier combustible para producir calor,
impulsar un motor, o producir electricidad en una turbina.
Otra forma de producir hidrogeno es extrayéndolo de las cepas bacterianas. El
agente de selección permite identificar las cepas sin necesidad de secuenciar
el genoma de las bacterias o modificarlas genéticamente.
Con el uso del agente de selección, los inventores identificaron un gen
que inactiva el sistema de absorción de hidrogeno de las bacterias para que
ellas suelten todo el hidrogeno producido, este es capturado y utilizado como
un combustible cuyos subproductos son agua y calor.
Esta tecnología fue desarrollada por Paul Bishop, Telisa Loveless,
Jonathan Olson y José Bruno-Bárcena
BACTERIA QUE PRODUCE HIDRGENO
Hidrógeno y celdas combustibles
A pesar de tener disponibles una gran variedad de alternativas para
satisfacer nuestras necesidades de energía, la mayoría de nuestra energía la
obtenemos por medio de la combustión.
Aunque la energía renovable se está volviendo más económica, hay un problema técnico muy importante que debemos resolver antes de poder adoptar una economía basada en la energía renovable. La energía eólica y solar no está siempre disponible cuando las necesitamos. ¿Cómo podemos mantener las luces encendidas cuando el sol no brilla, o cuando el viento no sopla? No es posible almacenar la electricidad directamente.
Lo que necesitamos es una forma de energía que podamos almacenar y convertir fácil y rápidamente en electricidad. Por supuesto existen varias tecnologías para hacerlo, como las baterías, los volantes de inercia, y los ultra-condensadores, pero el hidrógeno está emergiendo como la manera más efectiva para almacenar la energía.
Situación
actual
Docenas de compañías y laboratorios investigadores en Norteamérica, Europa y Asia están desarrollando las celdas de combustible y los electrolizadores. Sin embargo, todavía no hay productos de celda de combustible listos para su venta “al detalle” a consumidores individuales.
Varios investigadores y empresas están desarrollando celdas de combustible que funcionarán utilizando combustibles fósiles en vez de hidrógeno electrolizado puro. Esta técnica tiene la ventaja de que estos combustibles siguen siendo baratos y disponibles en todas partes. A los precios actuales, es más económico producir el hidrógeno utilizando los combustibles fósiles que hacerlo por medio de la electrólisis. Sin embargo, los combustibles fósiles no serán baratos ni abundantes en el futuro. Además, el proceso de reformar estos combustibles para su uso en celdas de combustible no evita el problema de la emisión de dióxido de carbono en la atmósfera. El hidrógeno solar, en comparación, nos ofrece una solución energética que resuelve todos estos problemas
Cómo sería la vida si todos los vehículos obtuvieran de repente su
energía a partir de células de combustible basadas en el hidrógeno?
Distintos estudios sostienen que tal conversión mejoraría la calidad del
aire, la salud humana y el clima, sobre todo si se utilizara el viento en la
generación de la electricidad necesaria para extraer el hidrógeno del agua en
un proceso sin contaminación.
De forma semejante a cómo se bombea el gas en tanques, el hidrógeno se
bombearía en células de combustible que se basan en procesos químicos y no en
la combustión, para impulsar los vehículos. Cuando el hidrógeno fluye a través
de los compartimientos de la célula de combustible, reacciona con el oxígeno
para producir agua y energía.
Tal conversión podría evitar anualmente millones de casos de
enfermedades respiratorias y decenas de miles de casos de hospitalización.
La conversión de todos los vehículos actuales en vehículos alimentados
por células de combustible recargadas por el viento, podría hacerse a un costo
de combustible comparable con el de la gasolina, e incluso menor si se
consideran los efectos de la gasolina sobre la salud.
ELEMENTOS DE LA ECONOMIA DE
HIDROGENO
Si las celdas de combustible son tan maravillosas, ¿por qué todavía no
las vemos en cada casa y automóvil? El obstáculo mayor es el gran costo
inicial. Los sistemas de celda de combustible actualmente cuestan por lo menos
$5 000 US por kilovatio, y puede ser muy difícil encontrarlos a cualquier
precio. El costo tendrá que rebajarse hasta $1 500 US o menos para competir con
las otras tecnologías para la generación de energía eléctrica. En el futuro
ocurrirán cuatro cosas que van a hacer la energía de hidrógeno más atractiva
económicamente:
1-Avances técnicos en las celdas de combustible van a resultar en la producción de mayor potencia y a menor costo
2-La producción en gran escala va a reducir el costo por unidad, en comparación con los aumentos en el costo del petróleo, el hidrógeno se convertirá en una ganga.
