Energía, tipos y formas. Los combustibles Fósiles

¿Qué es la energía?

Energía: del Big Bang a las sociedades modernas

El movimiento continuo que rige la vida cotidiana sería impensable sin energía.

En este artículo se desarrollan los alcances de este término, las variadas formas de energía existentes, las leyes fundamentales que rigen sus transformaciones y las fuentes en las que se sustentan las sociedades actuales

El concepto energía

El universo está en transformación permanente. Desde el nivel atómico a la inmensidad del cosmos, desde la vida unicelular a las sociedades complejas, existe un movimiento continuo de nacimiento, desarrollo y destrucción de formas. La energía es la capacidad de producir estas transformaciones y de realizar trabajo.

Ya en el siglo IV a. C., el filósofo griego Aristóteles denominó energía a la capacidad de transformar, producir cambios, movimiento y trabajo. El concepto moderno de energía deriva de aquella energeia aristotélica, que, a través de los años, se ha estudiado de manera sistemática: se establecieron las leyes que gobiernan su dinámica transformadora, se definieron las diversas formas de energía y se clasificaron las fuentes energéticas que utilizaron y utilizan las sociedades en el curso de su historia.

Las formas de la energía

Se pueden distinguir siete tipos de energía

Energía electromagnética: 

Es una forma de energía radiante que se propaga como una onda. Es la energía de la radiación solar, que llega a la superficie de la Tierra como luz y calor, y también la de las ondas del celular, de la radio o del microondas. De acuerdo con las frecuencias, las ondas electromagnéticas tienen distintas propiedades. Hay una banda de frecuencia particular que es el espectro visible (entre el rojo y el violeta), que es la luz que se puede percibir. Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío, por eso se puede ver la luz de las estrellas y es posible comunicarse con una nave enviada a Marte.

Energía química: 

Este tipo de energía se encuentra siempre presente en la materia, ya que se almacena en los enlaces atómicos.Se puede encontrar, por ejemplo, en la leña o los combustibles fósiles. Las reacciones químicas y el calor que estos producen durante la combustión pueden utilizarse para generar trabajo o movimiento.

Energía térmica: 

Es la energía relativa al calor y una de las formas de energía más usuales. El calor se produce por reacciones atómicas, como en el Sol; por reacciones químicas, como cuando se quema leña o papel; por rozamiento o por el metabolismo de algunos seres vivos, como los mamíferos.

Energía eléctrica: 

Es la energía proveniente del flujo de electrones y de los campos eléctricos. Los electrones son partículas atómicas que tienen carga eléctrica y que al moverse en un conductor generan una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica se transmite por cables y llega hasta los enchufes de los hogares. Al enchufar un artefacto (luces, computadora, heladera, etcétera), estos se conectan con la energía eléctrica que los hace funcionar.

Energía cinética: 

Es la energía del movimiento. Todo cuerpo que se mueve tiene energía cinética. La energía cinética es mayor cuanto mayor es la velocidad y la masa del cuerpo en movimiento. La corriente de agua de un río, el viento (que es aire en movimiento), un automóvil andando, una pelota golpeada por una raqueta y las personas cuando caminan son ejemplos de energía cinética.

Energía nuclear: 

Es la energía que está en el núcleo de los átomos y que se puede liberar mediante los procesos de fusión y fisión. La fusión consiste en juntar dos núcleos atómicos de átomos livianos como el hidrógeno. Al producirse la unión de estos núcleos se libera gran cantidad de energía en forma de calor. La fisión nuclear consiste en dividir el núcleo de un átomo pesado como el uranio. Al romperse el núcleo también se libera gran cantidad de energía en forma de calor. En las centrales nucleares esto sucede de manera controlada y se utiliza el calor para generar vapor. El vapor mueve una turbina que genera electricidad.

Energía gravitacional:

Es la energía de la fuerza de gravedad, la fuerza de atracción ejercida entre dos cuerpos que tienen masa. Explica la caída de los cuerpos y el movimiento de los planetas. Un ejemplo es la inevitable caída de un objeto cuando se lo arroja al aire, la manzana en la cabeza de Newton o que la Tierra gire alrededor del Sol.

