CURSO “ENERGÍA Y COMBUSTIBLES”

ORGANIZADO POR EL FORO NUCLEAR

ENTRE EL 21 Y EL 29 DE NOVIEMBRE DE 2008

PARTICIPANTE: NURIA LÓPEZ VARELA

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PRINCIPALES CONCLUSIONES EXTRAÍDAS DE LAS PONENCIAS

EL HIDRÓGENO

Desventajas:

• El hidrógeno es un vector energético como la gasolina o la electricidad, no una

energía primaria.

• La energía requerida para su producción es mayor que la que se obtiene a

partir de él. Sólo del 20% al 25% de la energía utilizada para sintetizar hidrógeno a

partir de compuestos naturales puede recuperarse después, para su uso final en

células de combustible.

• Su producción es costosa y contaminante, no resultando viable por el

momento.

• Tiene una densidad de energía muy baja, un tercio de la del metano, por

ejemplo. Incluso cuando se le comprime hasta el estado líquido, un litro de hidrógeno

aún tiene 3,4 veces menos energía que un litro de gasolina.

• Una vez producido, presenta dificultades de almacenamiento, transporte y

distribución. Esto se debe a que es un gas sumamente ligero por lo que se su

almacenamiento y transporte requiere, o muy altas presiones, o muy bajas

temperaturas.

Ventajas:

• La energía obtenida a partir de él es una energía limpia.

• Reduce la dependencia energética del país que lo produce y permite

centralizar la contaminación proveniente del transporte.

Presente y futuro:

• El 96% de la energía primaria que se utiliza en la actualidad para la obtención

del hidrógeno procede de los combustibles fósiles, siendo por tanto necesario

capturar el CO2 liberado en el proceso. En un futuro se trataría de producir el

hidrógeno a partir de energías renovables o a partir de la energía nuclear de cuarta

generación.

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• Previsiblemente el futuro del hidrógeno estará asociado a las pilas de

combustible aunque quizás tenga que competir con algún biocombustible como el

bioetanol.

Finalmente: la economía del hidrógeno pasa por la economía de las

energías requeridas para su producción.

COMBUSTIBLES FÓSILES

CARBÓN

• Hasta el siglo XX el carbón, en sus distintas formas, ha sido prácticamente la única

fuente de energía. Se utilizaba para quemar (máquina de vapor) y producir calor.

Desde 1800 y hasta la 2ª guerra mundial el carbón ha sido imprescindible para la

obtención de coque para la producción del acero, y gas de alumbrado o “gas ciudad” a

través de la pirogenación (destilación) de la hulla.

• Por la magnitud de sus reservas evaluadas para unos 500 años, el carbón puede

constituir una solución económica de repuesto ante el agotamiento de las reservas de

petróleo y gas natural.

• El carbón fue el tercer combustible fósil más consumido en España en el 2007 (el

15 %), después del petróleo (el 49,8%) y del gas natural (el 22,1%) y el segundo en

cuanto a grado de autoabastecimiento.

PETRÓLEO

• A principios del siglo XX la petroleoquímica comienza lentamente a sustituir a la

carboquímica debido a las ventajas que presentaba el petróleo frente al carbón: mayor

facilidad de extracción, mejor combustión, menor emisión de cenizas durante la

combustión, menor emisión de CO2, mayor facilidad de síntesis de compuestos

químicos a partir de los compuestos obtenidos en el cracking, mayor potencia calorífica

(10.000 termias por tonelada de carbón) y menor precio de coste (por aquel entonces).

• Con el petróleo nuestra dependencia energética es muy grande. Nuestro país es

uno de los países con mayor dependencia de este combustible.

• Las oscilaciones de los precios del crudo, que dependen, no sólo de los márgenes

comerciales, sino también de la situación política, han marcado las crisis económicas

en los países de la OCDE durante el siglo XX .

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• En agosto el petróleo alcanzó el máximo histórico de los 150$. Con la crisis

económica mundial ha bajado a niveles de 55$.

• Sólo quedan reservas de petróleo para los próximos 40 años.

• En Europa, se importa petróleo Brent (del Mar del Norte) y petróleo de la Unión

Soviética, Libia, Méjico y Oriente próximo.

• El petróleo que consumimos en España se refina en 10 refinerías pertenecientes a

5 compañías, donde se trata el crudo para obtener sus componentes, alrededor de

unos 1000 diferentes mediante la destilación fraccionada. En estas instalaciones se

realiza también el craking, la reforma y la depuración de los componentes previamente

destilados.

• La eliminación del azufre es la asignatura pendiente de las petroleras.

• El principal reto que tienen los científicos del siglo XXI es encontrar fuentes

alternativas rentables al petróleo para reservar este producto para su utilización más

noble: la síntesis de productos químicos indispensables para el bienestar de la

humanidad. Actualmente sólo el 7% se utiliza para este fin. Un 23% es para uso

industrial, un 30% para calefacción y un 40% para el transporte.

