4.- GENERACIÓN DE LA ELECTRICIDAD.
4.1.- Sistemas de generación
La generación de electricidad es el proceso de transformar otras formas de energía (como la energía cinética del viento o la energía química de los combustibles fósiles) en energía eléctrica, que se distribuye a través de una red para su uso en hogares, industrias y otros ámbitos.
4.2.- Energías Renovables y No Renovables.
Las fuentes de energía se clasifican según su capacidad de regeneración en la naturaleza:
4.2.1.- Energías Renovables.
Son recursos que la naturaleza proporciona de manera virtualmente inagotable y se regeneran a una velocidad mucho mayor a la de su consumo.
☀️ | Energía Solar: Proveniente del Sol.
· Fotovoltaica: Los paneles solares (hechos principalmente de silicio) convierten la luz solar directamente en electricidad. Sus principales consecuencias medioambientales es la ocupación de grandes extensiones de suelo (alterando los ecosistemas locales).
· Termosolar: Concentran el calor del sol usando espejos para calentar fluidos, generando vapor que mueve unas turbinas para producir electricidad. Su principal consecuencia medioambiental es el uso excesivo para la refrigeración y la limpieza de los propios espejos.
🌬️ | Energía Eólica: Proveniente de las corrientes de aire.
· Terrestre: La fuerza del viento mueve las palas de los aerogeneradores que están conectados a un generador eléctrico. Sus principales consecuencias medioambientales son el impacto visual y acústico, la colisión de fauna aérea y la degradación del paisaje.
· Marina: Al igual que el punto anterior, sin embargo están instaladas en el mar o cerca de la costa, donde el viento es más fuerte y constante. Sus principales consecuencias medioambientales son el impacto visual y acústico (reducido), un alto riesgo para la vida marina (construcción de cableado submarino), cambio de rutas de aves marinas, e interferir con la pesca y el transporte marítimo.
💧 | Energía Hidráulica: Proveniente de las corrientes del agua.
· Grandes presas: El agua de un río se embalsa para crear un salto de altura, y su caída controlada mueve una turbina. Sus principales consecuencias medioambientales son la alteración completa del ecosistema fluvial, afectando a la migración de peces y la liberación temporal de metano por la descomposición de materia orgánica.
· Pequeñas presas: Aprovecha pequeños caudales sin necesidad de grandes presas. Su principal consecuencia medioambiental es mínima, pues se limita a la alteración local del caudal.
♨️ | Energía Geotérmica: Proveniente del calor.
· Eléctrica: Se utiliza el calor interno de la Tierra (vapor o agua caliente de depósitos subterráneos para mover una turbina. Sus principales consecuencias medioambientales son la liberación de pequeñas cantidades de gases no condensables como el CO2 o la contaminación de acuíferos.
· Térmica: Se utiliza el calor directo para calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria. Tiene un mínimo impacto y es muy eficiente energéticamente.
4.2.2.- Energías No Renovables.
Son recursos que se consumen mucho más rápido de lo que se regeneran (millones de años). Su característica común es la liberación de contaminantes durante la combustión o el proceso de fisión.
🔥 | Combustibles fósiles: Proveniente del Carbón, Petróleo y Gas Natural.
· Carbón: Es la fuente más contaminante, emitiendo gran cantidad de CO2 a la atmosfera. Sus principales consecuencias medioambientales son la degradación del suelo y el agua por la minería
· Petróleo: Se refina para obtener combustible y generar electricidad. Sus principales consecuencias medioambientales son el derrame en los mares y océanos, causando daños en la vida marina y costera.
· Gas Natural: Es el fósil menos contaminante en la combustión, pero libera metano (un GEI muy potente) en las fugas de extracción y transporte. Afecta a los ecosistemas locales por las actividades de extracción.
⚛️ | Energía nuclear, Proveniente del Uranio.
· Se bombardea el núcleo de átomos de Uranio para provocar una reacción en cadena (fisión), liberando una enorme cantidad de calor que se utiliza para generar vapor y mover una turbina. Sus principales consecuencias medioambientales son la generación de residuos radiactivos de alta actividad, que deben ser almacenados y gestionados de forma segura durante cientos de miles de años. Además del riesgo de accidentes graves (Chernóbil o Fukushima) con liberación de material radiactivo que contamina permanentemente grandes zonas.
4.3.- Generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica.
4.3.1.- Sistema Americano.
Todo comienza en las plantas de generación (hidroeléctricas, termoeléctricas y nucleares) donde los generadores producen 60 kV a 100 kV de potencia eléctrica, para poder transmitir grandes cantidades de energía de forma eficiente.
La electricidad es enviadas a través de las torres de alta tensión, donde se mantiene los 60 kV para que la energía viaje una mayor distancia sin perdidas térmicas.
Al llegar a una subestación, un transformador reduce la tensión de 60 kV a 13.800 V para que se más segura a la hora de la distribución en áreas urbanas.
En las área urbanas, existen otros transformadores que reducen la tensión de 13.800 V a 120 V, un proceso importante, ya que la mayoría de los electrodomésticos y dispositivos funcionan a 120V.
Finalmente, la electricidad de 120 V es enviada a través de las líneas de bajas tensión para alimentar los dispositivos para alimentar el hogar.
Todo comienza en las plantas de generación (hidroeléctricas, termoeléctricas y nucleares) donde los generadores producen 10 kV a 25 kV de potencia eléctrica, para poder transmitir grandes cantidades de energía de forma eficiente.
Se aumenta la tensión a niveles de 220 kV a 400 kV para minimizar pérdidas.
El transformador reduce esa tensión a una media de 30 kV a 20 kV para la distribución regional.
En las área urbanas, existen otros transformadores que reducen la tensión de 20 kV a una tensión baja.
Finalmente, la electricidad llega al hogar a 240 V (corriente monofásica) o infraestructura industrial a 400 V (corriente trifásica).
4.4.- Infraestructura y estándares.
Los sistemas eléctricos difieren principalmente en el voltaje y la frecuencia de la Corriente Alterna (CA) suministrada, lo que afecta la compatibilidad de los electrodomésticos y el diseño de las redes.
- Sistema Americano: Su voltaje es más seguro para uso doméstico.
· Voltaje: 110 V - 120 V.
· Frecuencia: 60 Hz.
· Regiones: Continente Americano y algunos países asiáticos.
- Sistema Europeo: Permite usar cables de distribución más delgados.
· Voltaje: 220 V - 240 V.
· Frecuencia: 50 Hz.
· Regiones: Europa, África, Oceanía y gran parte de Asia.
Voltaje (V): Indica la fuerza o presión con la que se mueve la corriente. Un voltaje más alto (Europa) permite transmitir la misma cantidad de energía con menor corriente, lo que reduce las pérdidas por calor en los cables, pero puede ser más peligroso en caso de contacto.
Frecuencia (Hz): Es el número de veces que la corriente alterna cambia de dirección por segundo. 120V a 60 Hz significa que la onda eléctrica oscila 60 veces por segundo.