3-El aumento de la atención respecto de la eficiencia energética, reducirá nuestro uso de energía por persona, haciendo más factible la adopción de tecnologías relativamente costosas, como las celdas de combustible.
4- El costo de mantenimiento es muy bajo. Los sistemas para la generación de hidrógeno son realmente muy sencillos y tienen pocos componentes móviles que se agotan.
LAS VENTAJAS DE UTILIZAR EL HIDRÓGENO COMO ENERGÍA SON:
No produce
contaminación ni consume recursos naturales: El hidrógeno se toma del agua y
luego se oxida y se devuelve al agua. No hay productos secundarios ni tóxicos
de ningún tipo que puedan producirse en este proceso.
-Seguridad:
Los sistemas de hidrógeno tienen una historia de seguridad muy impresionante.
En muchos casos, el hidrógeno es más seguro que el combustible que está siendo
reemplazado. Además de disiparse rápidamente en la atmósfera si se fuga, el
hidrógeno, en contraste con los otros combustibles, no es tóxico en absoluto.
-Alta
eficiencia: Las celdas de combustible convierten la energía química
directamente a electricidad con mayor eficiencia que ningún otro sistema de
energía.
Funcionamiento
silencioso: En funcionamiento normal, la celda de combustible es casi
absolutamente silenciosa.
Larga vida y poco mantenimiento: Aunque las celdas de combustible
todavía no han comprobado la extensión de su vida útil, probablemente tendrán
una vida significativamente más larga que las máquinas que reemplacen.
Modularidad: Se puede elaborar las celdas de combustible en cualquier
tamaño, tan pequeñas como para impulsar una carretilla de golf o tan grandes
como para generar energía para una comunidad entera..
LAS DESVENTAJAS DE UTILIZAR EL HIDRÓGENO COMO ENERGÍA SON:
Como no es un combustible primario entonces se incurre en un gasto para
su obtención.
Requiere de sistemas de almacenamiento costoso y aun poco desarrollado.
Elevado gasto de energía en la licuefacción del hidrógeno.
-Elevado precio del hidrógeno puro.
¿QUE SE ESTA HACIENDO EN REPÚBLICA DOMINICANA EN ESTE SENTIDO?.
Mucho antes
del inicio del proyecto Hércules, el Programa de Hidrógeno y Tecnología de
Celda de Combustible, del Instituto de Energía de la Universidad Autónoma de
Santo Domingo (UASD), en República Dominicana, propuso el sistema de energía de
hidrógeno obtenida a través de la energía solar, en su forma directa
(fotovoltaica) o de manera indirecta (hidroelectricidad, viento Ö) como una
alternativa idónea para el suministro permanente de energía sostenible.
•“En este
sistema, las fuentes de energía primaria y secundaria son renovables y
ambientalmente compatibles, dando por resultado un sistema de energía limpio y
permanente”, se plantea en un documento elaborado por el profesor Luis Mejía,
quien preside el Instituto.
•
Por otro
lado, la empresa Globasol, del grupo español Globalia, presenta el proyecto de construcción de una
planta generadora de 60.000 toneladas anuales de biodiesel en la República Dominicana,
que va a utilizar como materia
prima el aceite producido por el arbusto jatropha.
•
La “jatropha”
es una planta silvestre conocida como piñón de Leche, resistente a la sequía y
que produce semillas con alto contenido de aceite.
ENERGIA GEOTERMICA
La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de
la Tierra se debe a varios factores, entre los que caben destacar el gradiente
geotérmico, el calor radio génico, etc. Geotérmico viene del griego geo,
"Tierra", y thermos, "calor"; literalmente "calor de
la Tierra".
El aprovechamiento del calor proveniente del interior
de la Tierra, puede ser una solución a la crisis energética. Es una fuente
inagotables y de suministro constante. Los países con actividad volcánica son los
más privilegiados: Irlanda, Japón, Nueva Zelandia, y sobre todo Chile, donde se
ubica el 10% de los volcanes del mundo. Ello indica que la fuente de calor está
cerca de la superficie y es más fácilmente aprovechable
La energía geotérmica se produce desde el calor geotérmico en el
interior de la tierra que se formó desde la consolidación de polvo y el gas. En
el núcleo de la tierra, ubicado a 4,000 millas de profundidad, las temperaturas
pueden alcanzar 9,000°F.