GAS NATURAL

• Las dos técnicas que han hecho posible su gran comercialización actual han sido la

de los gasoductos, y la licuefacción que permite reducir el volumen del gas en 600

veces. Gracias a esta última, el gas natural puede ser transportado en estado líquido (a

160ºC bajo cero) en los barcos metaneros desde el país productor hasta las plantas de

regasificación del país receptor.

• España recibe gas natural a través del gasoducto procedente de Noruega y del

gaseoducto del Magreb. También importa gas natural de Argelia y Libia.

• El gas natural ocupa el tercer lugar en el mundo entre las fuentes de energía

primaria más utilizadas.

• Las ventajas medioambientales que aporta y su alta eficacia como energía

facilitarán que su consumo aumente durante los próximos años.

COMPROMISOS DE LA UNIÓN EUROPEA PARA LOS PRÓXIMOS AÑOS

• Fomento del uso del gas natural.

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• Introducción de Centrales de Ciclo Combinado que emplean la tradicional turbina de

vapor y una turbina de gas que aprovecha la energía de los gases de escape de la

combustión.

• Incremento de la Cogeneración (obtención simultánea de energía eléctrica y

térmica)

• Incentivos para el ahorro y la eficiencia energética.

COMBUSTIBLE NUCLEAR DE FISIÓN

• El potencial energético del uranio es muy elevado y la energía obtenida por unidad

de volumen de combustible es mucho mayor que el de los combustibles fósiles.

• Con los yacimientos actualmente en explotación, y al ritmo actual de consumo, las

reservas de uranio podrían durar unos 50 0 60 años. Si tenemos en cuenta los

yacimientos potenciales, las reservas podrían durar unos 100 años. Las nuevas

técnicas que se están desarrollando en la actualidad, encaminadas al mejor

aprovechamiento del combustible nuclear, podrían ampliar de forma importante este

plazo.

• La energía obtenida por unidad de volumen de combustible es mucho mayor en el

caso de los combustibles nucleares de fisión que en el de los combustibles fósiles.

• Los principales productores de uranio son los canadienses, los australianos y los

rusos. En España podría haber yacimientos en el oeste (zona granítica). La mina a

cielo abierto de Ciudad Rodrigo fue explotada durante 30 años.

• Para conseguir el uranio fisionable es necesaria primero la conversión del óxido

U3O8 en UF6 (hexafluoruro de uranio). Seguidamente se procede al enriquecimiento del

uranio (entre un 1 y un 5%), operación que se puede realizar por centrifugación o

difusión (menos extendida) y requiere un gasto importante de energía. Finalmente el

hexafluoruro de uranio se convierte en UO2.

• La última parte del proceso es la fabricación del combustible nuclear. En Francia

está la fábrica más grande del mundo de combustible nuclear.

• Actualmente, en la mayoría de las centrales nucleares, el tiempo de recarga

(sustitución de 1/3 del combustible) es de aproximadamente 18 mes.

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• Resulta muy costoso sustituir la vasija que contiene el reactor. Este hecho

determina (entre otros factores) la vida de una central. Las de última generación puede

estar en funcionamiento hasta 60 años.

• El uranio es pues un combustible abundante que garantiza un suministro sostenible.

Es también un producto tecnológicamente muy avanzado y en evolución continua.

• Los procesos de fabricación y operación garantizan la calidad y la seguridad de su

uso.

• La concentración de potencia y la gestión eficiente hacen que la energía nuclear

sea muy económica. Por otro lado el precio de la materia prima influye poco en el coste

final de la energía.

• Las centrales nucleares de tercera y cuarta generación mejorarán la eficiencia. Las

centrales actuales sólo convierten en electricidad 1/3 de la energía liberada por el

reactor.

COMBUSTIBLE NUCLEAR DE FUSIÓN

• El núcleo atómico es el ente con más densidad de energía por unidad de masa de

entre todos los manipulados por el hombre. La energía de fusión generada por

kilogramo de combustible es mayor que la de fisión (unos dos órdenes mayor) y

mucho mayor que la química (unos 5 órdenes mayor).

• La única energía tecnológicamente viable actualmente, aunque de forma incipiente,

es la “termonuclear”, la cuál requiere muy altas temperaturas (del orden de 50-100

millones de grados Celsius) para vencer la repulsión culombiana de los núcleos

fusionables.

• La reacción del deuterio y el tritio es hoy por hoy la reacción termonuclearmente

más eficiente:2D + 3T ----- 4 He + 1 n Q f = 17,6 MeV

El tritio, emisor β , se vida media 12,5 años, se obtiene a partir del litio. El litio existe en

la corteza terrestre en 20 partes por millón, y en el agua del mar en 0,17 partes por

millón. El deuterio por su parte se obtiene fácilmente del agua del mar. El litio y el

deuterio son por tanto prácticamente inagotables.

