Conceptos Esenciales de Energías: Nuclear, Hidráulica, Solar y Eólica
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Energía Nuclear
La energía nuclear es aquella que se libera como consecuencia de las reacciones que se producen en algunos núcleos atómicos y que se denominan «reacciones nucleares». Su principio fundamental se expresa en la ecuación de Einstein: E=m·c2.
Fisión Nuclear
La fisión nuclear consiste en romper el núcleo de un átomo de uranio (enriquecido al 3%) o de plutonio. Para ello, se lanza un neutrón sobre el átomo, lo que libera tres neutrones y una gran cantidad de calor.
Reactor Nuclear
Un reactor nuclear es una instalación capaz de iniciar, mantener y controlar las reacciones nucleares de fisión que se producen en su núcleo.
Reactores Lentos
Los reactores lentos son aquellos que disponen de un moderador y son más controlables.
Reactores Rápidos
Los reactores rápidos no disponen de moderador y generan una gran cantidad de radiación.
Fusión Nuclear
La fusión nuclear consiste en la unión de dos núcleos ligeros para formar un núcleo nuevo más pesado, liberando una gran cantidad de energía.
Para lograr la fusión nuclear, se deben superar varios desafíos:
- Calentar el gas a temperaturas extremadamente elevadas.
- Disponer de un recipiente que pueda soportar esas altísimas temperaturas el tiempo suficiente para que se produzca la fusión y se libere la energía.
- Extraer la energía liberada y transformarla en electricidad.
- Desarrollar métodos eficaces para contener el plasma.
Energía Hidráulica
La energía hidráulica es la energía del agua cuando se mueve a través de un cauce o cuando se encuentra embalsada a cierta altura. Toda central hidroeléctrica transforma la energía potencial del agua acumulada en el embalse en energía eléctrica a través del alternador.
El proceso de transformación energética en una central hidroeléctrica sigue esta secuencia:
- Energía potencial (agua embalsada en el embalse)
- Energía cinética del agua (en las tuberías)
- Energía cinética de rotación (en la turbina)
- Energía eléctrica (generada por el alternador)
Energía Solar
La energía solar proviene del Sol, la principal fuente de energía de la Tierra. A través de las reacciones nucleares que se originan en su interior, una gran parte de esta energía llega a la Tierra en forma de ondas electromagnéticas. La cantidad de calor transferido puede expresarse como Q=K·t·S·l.
Los colectores solares realizan la conversión de energía solar en energía calorífica. Este proceso se basa en el principio de que cualquier cuerpo expuesto al sol absorbe parte de los rayos solares que inciden sobre él.
Existen colectores para diferentes rangos de temperatura:
- Hasta 35 ºC
- Hasta 60 ºC
- Hasta 120 ºC
Además, la energía solar tiene un aprovechamiento pasivo en aplicaciones como los invernaderos y las desalinizadoras de agua marina.
Energía Eólica
La energía eólica es la energía que se obtiene a partir del aprovechamiento de la energía cinética del viento. Se clasifican principalmente en dos tipos de aeroturbinas:
Aeroturbinas de Eje Horizontal
Son las más utilizadas y tienen un eje paralelo a la dirección del viento. Se dividen en dos categorías:
Potencia Baja
- Número de aspas alto.
- Se usan en el medio rural para bombear agua y como suministro complementario de electricidad para viviendas.
- Hasta 50 kW de potencia.
- Arrancan con vientos de 2 m/s.
Potencia Alta
- Más de 50 kW de potencia.
- Suelen tener dos o tres palas de superficie aerodinámica.
- Arrancan con vientos de 5 m/s.
- Su rendimiento aumenta a medida que la velocidad del viento se incrementa.
Aeroturbinas de Eje Vertical
Tienen un desarrollo tecnológico menos avanzado que las de eje horizontal, pero su futuro es prometedor porque no requieren dispositivos de orientación. Se distinguen dos tipos principales:
Aeroturbina Darrieus
Está constituida por dos palas de perfil biconvexo unidas entre sí, produciendo el giro del eje al que están conectadas.
Aeroturbina Savonius
Está compuesta por dos semicilindros iguales.