Bienvenido(a) a Crisis Energética, Anonymous Domingo, 26 Mayo 2024 @ 16:20 CEST

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Las fuentes primarias: no hay mas madera que la que arde


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manu

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Hola a todos:
Quisiera hacer una aportación a modo de resumen sobre cuales son las posibilidades que ofrece la tierra de obtener energía tanto renovable como no renovable. He elaborado estos esquemas para mis alumnos de Ciencias de la Tierra y aunque muchos los tenemos en mente cuando discutimos sobre las energías renovables, quizá pueda servir como referencia para ubicar las decenas de procesos y mecanismos que se han propuesto (y se propondrán) en este foro y para los que no están muy familiarizados con los distintos sistemas de aprovechamiento energético.
En el esquema superior, figuran todas las fuentes posibles de energía primarias incluyendo aquellas que son meras entelequias, como los hidratos de metano, o su disponibilidad nunca será significativa, como el gradiente oceánico, geotérmico etc etc. También figuran todos las posibles procesos para su transformación en vectores energéticos a gran escala.
En el esquema inferior figuran todos los posibles modos de utilización de esos vectores mediante “máquinas elementales” térmicas o eléctricas y de las fuentes de enegía primarias que se pueden aprovechar localmente, para obtener cada una de las siete utilidades finales. Está hecho de modo que cualquier sistema de los que se están discutiendo y se continuarán discutiendo sea una de estas máquinas elementales y procesos, o una combinación de varias de ellas, y se pueda hacer un seguimiento desde la utilidad final hasta la fuente primaria.
Cada flecha indica pérdidas de energía en forma de calor o energía consumida en transporte, y por eso, lo interesante sería completar con coeficientes de rendimiento, aunque para cada proceso hay decenas de variantes distintas y no se si tendría mucho sentido en un esquema tan general.
En fin, os invito a que indiqueis si hay alguna laguna o fallo, o cualquier otro comentario que querais hacer.

PD: siento que se vea tan pequeño, espero que se pueda descifrar todo.



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PPP

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Muy bueno, Manu. Como dices, ahora lo que habría que hacer es colocar las eficiencias (es decir, en sentido termodinámico, las pérdidas) mayores o menores de cada proceso, aún sabiendo que para cada proceso hay decenas de sistemas y que cda uno tiene diferentes eficiencias o rendimientos (aunque no tanto, si se mira en órdenes de magnitud, porque si así fuese para un mismo proceso, terminaría prevaleciendo el que mejor las tuviese y haría desaparecer al antiguo, salvo los casos en que la materia inicial o el proceso están presentes por raoznes históricas, geográficas o del mismo recurso. Es decir, que sólo falta poner ahora el margen de eficiencias para cada proceso (p.e. entre el 30 y el 50% para la transformación de la enegía química que contiene un hidrocarburo, al pasar por los procesos térmicos ( de combustión), mecánicos (movimiento de la turbina) y hasta llegar al eléctrico, que es lo que apovechamos, aunque aquí no aparece la pérdida por el transporte, que tampoco es baladí.
De todas formas, buen trabajo. Permite tener la chuleta delante para no creerse que la energía viene del cielo y para ver de forma inmediata que necesita de muchos procesos.

Saludos

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Alb

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Hola manu. Excelentes los diagramas.
Me han gustado mucho, que creo que resumen y muestran la informacion de manera muy clara y simple algo que es muy complejo.

Una duda ¿Por que diferencias el Hidrogeno del resto de vectores de Origen quimico (alcoholes, hidrocarburos y aceites)?

Una pega. En el primer diagrama falta la conversion directa energia quimica(Hidrogeno, alcoholes) -> electricidad

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PPP

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Quizá, Alb, porque el hidrógen ono está libre en la naturaleza y es un simple vector, no fuente química.

Saludos

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Alb

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PPP.
Como el hidrogeno no esta libre en la naturaleza (o al menos no en la Tierra), Manu ha hecho bien en no colocarlo en la segunda columna "energias primarias" sino en la ultima de vectores.
Pero no veo la diferencia formal, entre el hidrogeno y el resto de vectores quimicos, como la gasolina, o el metanol (Que tampoco son fuentes de energia primaria) y que tambien estan correctamente situados en la ultima columna.


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PPP

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Pues quizá haya sido porque las energías que denomina secundarias (hidrocarburos, alcoholes y aceites) provienen, generalmente de procesos diferenciados de los del hidrógeno. Yo los veo en la misma columna, aunque los diferencia. Seguramente también porque hoy el 95% del hidrógeno se obtiene del gas natural y eso amerita una diferenciación, creo yo. O quizás sea porque las gasolinas sufren menos transformación y más refino y porque la creación de hidrógeno, generalmente a partir del metano crea otro tipo más diferenciado de elemento químico. Más que refino y destilación de variedades (desde el keroseno a los asfaltos) es transformación química integral: de metano a hidrógeno.

Aunque algunas energías secundarias ciertamente también utilizan el hidrógeno para refinarse, pero en el fondo no deja de ser un refino, utilizando BÁSICAMENTE el gas natural para sacar hidrógeno, para, a su vez, refinar hidrocarburos, generalmente líquidos. La flecha que indica que el hidróge no también puede salir de la utilización de la energía eléctrica, sí esta representada.

Pero en fin, que lo aclare Manu, que es el autor. A lo mejor él piensa algo distinto.

Por eso sería bueno, aunque es desde luego muy complicado, colocar no sólo las secuencias de los procesos más comunes, sino las eficiencias, como habíamos mencionado y también cantidades y volúmenes que se barajan a nivel mundial en cada uno de ellos. De esa forma, veríamos el mareo de perdiz que supone (toma nota del circuito en el diagrama) extraer el gas natural, para, gastando energía, para realizar la transformación química, sacar hidrógeno de él, con el que luego se produce energía eléctrica, que se utiliza en un coche eléctrico para realizar un trabajo mecánico. Jeremy Rifkin y muchos otros, proponen en sus respectivas economías del hidrógeno, incluso otro salto adelante más en las etapas de transformación. Dicen que los "excedentes" de las células de combustible, se podrán "revenderse" e inyectar en red, para que al final, una ancianita pueda calentarse a 1000 Km de distancia con una estufa eléctrica ("regurgitado" del hidrógeno a través de la célula de combustible para generar energía eléctrica, más transporte más transformación eléctrica-térmica). Las vueltas que se dan a veces a los circuitos que tan bien ha detallado Manu, dejan a los pilotos de formula 1 en Le Mans como una zapatilla rusa.

Saludos

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Daniel

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manu, gracias por el excelente diagrama, si quieres, puedes enviarme una version a "admin arroba crisisenergetica.org" a mayor resolucion para que quien quiera pueda descargarsela.

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Protágoras

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Por favor Manu, que "currao". Como soy colega de profesión y asignatura me vendría muy bien que se lo enviases a Daniel con más resolución, porque tal como están sale infame por la impresora. Pero aunque sea copyfeft, pon el nombre.









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Daniel

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Gracias a Manuel, que nos ha facilitado las imágenes originales, podemos disponer de unas versiones en mayor resolución. No obstante, las he convertido a JPG para paliar en alguna medida el impacto del tráfico en el servidor, pero el resultado es bueno y solo "pesan" unos 220 Kb cada una:

¡enlace erróneo!

¡enlace erróneo!

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manu

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Mensajes: 64
Gracias a todos por vuestros comentarios.

Respondo primero a las dos cuestiones de Alb:

-Los motivos para poner separado al hidrógeno como vector químico son los que comenta PPP. Los vectores derivados de combustibles fósiles y biomasa son todos ellos compuestos orgánicos resultado del simple refino o transformación a partir otros compuestos orgánicos “primarios” que no son aptos directamente para su uso. Mientras que el Hidrógeno es el único vector químico inorgánico y puede ser obtenido por procesos totalmente distintos a partir de muchas fuentes primarias diferentes. Además, como juega un papel central en muchas discusiones sobre las energías del futuro creí conveniente ponerlo aparte.

-Conversión directa de hidrógeno o alcoholes en electricidad, en un principio si la había representado, pero dado que el esquema se refiere a los procesos de producción de vectores a gran escala, las celdas de combustible me parecen más bien orientadas hacia la utilización de la energía para su consumo a nivel local, ya que no me imagino grandes instalaciones con miles de complejas celdas de combustible produciendo electricidad para introducir en la red de alta tensión, lo que sería una inversión colosal, sino más bien para incorporar a vehículos, aparatos electricos y electrónicos etc, o suministrar electricidad a sistemas pequeños como una casa individual o un bloque de pisos etc. Es decir, las veo más como una forma de consumir vectores energéticos que de producirlos, aunque todo depende de cómo se mire, claro. Por eso decidí introducirlas solo en el esquema inferior.

Como en estos foros se han mencionado muchas cifras sobre rendimientos y cantidades disponibles de fuentes primarias estoy haciendo un repaso de las cifras que se han ido dando (tarea ardua) y buscando en internet para ir completando poco a poco el esquema, con los datos que podamos aportar entre todos e ir publicándolos aquí.
Le paso a Daniel los diagramas con más resolución, porque leerlo, y todavía más si se imprime, es bastante penoso.

Protágoras, me alegro de que halla un colega que imparta la misma materia por estos lares. A ver si los que somos profesores contribuimos a que las nuevas generaciones se den cuenta de lo que se nos viene encima.

Un saludo

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Protágoras

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Mensajes: 608
Muchas gracias Manupor enviar los esquemas con más resolución. Acabo de trabajar en CTMA el tema de la energía y creo que esos esqemas les resultarán muy útiles de recapitulación.
Hago todo lo que puedo por prepararlos y advertirlos, pero creo que no llegaremos a tiempo.









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