El calor del núcleo calienta al manto que lo rodea. Si la temperatura
del manto llega a ser lo suficientemente alto, derretirá el manto, y vuelve en
magma. Porque magma es menos denso que la roca que lo rodea, y esta tiende
lentamente a moverse hacia la superficie de la tierra.
La mayoría del magma, restos, pero a veces toda va a la superficie,
donde es conocido como lava. Sin embargo, el magma que permanece calentará el
agua y roca. La lava, calienta el agua geotérmica, y esta viajará a la
superficie de la tierra, formando géiseres o resortes calientes. Sin embargo,
la mayoría de estas estará más adelante en la superficie, atrapado en rupturas
y roca porosa. Este recaudo natural de las rocas y agua caliente se llaman los
depósitos geotérmicos. Estos depósitos pueden usarse para producir energía
geotérmica.
TIPOS DE RECURSOS GEOTERMICOS
Los recursos alto grado se usan comúnmente para la
generación de electricidad, los recursos de grado bajo se usan en aplicaciones
de calentadores directos.
Los recursos hidrotérmicos requieren tres que
componentes básicos una fuente de calor (magma), una capa conductora del agua
freática que contiene agua, y un casquete impermeable para sellar la capa
conductora del agua freática.
La energía geotérmica se explota comúnmente perforando
en la capa conductora del agua freática, y extrayendo el vapor o la agua
caliente
TIPOS DE FUENTES GEOTÉRMICAS
Se obtiene energía geotérmica por extracción del calor
interno de la Tierra. En áreas de aguas termales muy calientes a poca
profundidad, se perfora por fracturas naturales de las rocas basales o dentro
de rocas sedimentarias. El agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente,
por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor (flashing).
El método a elegir depende del que en cada caso sea
económicamente rentable. Un ejemplo, en Inglaterra, fue el "Proyecto de
Piedras Calientes HDR" (sigla en inglés: HDR, Hot Dry Rocks), abandonado
después de comprobar su inviabilidad económica en 1989.
Los programas
HDR se están desarrollando en Australia,
Francia, Suiza, Alemania. Los recursos de magma (rocas fundidas) ofrecen
energía geotérmica de altísima temperatura, pero con la tecnología existente no
se pueden aprovechar económicamente esas fuentes.
En la mayoría de los casos la explotación debe hacerse
con dos pozos (o un número par de pozos), de modo que por uno se obtiene el
agua caliente y por otro se vuelve a re inyectar en el acuífero, tras haber
enfriado el caudal obtenido
LAS VENTAJAS DE ESTE SISTEMA:
Hay menos probabilidades de agotar el yacimiento
térmico, puesto que el agua re inyectada contiene todavía una importante
cantidad de energía térmica.
Tampoco se agota el agua del yacimiento, puesto que la
cantidad total se mantiene.
Las posibles sales o emisiones de gases disueltos en
el agua no se manifiestan al circular en circuito cerrado por las conducciones,
lo que evita contaminaciones
TIPOS DE YACIMIENTOS GEOTÉRMICOS SEGÚN LA TEMPERATURA DEL AGUA
Energía geotérmica de alta temperatura, existe en las
zonas activas de la corteza. Esta temperatura está comprendida entre 150 y
400 °C, se produce vapor en la superficie y mediante una turbina, genera
electricidad. Se requieren varios condiciones para que se dé la posibilidad de
existencia de un campo geotérmico: una capa superior compuesta por una
cobertura de rocas impermeables; un acuífero, o depósito, de permeabilidad
elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; suelo fracturado que permite una circulación
de fluidos por convección, y por lo tanto la trasferencia de calor de la fuente
a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3 y 15 km de
profundidad, a 500-600 °C. La explotación de un campo de estas
características se hace por medio de perforaciones según técnicas casi
idénticas a las de la extracción del petróleo. Energía geotérmica de
temperaturas medias, es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a
temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por
consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento
menor, y debe explotarse por medio de un fluido volátil. Estas fuentes permiten
explotar pequeñas centrales
eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede hacerse mediante sistemas
urbanos reparto de calor para su uso en calefacción y en refrigeración
(mediante máquinas de absorción)
Energía geotérmica de baja temperatura.
La energía
geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las
anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al
gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °CEnergía
geotérmica de muy baja temperatura, se considera cuando los fluidos se
calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta energía se
utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas.