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• Los problemas tecnológicos principales son el calentamiento y el confinamiento

del plasma. La fusión puede ser por confinamiento magnético (tokamak y stellarator) o

por confinamiento inercial. La segunda utiliza como fuente de calor y como confinador

un láser de alta potencia.

• Quizás se puedan utilizar en el futuro las cargas liberadas en algunas de las

reacciones de fusión para producir corriente mediante un transformador (conversión

directa).

• En el momento actual, una de las principales dificultades tecnológicas que se

presentaría a la hora de fabricar un reactor industrial de fusión, sería la de encontrar

materiales adecuados, capaces de resistir la agresión de los numerosos neutrones

liberados en su interior. Los neutrones activan los materiales de contención del

combustible y deterioran las propiedades mecánicas de los mismos.

• No hay radiactividad intrínseca en el combustible nuclear de fusión por lo que los

residuos son de baja radiactividad.

• El ITER empezará a funcionar hacia el 2018.Se trata de una instalación

experimental.

El tokamak del ITER conseguirá una ganancia energética de 100.

BIO-ENERGÍA

• El 40 % de la biomasa que se produce en la Tierra está en los océanos. La

dificultad radica en extraerla.

• El efecto invernadero del CH4 es mucho mayor que el del CO2, de hecho se

quema en las centrales justamente para invertirlo en este último.

• El poder calorífico de los biocombustibles es mucho menor que el de los

combustibles fósiles, por lo que se necesita mayor masa, y por lo tanto mayor volumen

de combustible, para obtener la misma energía. Esta es la razón, por ejemplo, por la

que el bio-alcohol va bien para la maquinaria agrícola pero no para la automoción

urbana.

• No hay que confundir biocombustible con biocarburante. El segundo término se refiere al

biocombustible utilizado en un motor de combustión interna. El biocarburante ha de tener

propiedades especiales: baja viscosidad, pulverizable, baja densidad, no corrosivo,etc.

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• Los cultivos energéticos se caracterizan por la alta producción por unidad de

superficie y año, y los pocos requerimientos para su cultivo. Sin embargo se esquilma

mucho terreno. Hay que permutar las especies cultivadas y alternar cultivos

energéticos con cultivos para la alimentación.

• Una central térmica de biomasa debe estar cerca de los recursos que va a quemar

Para finalizar adjunto el siguiente artículo de opinión sobre los biocombustibles que

he escrito personalmente. Llegado el momento oportuno, podría pasárselo a los alumnos

para que vieran cómo se puede escribir un artículo de opinión sobre el tema de las

energías, y proponerles a ellos redactar uno de características similares sobre alguna de

las energías tratadas previamente en el aula.

El artículo tendría que estar estructurado, en principio, de las siguientes partes:

- Párrafo de introducción en el que el articulista explica al lector de qué tipo de

energía se va a hablar y el por qué de su interés en hacerlo.

- Breve descripción del tipo de energía en cuestión.

- Ventajas y desventajas, tanto desde una perspectiva económica como social, de la

energía tratada.

- Conclusiones finales y opinión personal del articulista.

(El artículo no debería superar los tres folios por una cara, e indicaría, al final del

mismo, las fuentes bibliográficas utilizadas).

Antes de escribir el artículo, el alumno tendría que recabar información sobre el tema

a tratar, a través de revistas (el Nacional Geographic, por ejemplo, disponible en la

biblioteca del centro), de Internet o de programas informáticos específicos (¡Ponte al día en

energía! del Foro Nuclear, por ejemplo).

Artículo de referencia:

BIOCOMBUSTIBLES: GRAVE AMENAZA DISFRAZADA DE VERDE

Por un lado, los combustibles fósiles se agotan y el Cambio Climático ya ha llegado;

por otro, los intereses del mercado demandan más y más energía, presentando a la

opinión pública el discurso ecológico de los biocombustibles. Una vez más, los ciudadanos

tenemos razones para sentirnos preocupados y amenazados.

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Los biocombustibles que se han empezado a utilizar son el biodiesel (obtenido a

partir de plantas oleaginosas) y el etanol (obtenido a partir de la fermentación de la

celulosa contenida en los vegetales). Entre los muchos cultivos posibles para obtener estos

biocombustibles, destacan la soja, el maíz, la colza, el maní, el girasol, la palma aceitera, la

caña de azúcar, el álamo y el eucalipto.

De no regularlo, el uso de los biocombustibles, no sólo no solucionará el problema del

Cambio Climático (la producción y la combustión de los mismos seguirán emitiendo gases

de efecto invernadero), sino que a la vez agravará otros igualmente serios.

