Impacto de la Energía Eólica y Solar en la Atmósfera

Energía Eólica

La energía eólica es la energía que se produce por el desplazamiento del viento, procedente de la energía solar. El sol calienta masas de aire que pierden densidad, creando una diferencia de presión. Esta masa de aire se desplaza para eliminar la diferencia de presión, produciendo el viento, que se explota mediante aerogeneradores.

Ventajas

• Energía limpia, autóctona e inagotable.
• Bajo coste de instalación.
• Usa tecnología con alto grado de desarrollo.
• Contribuye a reducir el consumo de energías no renovables y al desarrollo sostenible.

Inconvenientes

• No constituye una fuente de energía constante. La energía eléctrica producida durante flujos de viento fuertes es difícil de almacenar.
• Impacto ambiental local, que afecta a aves y paisaje.
• Produce ruido.
• Para aprovecharla al máximo, hay que montar muchos aerogeneradores en la misma zona, transformando el medio.
• Debe ubicarse en lugares donde el viento sople la mayor cantidad de días al año, continuamente y sin cambios.

Energía Solar

Es prácticamente ilimitada, por lo tanto, se considera renovable. Es una energía difícil de concentrar. Existen dos tipos de mecanismos de aprovechamiento:

Energía Solar Térmica

La luz solar se concentra y se emplea para conseguir calor y calentar fluidos. Algunas utilidades son:

• Conseguir electricidad (centrales termosolares).
• Hornos solares para fundir metales.
• Uso doméstico para tener agua caliente y calefacción.
• Arquitectura bioclimática.

Ventajas

• Energía autóctona, inagotable y limpia.
• Elevada calidad energética.
• Bajo impacto ambiental.

Desventajas

• Es cara.
• No es constante.
• Difícil de almacenar.

Energía Solar Fotovoltaica

Efecto por el cual la luz se transforma directamente en electricidad.

Problemas

• Elevado coste.
• Necesita grandes superficies de captación.
• Solo sirve para horas de sol.

Riesgos Climáticos

Temperatura

• Olas de frío: Suelen darse en invierno en latitudes medias y altas, a menudo debido a la gota fría.
• Olas de calor: Situaciones en las que un anticiclón y una borrasca se instalan por más tiempo de lo habitual en un lugar determinado, de forma que los vientos producidos por la diferencia de presión soplan desde una zona muy cálida hacia otra más húmeda.

Viento

A partir de 70 km/h, el viento es peligroso. Los de mayor intensidad son los que originan este riesgo.

Huracanes, Tifones y Ciclones

Distintos nombres del mismo fenómeno atmosférico, llamado ciclón tropical, que ocasiona fuertes vientos y lluvias torrenciales a finales de verano y principios de otoño. En su formación participan dos borrascas muy próximas: el aire caliente y húmedo de cada una asciende formando un torbellino y, a medida que se enfría, da origen a nubes que producen lluvias torrenciales. Ocupan un área de 80-500 km y se desplazan a una velocidad de 30-40 km/h. Comienzan a amainar cuando entran en tierra o alcanzan latitudes altas sobre aguas oceánicas más frías. Al final, queda una forma de borrasca llamada tormenta tropical. Los efectos son daños directos a la población, destrucción de construcciones y dispersión de tierra de labor, originando pérdida de suelo.

Tornados y Trombas de Agua

Un tornado es una borrasca de pequeña dimensión pero gran intensidad, que origina un remolino de viento, largo y estrecho, de extrema violencia, acompañado de truenos, relámpagos y, a veces, granizo. Su velocidad puede llegar a 500 km/h y suele ocurrir en primavera y otoño. Las trombas de agua son borrascas, pero más pequeñas que los tornados, que se originan sobre masas de agua cálida entre mayo y octubre.

Precipitaciones

Tormentas

Perturbaciones atmosféricas que pueden ir acompañadas de rayos, relámpagos y truenos, producidas por nubes de desarrollo vertical que dejan abundante lluvia y, a veces, granizo. Efectos perjudiciales:

• Inundaciones: Provocan la crecida de ríos.
• Incendios.
• Pérdida de cosechas: Perjudiciales cuando precipita granizo.
• Pérdida de suelo: Por efecto del golpe de las gotas y arrastre de la lluvia.
• Accidentes de tráfico.

Rayos

Tormentas con descargas eléctricas. Daños: incendios forestales, muerte de rebaños y muerte de personas.