Las
fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; si
se trata de producir electricidad con un rendimiento aceptable la temperatura
mínima está entre 120 y 180 °C, pero las fuentes de temperatura más baja
son muy apropiadas para los sistemas de calefacción urbana.
PLANTA GEOTÉRMICA DE NESJAVELLIR EN ISLANDIA.
VENTAJAS
Es una
fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.
Los
residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los
originados por el petróleo,
carbón...
Sistema de
gran ahorro, tanto económico como energético
Ausencia de
ruidos exteriores
Los
recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados
No está
sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios
nacionales o locales.
El área de
terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro
tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni
construcción de tanques de almacenamiento de combustibles
INCONVENIENTES
En ciertos casos emisión de ácido
sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes
cantidades no se percibe y es letal.
También la emisión de CO2, con aumento de efecto
invernadero; es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por
combustión.
Contaminación térmica.
Deterioro del paisaje.
No está disponible más que en determinados lugares.
Usos
Generación de electricidad
Aprovechamiento directo del calor
Calefacción y ACS
Refrigeración por absorción
LAS AREAS GEOLÓGICAS Y PAÍSES
PRODUCTORES
Las áreas geológicas de gran actividad tectónica son
las zonas de
subducción (donde la placa
oceánica de la tierra y la de la corteza colisionan y se monta una sobre la
otra). Estas regiones son las áreas que bordean el Océano Pacífico: la cordillera de Los
Andes (América del Sur), los volcanes de América
Central y México, la Cordillera
Cascade de USA y Canadá, la cordillera Aleutian de
Alaska, la Península de
Kamchatka en Rusia, Japón, las Filipinas, Indonesia y Nueva Zelanda.
Otra zona energética activa es donde las placas
tectónicas se están fragmentando (Islandia, los valles de África, la zona del
Atlántico medio y las Provincia de Cordilleras y bases de USA); y los lugares
llamados "puntos calientes", que son puntos fijos en la Tierra que
producen magma continuamente y forman manantiales y volcanes, como la cadena de
las Islas Hawaii.
Los países que actualmente están produciendo más
electricidad de las reservas geotérmicas son Estados Unidos, Canadá, Nueva
Zelanda, Italia, México, las Filipinas, Indonesia y Japón, pero la energía geotérmica
debiera producirse y utilizarse también en los países que presentan alta
actividad tectónica.
Países que utilizan la energía Geotérmica
Islandia, EEUU, Italia, Francia, Nueva Zelandia,
México, Nicaragua, Costa Rica, Rusia, Filipinas, Indonesia, Japón, Canadá
(Planta experimental) y Kenya
ESTUDIO FINANCIERO
La economía de la extracción geotérmica de energía es altamente
variables y amplias.
A primera vista pareciera que la energía geotérmica reúne todos los
requisitos necesarios: es inagotable y entrega un suministro continuado de una
energía absolutamente limpia. Su aprovechamiento es una realidad, ya que se han
logrado desarrollar tecnologías que hacen posible su utilización a un costo
razonable.
El proceso consiste en fracturar
rocas calientes del subsuelo, e inyectar agua para que circule entre ellas.
Posteriormente ésta se bombea a la superficie, donde pasa por un intercambiador
de calor con lo que se mueve una turbina que genera electricidad.
Alternativas
Cuando los pozos de petróleo comiencen a secarse y la economía global se
afecte por los cambios climáticos, no habrá alternativa. Todavía nos queda
tiempo para evitar dificultades ecológicas y económicas si promovemos la
energía limpia. Si tomamos las decisiones correctas hoy, nuestros hijos podrán
respirar aire más limpio y beber agua más pura de lo que podemos hoy... y al
final del día, ellos regresarán a sus casas iluminadas por energía limpia
producida por medio de las diferentes alternativas, entre ellas, el hidrógeno y la geotérmica. La decisión está
en nuestras manos.
La economía de la energía limpia proporcionaría varios
beneficios, incluyendo aire limpio e independencia energética en todo el mundo.
Sin embargo, faltan varias décadas para que un sistema energético basado en energía limpia pueda ser implementado en nuestras ciudades.
Aún resta mucho camino tecnológico por recorrer, pero es seguro que, conforme
las reservas mundiales de hidrocarburos
se sigan agotando y nuestra conciencia ambiental siga creciendo, una
alternativa energética deberá surgir. Esta es una, la decisión está en nuestras
manos.
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