Producción y Aplicaciones de Energías Renovables: Biocombustibles, Hidrógeno, Geotermia, Nuclear y Biomasa

Biocombustibles

Fases de Producción del Bioetanol

El proceso de producción del bioetanol se compone de las siguientes fases:

1. Molienda
2. Licuefacción
3. Sacarificación
4. Fermentación
5. Destilación
6. Deshidratación

Avances en Biocombustibles Económicos, Renovables y Sostenibles

Se han logrado avances significativos en el campo de los biocombustibles, entre los que destacan:

• Disminución de medidas contaminantes y diseño de motores más eficientes.
• Empleo de combustibles alternativos obtenidos de energías renovables para reducir la dependencia del petróleo.
• Generación de empleo a largo plazo.

Ventajas, Inconvenientes y Costes Asociados al Uso de Bioetanol

Ventajas:

• El sector del transporte es el mayor consumidor de energía en España, con una dependencia del petróleo del 98%.
• Reducción de la dependencia energética.
• Contribución a la lucha contra el cambio climático.

Inconvenientes:

• Incertidumbre sobre su producción y el cumplimiento de las normativas.
• Posible deforestación de bosques vírgenes para la instalación de plantas de producción, lo que contradice su carácter de energía verde.

Costes: Un factor a considerar en los costes asociados al uso de bioetanol es la inversión inicial en infraestructura y tecnología.

Situación Actual y Expectativas de Futuro de los Biocombustibles a Nivel Nacional y Europeo

Se espera un crecimiento continuo de esta energía renovable, con una progresiva implantación en diversos ámbitos como la aeronáutica, el transporte marítimo y terrestre, con el objetivo principal de reemplazar los combustibles fósiles.

Parámetros Útiles para Comprender la Combustión en Motores Diésel

• Densidad
• Transparencia
• Color
• Presencia de azufre
• Índice de cetano
• Viscosidad
• Punto de inflamación
• Punto de obstrucción al filtro en frío
• Porcentaje residual de carbono
• Presencia de agua

Hidrógeno

Formas de Producir Hidrógeno

• Gasificación de biomasa: Proceso termoquímico que convierte la biomasa en un gas rico en hidrógeno.
• Electrólisis del agua: Descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno mediante electricidad.
• Reformado de gas natural: Proceso que utiliza vapor de agua a alta temperatura para extraer hidrógeno del gas natural.
• Energía termosolar: Concentración de la energía solar para generar el calor necesario para la producción de hidrógeno.

Formas de Almacenamiento del Hidrógeno

• Tanques de hidrógeno en forma gaseosa: Similar al almacenamiento del gas butano en bombonas.
• Depósitos criogénicos: Almacenamiento a muy baja temperatura (-253 °C) en bombonas especiales, transportadas en camiones refrigerados.
• Hidruros metálicos: Almacenamiento en forma sólida mediante la absorción del hidrógeno en ciertos metales.

Aplicaciones del Hidrógeno

• Aplicaciones portátiles: Alimentación de dispositivos electrónicos como móviles y ordenadores portátiles.
• Aplicaciones estacionarias: Plantas de producción de energía eléctrica de diferentes potencias (desde 2 kW hasta 100 MW) con pilas de hidrógeno. Las pilas que producen calor pueden utilizarlo para otros procesos, como la electrólisis del agua. Las que no generan mucho calor tienen un rápido tiempo de reacción.
• Transporte: Vehículos propulsados por hidrógeno.

Geotermia

Objetivo Principal de los Captadores Horizontales Soterrados

Su objetivo principal es servir de foco frío para bombas de calor geotérmicas.

Ventajas Actuales y Futuras de la Geotermia

Actualmente, la geotermia ofrece una fuente de energía limpia y constante, con una baja huella de carbono. En el futuro, su capacidad de generación estable la convertirá en una opción atractiva para respaldar la red eléctrica.

Captación Geotérmica y Tipos de Captadores

La captación geotérmica se basa en los sistemas de captación de energía geotérmica de muy baja entalpía, principalmente mediante bombas de calor geotérmicas. Dos tipos de captadores son:

• Sondas geotérmicas verticales
• Cimentaciones geotérmicas

Definición y Orígenes de la Energía Geotérmica

La energía geotérmica es una fuente de energía renovable que aprovecha el calor proveniente del interior de la Tierra. Algunos posibles orígenes de este calor interno son el calor primigenio (calor residual de la formación del planeta) y la cristalización del núcleo.

Nuclear

Diferencia entre Fusión y Fisión

La fisión nuclear es la separación de un núcleo pesado en núcleos más pequeños, mientras que la fusión nuclear es la combinación de núcleos ligeros para crear uno más grande y pesado.

Tipos de Reactores Nucleares

• Reactores Tradicionales: RBMK, GCR
• Reactores moderados por agua ligera: LWR, PWR, VVER
• Reactores avanzados: AP1000, EPR, PHWR
• Reactores rápidos: FBR

Desechos Nucleares Peligrosos para el Medio Ambiente

1. Combustible nuclear gastado: Ubicado en el propio reactor.
2. Relaves: Partículas arrastradas y mezcladas con agua y barro en minas de uranio.
3. Isótopos radiactivos peligrosos: Estroncio 90, Yodo 131 y Cesio 137.
4. Otros materiales radiactivos y carcinógenos de alta peligrosidad.

Componentes de una Central Nuclear de Fisión

1. Suministro de agua
2. Bomba de agua
3. Torre de enfriamiento
4. Reactor nuclear
5. Convertidor
6. Turbina
7. Generador
8. Transformador
9. Edificios administrativos

Barreras de Seguridad en una Central Nuclear

• Autoridades reguladoras
• Legislación, normas y procedimientos
• Sistemas pasivos
• Sistemas activos
• Tercera barrera
• Barrera técnica
• Salvaguardias técnicas

Biomasa

Categorías Principales de Biomasa Según su Origen

• Biomasa natural: Proviene de plantas, árboles y cultivos. Incluye residuos forestales, cultivos energéticos, residuos agrícolas y residuos de la industria de la madera.
• Biomasa residual: Desechos de actividades humanas, como residuos urbanos, desechos de la industria alimentaria, estiércol animal y lodos de depuradoras.

Formas Habituales de Aprovechamiento de la Biomasa

• Energía térmica: Ejemplo: Fuego de leña.
• Energía mecánica: Ejemplo: Motores de combustión interna.
• Energía eléctrica: Ejemplo: Generador eléctrico.

Etapas de la Gestión Integral de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU)

1. Prerrecogida
2. Recogida
3. Transporte
4. Transformación

Procesos de Transformación, Valorización Energética y Eliminación de RSU

• Compostaje: Degradación de la materia orgánica por hongos y bacterias.
• Biometanización: Fermentación anaeróbica para la obtención de biogás.
• Gasificación: Transformación de la materia orgánica en un gas combustible con bajo impacto ambiental, útil para la generación de electricidad.
• Hidrogenación: Transformación de la celulosa presente en los RSU en combustibles.