Millones de hectáreas de tierras fértiles han comenzado a concentrarse bajo el poder

de grandes transnacionales y pasarán, de no existir una legislación que lo evite, de

producir alimentos, a producir combustibles, en un mundo donde el hambre y la

desnutrición son ya problemas gravísimos. Se acaba de iniciar la gran batalla ente los

alimentos y los combustibles.

EEUU es actualmente, el mayor productor y exportador de cereales del mundo, y el

mayor fabricante de etanol. El fuerte incremento del uso del maíz para producir etanol en

este país, y el consiguiente aumento de su precio, está provocando fuertes problemas en

los países importadores. En Méjico, este asunto se ha convertido, ya, en el principal tema

de debate nacional. EEUU puede provocar una crisis alimentaria si destina más maíz a la

producción de etanol. El maíz, además de para el consumo humano, también se utiliza

para el engorde intensivo de aves, vacas y cerdos.

Por otro lado, los grandes consumidores del Norte no se plantean seriamente reducir

su consumo desmedido de combustibles. Frecuentemente no disponen de tierras agrícolas

suficientes para autoabastecerse de materia prima destinada a producir sus propios

biocombustibles, ni tampoco de la climatología adecuada, por los que sus gobiernos y

empresas planean promover cultivos para biodiesel y etanol, fundamentalmente en los

países del Sur.

En las áreas boscosas del Sur, el negocio de los biocombustibles podría agregar

nuevos impactos a los ya existentes en los bosques, si los gobiernos no ponen remedio.

Sirva como ejemplo, que la soja ya constituye la principal causa de deforestación en la

Amazonía brasileña y en Paraguay, aun antes de que se la haya comenzado a producir

con fines energéticos, y que la palma aceitera, es también la principal causa de

deforestación en Indonesia, y está impactando en las zonas forestales de muchos otros

países de África, Asia y América Latina.

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Además, ya se está comenzando a desarrollar tecnologías para convertir la madera

en etanol (con el uso de organismos genéticamente modificados), por lo que la industria de

los biocombustibles impulsará una expansión aún mayor de los monocultivos de árboles de

rápido crecimiento, favoreciendo así una deforestación progresiva.

De seguir este proceso sin control gubernamental, las grandes empresas

transnacionales expulsarán a millones de productores rurales y pequeños campesinos, que

en su mayoría deberán emigrar a los cinturones de miseria de las grandes ciudades. En el

caso de Colombia millares de hectáreas de siembra de palma se encuentran en territorios

apropiados ilegalmente a sangre y fuego. Los bosques dejarán de asegurar el sustento de

millones de personas que de ellos dependen para ser sustituidos por cultivos energéticos.

El agua se contaminará (por el uso de fertilizantes, herbicidas, insecticidas,etc ) o

desaparecerá (por la plantación de árboles de rápido crecimiento), la fauna local se verá

gravemente afectada por enormes desiertos verdes que no les proporcionarán alimentos,

la flora nativa será eliminada y sustituida por extensos monocultivos y muchas especies

locales serán contaminadas por los organismos genéticamente modificados utilizados en

dichos monocultivos, en tanto que los suelos se degradarán por el monocultivo y el uso de

agroquímicos.

Habría que tener en cuenta también, los problemas medioambientales causados por

la producción de la maquinaria utilizada, la quema del combustible empleado para su

funcionamiento, la contaminación generada por los camiones y barcos para el transporte a

destino, etc.

No obstante, los biocombustibles tienen importantes ventajas sobre los combustibles

fósiles: reducen las emisiones de CO2 a la mitad, su tecnología no exige equipamientos tan

pesados (y por tanto, tan contaminantes), en caso de accidentes, los vertidos de los

biocombustibles no son tan agresivos contra la biosfera, y las instalaciones necesarias

para la obtención de los mismos son mucho menos costosas que las requeridas para la

extracción y tratamiento de los combustibles fósiles.

No se trata pues, de emitir un juicio negativo acerca de los biocombustibles. Sí de

advertir que si no se toman medidas adecuadas constituirían un simple paliativo, no exento

de graves efectos colaterales.

La salida a la grave crisis energética que se avecina requiere un cambio global y

radical del sistema suicida en el que habitamos. Los pueblos ricos tendrán que comprender

que la Tierra no puede soportar el peso y el coste de sus comodidades y aceptar la

limitación del derecho de consumir. El crecimiento económico actual es irracional. Por su

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parte, los gobiernos tendrán que armarse de valor y legislar medidas duras – y con

seguridad impopulares - para impulsar las energías alternativas, salvaguardar los derechos

vitales de los pueblos menos desarrollados, y finalmente, dictar resoluciones encaminadas

a la conservación de la madre Tierra.

Articulista : Nuria López

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