Las leyes fundamentales de la energía

La energía tiene dos leyes fundamentales.

• La primera ley dice que la energía del Universo es constante. Al usar energía, esta no desaparece, sino que cambia de forma. Por ejemplo, en un automóvil se transforma la energía química del combustible en movimiento, que es energía cinética. En una plancha se transforma la energía eléctrica en calor. Las celdas fotovoltaicas transforman la energía electromagnética del Sol en energía eléctrica.

• La segunda ley dice que ninguna transformación es totalmente eficiente, ya que si bien la energía total se conserva, hay algo que se pierde. Lo que se pierde se conoce como energía útil. La eficiencia energética es la cantidad de energía utilizable que se transforma en otra forma de energía. En la realidad, toda conversión de energía implica una pérdida de la energía utilizable. El cuerpo humano es un buen ejemplo, ya que funciona como una máquina cuyo combustible es la comida. La comida aporta la energía para movernos, respirar y pensar. Sin embargo, solo se utiliza el 5% de la energía ingerida, el resto se disipa en forma de calor.

La energía en las sociedades modernas

Una de las características distintivas de las sociedades modernas es que se han desarrollado a partir de un régimen energético sustentado en los combustibles fósiles. El uso del carbón, en los tiempos de la Revolución Industrial, y luego de los hidrocarburos, en el siglo XX, posibilitó un aumento sin precedentes del consumo de energía.

En la actualidad, hay tres flujos energéticos que moldean y posibilitan la forma de vida contemporánea: los alimentos, los combustibles y la electricidad. La vida en las grandes ciudades, la economía globalizada, el transporte intensivo, la comunicación instantánea y la producción de alimentos para 7 mil millones de habitantes no serían posibles sin la alta densidad energética de los combustibles fósiles, la facilidad de transporte de los productos refinados del petróleo y la flexibilidad extraordinaria de la electricidad.

Las sociedades actuales se sustentan en el alto consumo energético que posibilitan los hidrocarburos. La vida cotidiana depende en gran medida de la energía, ya sea en forma de electricidad, de gas o de combustibles líquidos, como la nafta y el gasoil. Nos levantamos con la alarma del celular, que se cargó con electricidad, la misma electricidad que se utiliza para iluminar, escuchar música, usar la computadora, la televisión, el aire acondicionado y la heladera. Luego, calentamos el agua para el mate o el café utilizando gas, que también alimenta la calefacción, el calefón o el termotanque. Después, camino al colegio, tomamos el colectivo que funciona a gasoil, que es un derivado de petróleo, al igual que la nafta que utilizan los automóviles. Toda nuestra vida depende de la energía.

Fundación YPF y Educ.ar

https://energiasdemipais.educ.ar/que-es-la-energia/

Combustibles Fósiles 

Vaca Muerta es el yacimiento de hidrocarburos no convencionales con mayor potencial de desarrollo en el mundo. Es una formación geológica de 30.000 km2 (12.000 km2 concesionados a YPF) ubicada principalmente en la provincia de Neuquén que contiene gas y petróleo a más de 2.500 metros de profundidad, muy lejos de las napas de agua que, en esta región, se encuentran entre los 300 y 400 metros. La relevancia de Vaca Muerta es tan significativa que con el desarrollo de una pequeña parte de esta formación podría cubrirse el déficit energético del país.

Los combustibles fósiles son la fuente de energía primaria más utilizada por las sociedades modernas. Actualmente, el petróleo y el gas cubren casi el 90% de la demanda energética argentina.

Los combustibles fósiles como recurso energético

Se llama combustibles fósiles a los hidrocarburos (petróleo y gas) y al carbón (hidrocarburo sólido). Estos recursos se formaron a partir de materia orgánica proveniente de plantas, microorganismos, bacterias y algas, que mediante la fotosíntesis transformaron en energía química la energía electromagnética del sol. Esa materia orgánica, acumulada hace cientos de millones de años en el fondo de lagos o mares con muy poco oxígeno, luego fue cubierta por capas sucesivas de sedimentos. Así, la corteza terrestre funcionó como una gran “cocina geológica”. Al calentarse, la materia orgánica se transforma en compuestos orgánicos más simples que, por diferentes procesos tectónicos y sedimentarios, migran desde la “cocina” y quedan entrampados en la corteza terrestre.
Los combustibles fósiles son recursos no renovables, lo cual implica que son volúmenes finitos que, una vez producidos y utilizados, no son reutilizables y no pueden generarse por la naturaleza o la acción del hombre a la escala requerida.

La humanidad conoce la existencia de los combustibles fósiles desde hace miles de años. Sin embargo, no fue hasta la invención de la máquina de vapor y el desarrollo de la Revolución Industrial que se comenzó a utilizar el carbón en cantidades significativas. Posteriormente, con la invención del automóvil y el motor de combustión interna, el petróleo se convirtió en la principal fuente de energía para el transporte terrestre y marítimo, a la vez que posibilitó el desarrollo de la aviación.

En la actualidad, junto con el gas natural, el petróleo se ha convertido en el recurso energético fundamental de las sociedades. Todavía no se han encontrado fuentes alternativas para reemplazarlo.

El petróleo

El petróleo se caracteriza por su gran densidad energética, es decir, por la cantidad de energía que contiene por litro, y su facilidad de transporte y almacenamiento. Y al margen de su uso como combustible, es la materia prima fundamental para la industria petroquímica, que produce plásticos, cosméticos, tejidos sintéticos, pinturas, neumáticos, medicamentos, fertilizantes, pesticidas y un sinnúmero de objetos de uso cotidiano.

El gas natural

El llamado gas natural es un hidrocarburo compuesto principalmente por metano, que tiene un origen asociado al petróleo y comparte muchas de sus propiedades energéticas, aunque es más difícil de almacenar y transportar. Su uso se expandió en la Argentina en la década del 70 a partir del descubrimiento del mega yacimiento Loma La Lata, en Neuquén. Hoy más de la mitad de la energía que consume nuestro país proviene del gas (58%); es el combustible más utilizado en los hogares, la industria y la generación de electricidad.

El carbón

El carbón es una roca sedimentaria organógena muy rica en carbono y otros elementos tales como hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno. En la actualidad, a nivel mundial, se emplea principalmente para la generación de electricidad y en algunas industrias como fuente de energía. La Argentina no produce cantidades significativas y se utiliza muy poco, ya que el carbón del yacimiento de Río Turbio (99% de las reservas) tiene baja densidad energética. Esto influyó para que en la Argentina se opte por la utilización del gas como fuente energética principal, con los beneficios ambientales que implica su uso respecto del carbón.

Las centrales termoeléctricas

Las centrales termoeléctricas convencionales funcionan a partir de la combustión de algún combustible fósil, como fueloil, gas natural o carbón. La combustión genera el calor necesario para convertir el agua en vapor que mueve las turbinas o los turbogeneradores, que están acoplados a generadores de electricidad. Este tipo de usinas comenzó a instalarse en el mundo hacia fines del siglo XIX. En la Argentina, la más antigua data de 1916 y funcionaba a carbón. En la actualidad hay once usinas grandes, que generan más de 500 MW; catorce que producen entre 100 y 500 MW; y más de veinticinco con una potencia menor a los 100 MW.

Las centrales de ciclo combinado

Las centrales de ciclo combinado son aquellas en la que la energía térmica del combustible es transformada en electricidad mediante la utilización conjunta de una turbina de gas, una caldera de recuperación de calor y una turbina de vapor. Con ello se consigue aumentar de manera significativa la eficiencia de las plantas convencionales en la generación eléctrica, la cual puede elevarse del 35% al 50%.

Fundación YPF y Educ.ar https://energiasdemipais.educ.ar/edmp_lecturas/combustibles-fosiles/