Gota Fría

Embolsamiento de aire frío en capas superiores que, al descender, provoca la disminución de las temperaturas y abundantes precipitaciones, debido a la inestabilidad atmosférica.

Sistemas Convectivos

Grandes masas de nubes tormentosas que se originan por la confluencia de dos corrientes. El nivel de precipitación que provocan es enorme.

Inundaciones

Fuertes precipitaciones que provocan el aumento del caudal de los ríos, llegando a desbordarse y originando inundaciones. Daños: destrucción de cosechas, de construcciones, erosión del terreno, muerte de personas y animales, brechas en diques, riesgo de epidemias.

Sequías

Situación que se da en una región donde hay escasez de precipitaciones durante un gran periodo. Es una situación climatológica anormal. Causas:

• Topográficas: Barreras montañosas que desecan el aire húmedo.
• Climáticas.
• Influencia marina.
• Edáficas.
• Antrópicas.
• Atmosféricas.

Riesgos: disminución de la producción agrícola y ganadera, gran riesgo de incendios forestales, problemas de abastecimiento de agua.

Planificación del Riesgo Climático

Las medidas predictivas se basan en la observación de las variables meteorológicas. Los mecanismos preventivos y correctores se basan en dos tipos de medidas:

Medidas Estructurales

Orientadas a regularizar el caudal mediante la construcción de presas (laminación hidráulica: reduce el nivel máximo del caudal de la red fluvial, mediante embalses), además de canales y diques.

Medidas Funcionales

Ordenación del territorio y planes de emergencia de protección civil a partir de mapas de riesgo. Tres zonas de ocupación en las terrazas fluviales para prevenir el riesgo de inundación:

• Zona de servidumbre: Franja de 5 metros desde las márgenes del río.
• Zona de policía: Franja de 100 metros de ancho desde las márgenes del cauce del río.
• Zona inundable: Franja teórica que quedaría inundada por una crecida con un periodo de retorno de 500 años.

Impacto en la Atmósfera: Fuentes y Tipos de Contaminación

Según su origen, existen dos tipos de contaminación:

• Natural: Producida por la dinámica terrestre, biológica o geológica.
• Antrópica: Originada por la actividad humana (automóviles, procesos industriales, calefacciones domésticas).

Contaminación Física

• Térmica: Debida a la liberación directa de calor al medio. Grandes ciudades, próximas a centrales térmicas o nucleares, cambian la temperatura.
• Por radiaciones ionizantes: Tienen suficiente energía para provocar cambios en los átomos sobre los que incide. Proceden de actividades médicas y militares.
• Luminosa: Proveniente de farolas, sobre todo de noche.
• Por radiaciones electromagnéticas no ionizantes: Caso de tendidos de alta y media tensión, teléfonos móviles. Cefaleas.
• Acústica: Producida cuando las ondas acústicas resultan molestas para las personas (ruido). Principales fuentes: viviendas (electrodomésticos), medios de transporte, sitios de ocio, actividades industriales y construcciones públicas.

Contaminación Química Primaria

Aquella que llega a la atmósfera directamente desde las fuentes emisoras. Ocasionan más del 90% de la contaminación atmosférica. Tipos:

1. Monóxido de carbono (CO): Gas incoloro e inodoro. Contaminante más abundante y de más amplia distribución. Origen natural, la mayor parte es de tipo secundario, ya que procede de la oxidación del CH4. Otras fuentes son los océanos e incendios forestales. Origen antrópico: combustión de automóviles. Eliminación natural es pequeña, pero en el suelo, hongos edáficos oxidan el CO formando CO2. Efectos: El CO requiere concentraciones muy elevadas para afectar a plantas o microorganismos del suelo. Método de corrección: usar reactores de escape para completar el proceso de combustión (CO convertido en CO2).
2. Óxidos de nitrógeno (NOx): Tres tipos en la atmósfera:
   • Monóxido de dinitrógeno (N2O): Se emite de forma natural y no es tóxico.
   • Monóxido de nitrógeno (NO): Gas tóxico, inodoro e incoloro que proviene de fuentes naturales.
   • Dióxido de nitrógeno (NO2): Gas tóxico de color pardo rojizo y olor asfixiante, de origen antrópico.
   Origen natural: solo una tercera parte de los óxidos de nitrógeno tóxicos son de procedencia natural (actividad bacteriana, tormentas o actividad volcánica). Origen antrópico: combustión de carburantes fósiles y fabricación de fertilizantes y quema de biomasa. También se producen como contaminantes secundarios que forman el smog fotoquímico. Eliminación natural: es rápida, de 6-10 horas en verano y días de invierno. Efectos para el hombre: el NO2 puede afectar al sistema respiratorio. Métodos de corrección: difíciles, por ejemplo, bajando la temperatura de combustión o el oxígeno disponible.
3. Dióxido de azufre (SO2): Origen natural: oxidación del sulfuro de hidrógeno (descomposición de materia orgánica), actividad volcánica. Las industrias aportan una proporción muy pequeña. El ozono troposférico produce la eliminación del H2S. Origen antrópico: combustión de carbón mayoritariamente. También la quema de fuel y fundición de minerales. Eliminación natural: mediante el agua de lluvia, debido a su absorción por la vegetación o por un proceso de oxidación. Efectos: en ambientes húmedos se fotooxida hasta formar ácido sulfúrico, que forma el smog sulfuroso. Métodos de corrección: mediante la reducción del contenido de azufre en el carbón que se quema y la eliminación del SO2 antes de que pase a la atmósfera.
4. Hidrocarburos (CxHy): Complejo y amplio grupo de contaminantes orgánicos, tanto de origen natural como antrópico. Origen natural: putrefacción de materia orgánica, también los vegetales liberan hidrocarburos. Origen antrópico: transporte, refinerías y distribución de sus productos. Eliminación natural: se produce en la propia atmósfera, donde se oxida. Efectos: pueden contribuir a la formación de smog fotoquímico. Métodos de corrección para automóviles: complejos.
5. Partículas: Conjunto de pequeñas partículas sólidas y gotitas líquidas. Características: tamaño (0,1-10 µm), composición química muy variable, concentración según localización muy variable. Origen natural:
   • Océanos: mediante la rotura de burbujas de aire.
   • Suelo y desiertos: gran cantidad de polvo.
   • Erupciones volcánicas e incendios forestales.
   Origen antrópico: metales pesados procedentes de la industria y la combustión de carburantes. Eliminación natural: el 80% se elimina por deposición húmeda y por deposición en seco. Efectos: dañan las plantas. En seres humanos varía según el tipo. Métodos de corrección: captura antes de que entren en la atmósfera.

Contaminación Química Secundaria

La energía de la luz solar provoca en los contaminantes primarios reacciones que los transforman en más peligrosos. Ejemplos:

• Ozono: gas incoloro, azul en grandes cantidades, más denso que el aire, de olor penetrante y muy reactivo. El ozono troposférico es en parte de origen natural. Perjudicial para la salud y las plantas.
• Compuestos orgánicos volátiles: derivados de los hidrocarburos gaseosos por oxidación.
• Derivados de los NOx: contribuyen a la formación de ozono, smog y lluvia ácida.

Efectos de la Contaminación Atmosférica

Efectos Locales

1. Islas térmicas.
2. Smog: Mezcla de niebla con partículas de humo, formada en atmósferas muy húmedas y con aire parado. Según sus componentes:
   • Smog clásico: Cuando el carbón o petróleo contiene mucho azufre, origina dióxido de azufre que se oxida y, con el vapor de agua, produce ácido sulfúrico. Esto forma una atmósfera gris, corrosiva y muy peligrosa para el aparato respiratorio.
   • Smog fotoquímico: Se forma cuando los óxidos de nitrógeno de la atmósfera experimentan reacciones con los hidrocarburos. Forma una mezcla marrón-rojiza de ácido nítrico, ozono y aldehídos que irrita a animales y plantas.
3. Lluvia ácida: La lluvia no contaminada tiene un pH ácido (5,6 a 15 °C) debido a la concentración de CO2. Puede arrastrar iones hidrógeno, lo que provoca un pH inferior a 5,6. Ya esa precipitación es ácida y tiene efectos muy negativos. La acidez se debe a las emisiones antrópicas de SO2 y NOx, procedentes de centrales térmicas y vehículos motorizados. Estos compuestos interactúan con la luz solar, la humedad y oxidantes atmosféricos, formando contaminantes secundarios que precipitan en forma de lluvia ácida. Se transporta en el mismo continente y se frena en el océano. Efectos: