FUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICA versus ECOLOGÍA Y MEDIOAMBIENTE Javier Peramato Camaño Gustavo...
-
Upload
ruperto-almaraz -
Category
Documents
-
view
215 -
download
0
Transcript of FUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICA versus ECOLOGÍA Y MEDIOAMBIENTE Javier Peramato Camaño Gustavo...
FUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICAFUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICA versusversus
ECOLOGÍA Y MEDIOAMBIENTE ECOLOGÍA Y MEDIOAMBIENTE
Javier Peramato CamañoJavier Peramato Camaño
Gustavo López RodríguezGustavo López Rodríguez
Ecología Social. USAL. 2009-2010Ecología Social. USAL. 2009-2010
INTRODUCCIÓN• El hombre, desde su origen, ha utilizado los
elementos y recursos que la naturaleza le brinda en beneficio propio para progresar en su evolución y en su desarrollo social, político y económico, mejorando progresivamente sus condiciones de vida y de superviviencia en busca de una mayor calidad de vida.
• La energía eléctrica es una herramienta más dentro del proceso evolutivo y de desarrollo del hombre. La posición predominante del hombre actual, frente a la naturaleza, no sería posible sino dispusiera de esa poderosa herramienta.
CICLO DE LOS RECURSOS NATURALESNO RENOVABLES
>CONTAMINACION
RECURSOS NATURALES
MEDIO AMBIENTAL
ECOSISTEMA
ENERGIA
< CALIDAD DE VIDA
AGOTAMIENTO
CICLO DE LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES
NO CONTAMINACIÓN
RECURSOS NATURALES
ENERGÍA MEDIO AMBIENTAL
ECOSISTEMA CALIDAD DE VIDA SOSTENIBLE
DEPENDENCIA ENERGÉTICA
• El progreso y desarrollo, económico y social de un país, tiene relación directa con su capacidad de producir y utilizar la energía eléctrica.
• La sostenibilidad del mismo, viene limitada por su capacidad de producir, esas energías, con recursos naturales renovables.
DEPENDENCIA ENERGETICA• En la sociedad de hoy, la electricidad es un bien
esencial para el desarrollo normal de la vida diaria y el bienestar de los ciudadanos, así como para el progreso de las actividades industriales y económicas de un país.
• Los ciudadanos del s. XXI, no tienen fácil el camino para prescindir de la energía eléctrica.
Fuentes de energía eléctrica
Tipo Elemento Nombre Principio Proceso
RENOVABLES CC. HidráulicasCC.Geotérmicas Energía Cinética Turbina-generadorCC. Mareomotrices
Sol CC. Solares Energía calorífica G.vapor-turbogenerqadorCC. Fotovoltaicas Transformación
Aire CC. Eólicas Energía Cinética Transformación
NO RENOVABLES Petroleo CC. TérmicasCarbón CC. TérmicasGas CC. Térmicas Energía calorífica G.vapor-turbogeneradorGas+ otro CC. C.CombinadoUranio CC. Nucleares Energía calorífica G.vapor-turbogenerador
E.POTENCIAL E. CINÉTICA. E. ELÉCTRICA
CENTRALES DE ENERGÍA ELÉCTRICA
• HIRÁULICAS• TÉRMICAS
Carbón
Fuel-OilBiomasaGas
• EÓLICAS• SOLARES• FOTOVOLTAICAS• NUCLEARES• OTRAS• ATC
– ESQUEMA DE FUCIONAMIENTO
* MEDIOAMBIENTE
* ECOSISTEMAS
– VENTAJAS E INCONVENIENTES
SOBRE:
DIAGRAMA DEL PROCESO ELÉCTRICO
Medioambiente• Es un sistema global complejo, de múltiples y variadas
interacciones, dinámico y evolutivo en el tiempo, formado por los sistemas físico, biológico, social, económico, político y cultural en que vive el hombre y demás organismos.
PROBLEMA AMBIENTAL• Los problemas ambientales derivan de conflictos entre las
necesidades de la comunidad y los requerimientos del medio ambiente, incluidos en éste los recursos y los paisajes naturales (biosfera), la infraestructura, y los servicios (tecnosfera).
Fuente: Usal. 209-2010. Ecologia Social. Mª Luisa Ibañez
ENERGIA COMO PROCESOREDES ELÉCTRICAS
IMPACTOS: MEDIAMBIENTALES, ECOLÓGICOS, SOCIALES, ECONÓMICOS, POLÍTICOS Y PAISAJISTICOS...ETC
UNIDADES DE POTENCIA ELECTRICA (SI)
• 1 Watio (W) es la potencia producida por una diferencia de potencial de 1 voltio (V) cuando pasa una corriente eléctrica de 1 amperio (A) (1 VA).= 1J/s=1.395894 CV
• 1 Bombilla normal 20- 100 W. • 1KW = 1000W• 1000KW = 1 Megawatio• 1000 MW= 1Gigawatio=1000.000.000 W
CONSUMO: 10 BOMBILLAS DE 100W = 1kv/h
Potencia bruta eléctrica instalada ESPAÑA
92.823 MW • Carbón 12%• Hidráulica 18%• Nuclear 9%• Fuél-Gas 4%• Ciclo comb. 24%• Eólica 19%• Resto 14%
Generacion neta. Noviembre 2009
•Carbón9%
•Hidraulica 8%
•Nuclear 18%
•Fuel-Gas1%
•Ciclo comb. 26%
•Resto 22%
•Eólica16%
CENTRALES HIDRÁULICAS Ventajas e Inconvenientes
• IMPACTAN EN EL ECOSISTEMA
• DISPONIBILIDAD DEPENDIENTE
• POTENCIA MEDIAS EN KW
• RECURSOS LIMITADOS
• NO CONTAMINAN• Rápida respuesta eléctrica
CENTRALES TÉRMICASPetroleo, Gas, Carbón, C. Combinado.
• CONTAMINAN Alta emisióon CO2
• IMPACTAN EN EL ECOSISTEMA
• PROBLEMAS AMBIENTALES
• RECURSOS LIMITADOS
• Dependencia exterior
• .NO RENOVABLES
• ALTA DISPONIBILIDAD
• POTENCIAS MEDIAS-ALTAS EN MW
Ventajas e Inconvenientes
http://www.opex-energy.com/termosolares/funcionamiento_termosolar.html
Energia Solar. Esquema de producción de energía.
ESQUEMA DE CENTRALTERMO SOLAR
CENTRALES TERMOSOLARES
CENTRALES TERMOSOLARES
• * GRANDES ESPACIOS
• * DISPONIBILIDAD MEDIA
• * POTENCIAS BAJAS EN MW
• * TECNOLOGIA EN DESARROLLO
• NO CONTAMINAN
• RECURSOS ILIMITADOS
Ventajas e Inconvenientes
Energía eólicaElementos de un aerogenerador
• IMPACTO VISUAL• DISPONIBILIDAD
LIMITIADA• POTENCIAS BAJAS y
Medias en KW
• NO CONTAMINAN• RECURSO ILIMITADO
PARQUE EÓLICOSVentajas e Inconvenientes
Energía eólicaImpacto visual
• Los aerogeneradores son siempre elementos altamente visibles
POTENCIA EÓLICA INSTALADA
3.824 MW
3.524 MW
2.452 MW
3.137 MW348 MW
18 MW
497 MW
18.119 MW
170MW
1729 MW
862 MW
150 MW
141 MW
4 MW
992 MW
Energía Fotovoltaica
ormalmente 12 ó 24 V).
Las placas fotovoltaicas reciben la radiación directa del sol y la radiación difusa producida por el efecto rebotes( efecto alvedo.)
Ciclo Combinado: Fotovoltaica y gas
Diagrama de funcionamiento
Parques de Energía fotovoltaica
• BAJA POTENCIA KW
• GRANDES ESPACIOS Hm2
TECNOLOGIA EN PROCESO
• DISPONIBILIDAD LIMITADA
Ventajas e Inconvenientes
NO CONTAMINAN
RECURSO ILIMITADO
CC. NNUCLEARES
´Foto: CN. Vandellòs. Mar Mediterraneo
• Las centrales nucleares son instalaciónes que aprovecha el calor que se origina en la vasija del reactor, durante el proceso de fisión del átomo de Uranio-235 , para producir vapor de agua, a alta temperatura, que al expandirse hace girar un grupo turbina-alternador generando energía eléctrica.
CN. NUCLEARES EN ESPAÑA
1
2
4
22
FISIÓN NUCLEAR del U-235
Es un fenómeno físico consistente en la escisión o rotura de los núcleos del UO2 en dos núcleos de naturaleza diferente (productos de fisión ) con gran liberación de energía calorífica y de actividad radiactiva
El neutrón liberado de la escisión de los átomos de UO2 provoca una reacción en cadena de fisiones automantenidas, generando además nuevos elementos atómicos (por activación con los materiales) que son altamente radiactivos (Transuranidos)
CN.VANDELLÒS II
CN VANDELLÒS IIEstructura Edificios y ubicación equipos
GENERAN GRAN CANTIDAD DE RESIDUOS RADIACTIVOS
• DISPONIBILIDAD LIMITIADA INMEDIATA DE POTENCIA
• RECURSOS LIMITADOS
• ACCIDENTE NUCLEAR: Riesgo CONTAMINACION Y RADIACIÓN EXTENSIVA GRAVE
CC. NUCLEARESVentajas e Inconvenientes
CONFINADA
RADIACIÓN CONTROLADA
INT/EXTERIOR REGULADA
Barreras físicas Blindajes
PR.- ALARA- PVRA
• NO CONTAMINAN• POTENCIAS ALTAS MW• ALTA SEGURIDAD
R
SALA DE CONTROL
•RADIACIÓN
•CONTAMINACIÓN
•PRESION
•TEMPERATURA
•CAUDAL
•TENSIÓN
•POTENCIA
•OPERACIÓN
•FLUJO NEUTRONES
•OTROS
Tren B
SEGURIDAD NUCLEAR OPERATIVA MUY ALTA
Tren A
REACTOR
G. VAPOR
TURBINA
ALTERNADOR
TRANSFORMADOR
CC.NN.: SEGURIDADBARRERAS FÍSICAS
Barreras de seguridad.• Tres líneas herméticas de
defensa sucesiva, con materiales de alta densidad especifica y espesor suficiente, impiden la salida al exterior tanto de radiaciones como de productos radiactivos, así como la posibilidad de impactos exteriores, terremotos, misiles, ataques aereos...etc.
EDIFICIO CONTENCIÓN
VASIJA DEL REACTOR
VAINAS DE COMBUSTIBLE
C.N. NUCLEARCircuitos:Primario, Secundario, Terciario
Mar/Rio
DIAGRAMA DE CN. NUCLEAR CIRCUITOS BÁSICOS
326 ºC
U02
291.5 ºC
291º C
G3
Torre
Reactor
Generador Vapor
Bomba reactor
Turbina
Barras de Control
Condensador
1800 t/h
6 m3/s
1087 Mwe
21 KV
158.2Kg/cm2
62541 t/h
1843 ºC
66 K/cm2
226º C
CN. VANDELLÒS IICircuito Primario:Reactor y GG. Vapor
• La función del circuito primario es hacer recircular el calor producido en el reactor, por la fisión nuclear, hacia los GG. de Vapor, circuito secundario, para producir vapor.
• El circuito primario está formado por tres lazos estancos e independientes, unidos en la vasija, cada uno de los cuales incorpora un generador de vapor y una bomba principal.
CN VANDELÒS IIBOMBA DE REFRIGERACION Y PRESIONADOR
CN VANDELLÒS IIGENERADOR DE VAPOR Y VASIJA DEL REACTOR
CC. NUCLEARES REFRIGERACIÓN
• Las centrales nucleares, como cualquier otra industria, utilizan gran cantidad de agua para refrigerar sus maquinas y circuitos y evacuar el calor, no utilizado, producido durante el proceso de transformación de la energía.
• El mayor volumen de agua es utilizada para enfriar el vapor, que ha hecho mover el grupo turbogenerador.
• Vandellós II utiliza agua de mar, en un circuito terciario independiente de los circuitos primario y secundario. El agua se hace pasar por el condensador, enfriando al circuito de vapor y retornando al mar.
• Otras centrales que utilizan agua de río o pantano hacen servir las torres de refrigeración, antes de retornar el agua al rÍo o pantano, para economizar agua y bajar su temperatura.
CIRCUITO TERCIARIO O DE REFRIGERACIÓN
CN. NUCLEAR
CIRCUITO REFRIGERACION: Directo de mar
CN. NUCLEAR CIRCUITO REFRIGERACION Directo de río o pantano con Torre refrigeración
CN. VANDELLOS IISeguridad: Barras de Control
• La energía y el número de neutrones y escisiones de la reacción en cadena, producida por la fisión nuclear, puede controlarse y regularse mediante el movimiento de las barras de control.
Las barras son absorbentes de neutrones que se introducen en el reactor para regular o parar la reacción de fisión o el reactor
• El reactor de CN Vandellòs dispone de 48 conjuntos repartidos en el núcleo con 24 barras cada conjunto.
ELEMENTO DE COMBUSTIBLE NUEVO
CONTENEDOR DE TRANSPORTE
Enusa( Salamanca)
CC. NUCLEARES.Piscina de Combustible Gastado
DESTINO: ATC• Las CC: Nucleares disponen de unas
piscinas, dentro de un edificio anexo a Contención, donde se almacenan los elementos de combustibles gastados en el reactor.
• Estos elementos poseen alta actividad.• Se mantiene en su forma original,
protegidos dentro de sus vainas originales.
• La piscina de combustible está llena de agua borada, proporcionando el blindaje necesario al calor remanente y a la radiación que emiten.
CC. NUCLEARES.Piscina de Combustible GastadoDESTINO: ATC
CN. NUCLAER VANDLLÓS IIElementos de combustible
• La Central nuclear de Vandellós utiliza unas 75 toneladas de óxido uranio enriquecido con U-235 al 4.5%
• El óxido de uranio viene en forma de pastillas cilíndricas, apiladas en el interior de unos tubos de aleación metálica de zirconio, de 4 metros de longitud formando barras. Las barras se agrupan en haces cuadrados de 264 unidades, llamados elementos combustibles.
• La vasija del reactor admite 157 de estos elementos combustibles.
Elemento de combustible- Efecto Ckerenkof
RESIDUOS RADIACTIVOSCC. Nucleares
Los residuos radiactivos de alta, media y baja actividad producidos por una CC.NN son:
• Combustible gastado,( Elementos de C)• Líquidos y gases renovados de los
circuitos de refrigeración,• Todo material que haya estado en
contacto con los productos radiactivos (guantes, batas de trabajo, filtros, resinas, herramientas, piezas metálicas.)
• Líquidos y detergentes de lavanderías, duchas y descontaminaciones. Transferencia de bidones radiactivos
CN VANDELLOS IIProtección radiológica
Las CC.NN disponen de un Departamento de Protección Radiológica homologado por un Ente (CSN) externo a las Centrales, tanto del personal como equipos y procedimientos, y que tienen por objeto el control y medida de todas las fuentes y efluentes radiactivos (líquidos, sólidos y gaseosos), así como, el control y la vigilancia de dosis y la protección radiológica, tanto de las trabajadores PPE, como del público en general y del medioambiente.
Este último, se aplica a las zonas colindantes con la Central dentro de un radio definido por el CSN.
• RADIACTIVIDAD
Propiedad de emitir energía en forma de partículas o radiación procedente de la desintegración de los núcleos atómicos
Noc
ivid
ad
Penetración
Beta
Neutrones
gamma
Alfa
Peligro contaminación radioactiva
Interna
Interna y externa
Interna y externa
RADIACIONES: Tipo, nocividad y penetración en el cuerpo humano
RADIACTIVIDADRiesgos y su protección
• El ser humano siempre ha estado expuesto a las radiaciones ionizantes
* Fondo radiactivo natural
* Radioisótopos libres en la naturaleza (suelo,edificios..
(40K, 87Rb,238U, 232Th, Radón..)
* Fuentes artificiales de radiación: X ray, explosiones
nucleares en la atmósfera, medicina...etc
NO DISPONE DE PROTECIÓN
CORPORAL ALGUNA
Dosis natural+ artificial= 2 mSv año
PROTECCIÓN INDIVIDUAL
* BLINDAJES
* DISTANCIA
* TIEMPO
EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES
SOBRE EL HOMBRE
SOMÁTICOS
*Inmediatos (24 horas)
Dosis = > de 250 mSv Trastornos
Dosis = 5 Sv Mortal sin Ttº Médico.
Dosis de 10 Sv MORTAL
*A largo plazo (Meses o años)
Daños somáticos y efectos GENÉTICOS
LÍMITES DE DOSISReglamento de Protección Sanitaria contra Radiaciones
Ionizantes. (B.O.E. Nº241 de 8/10/1982)
Tipo de exposición Parte del cuerpo expuesto
Dosis anual
12 meses consecutivos
Público
Exp. Total y homogénea al organismo
Todo el organismo 50 mSv. 1mSv
Exp.total no homogénea o parcial
•Cristalino
•Piel
•Miembros
•Otro organo
300 mSv
500 mSv
500 mSv
500 mSv
20 mSv
20 mSv
20 mSv 20 mSv
20 mSv
Mujeres gestantes Abdomen 13 mSv 5mSV
DOSIMETRIAControl de los limites de dosis
• Los detectores destinados a medir la dosis de radiación, acumulada en un cierto periodo de tiempo, se llaman DOSIMETROS
• El dosímetro individual de cada PPE permite obtener información sobre la dosis
de radiación externa recibida por cada persona.
* El control, para la no superación de los límites, legales o dañinos, de dosis es llevada a cabo por medio de sistemas informáticos para cada uno de los TPE
EL CUERPO HUMANO
NO DISPONE DE PROTECIÓN
CONTRA LA EXPOSICIÓN NI CONTRA LA CONTAMINACION RADIOACTIVA
Vigilancia INDIVIDUAL
* Dosímetro lectura directa (DLD)
* Dosímetro indirecta ( TLD)
* Equipos de vigilancia continua.
(Balizas, telesondas, radiámetros
* Medidores de contaminación r.
( Contaminametros)
EQUIPOS DE MEDIDARADIACION Y CONTAMINACIÓN RADIOACTIVA
Vigilancia ambiental
• Periódicamente, (Regulado por el CSN), se lleva a cabo un programa de recogida de muestras de los elementos del entorno medioambiental (agua, aire, leche, cultivos, carne, peces, algas, miel, etc.) en los pueblos circundantes de la Central, cuyas muestras, debidamente identificadas se envían a laboratorios independientes homologados para su análisis.
EFECTOS MEDIOAMBIENTALES, ECOLÓGICOS Y PAISAJISTICOS
FUENTE
COMBUSTIBLE
CONTAMINACIÓNMEDIO AMBIENTAL
IMPACTO SOBRE EL ECOSISTEMA
IMPACTO VISUAL Y PAISAJÍSTICO.
Nuclear Uranio BajoAccidente Nuclear
ALTO
BajoAccidente Nuclear
ALTO
Medio
Térmica Fuel, Carbon Gas, Alto Alto Medio
Ciclo Comb Gas Medio Bajo Medio
Hidráulica Agua Bajo Alto Medio
Eólica Viento Bajo Medio Alto
Fotovoltaica Sol Bajo Bajo Alto
Solar Sol Bajo Bajo Medio
Otras Geotermia,mareas.. Bajo Medio Medio
Fuente: Meio ambiente. Elaboración propia
COMPARATIVA FUENTES DE ENERGIA ELECTRICA
¿ ENERGIAS DEL MAÑANA ?
* LIMPIAS, EFICIENTES Y RENOVABLES*
* EÓLICA
* SOLAR
* NUCLEAR DE FUSIÓN
* MAREOMOTRICES
* GEOTÉRMICAS
#- NECESITAN GRANDES Y FUERTES AVANCES TÉCNICOS
.- DEBEN PASAR DE KW A GW
.- DEBEN REDUCIR IMPACTO VISUAL
¿HOY ?
COMBINACIÓN DE ENERGIAS RENOVABLES + NUCLEARES
GESTIÓN DE RESIDUOS
• Almacenar, reciclar y reutilizar
• Importancia protección medio ambiente
• No sobreexplotación del planeta
• Énfasis en recursos radioactivos
RESIDUOS RADIACTIVOS
• Peligrosidad
– Cantidades pequeñas = altas dosis de radiación
• Duración
– Algunos isótopos emiten radiación durante miles de años
ORIGEN
Energía nuclear → Reacciones físicas
Reacciones físicas = energía + radioactividad
Radioactividad: controlable (hormigón-vidrio plomado)
Principal problema: durabilidad Período de semidesintegración
Usos positivos de la radioactividad
VIDA MEDIA DE LOS RADIONUCLEIDOS
• La RADIACTIVIDAD decae con el tiempo.
• Cada radionucleido posee un “periodo de semidesintegración”.
• En cada periodo transcurrido la actividad decae a la mitad Bq inicial
A/2
A/4
A/16A/8
A/32
Periodos1 3 4 52
A Actividad inicial (Bq)
0 Bq 60 Co 5,3 años 131 I 8,04 dias
137 Cs 30 años 99Tc 2.13*105años
134 Cs 2.6 años 129 I 1.57*107 años
CLASIFICACIÓN
• Baja actividad: inferior a 60 años
• Baja-media actividad: inferior a 300 años
• Muy alta actividad: mill0nes de años (*)
PISCINA NUCLEAR
ATC. (Cementerio Nuclear)Almacén temporal Centralizado
•Objeto:
•Almacenar temporalmente los elementos radiactivos de ALTA ACTIVIDAD, ( Barras de combustible gastado), que producen las CC. NN y que en la actualidad se almacenan en las Piscinas de Combustible en cada C. Nuclear.
ATC de Borssele. Holanda
GESTIÓN
• Instalaciones especiales
• Materiales específicos
• Métodos de reducción de radioactividad
• Reducción de su durabilidad
EL CABRIL
DESMANTELAMIENTO DE LAS CENTRALES
• Funciona 25-40 años
• Varias posibilidades
– Custodia por la compañía
– Soterramiento con hormigón
– Desmantelamiento de la central (*)
CONCLUSIÓN
• Importancia futura de la nuclear, pero antes hay que resolver problemas de seguridad y gestión de residuos.
• Dos factores para rehabilitar la energía nuclear: cambio de la percepción social de ésta y soluciones técnicas que la mejoren.
• No se trata de minimizar las causas por las
que la población cree que la energía
nuclear no es segura, sino de introducir las
mejoras necesarias para que no haya dudas
al respecto
FUENTES CONSULTADAS
• COL BUTI, Pedro.1990. Fundamentos de dosimetría teórica y protección radiológica. Ed. UPC. Barcelona
• CASTELO, Javier (ed), Manuel Gamo, Jerónimo Iñiguez et alt. 1996. Protección Radiológica aplicada a instalaciones nucleares. ED CIEMAT. Madrid
• CSN. 1996 Colección de guías de seguridad. Ed CSN GUIAS DE SEGURIDAD.
• I.E.N..1985. Legislación española sobre instalaciones radiactivas. Ed. JEN. Madrid
• Antich Bartroli, Jorge. 1985. Radiologái industrial en OIEA-JEN Curso sobre las condiciones de seguridad de centrales nucleares en explotación.Ed. JEN. Madrid.
• Documentación divulgativa e informativa emitida por el Departamento de Formación de la CN. Vandellós II .
• Gamo , Juan M. 1998 CN. Vandellós ” Formación específica de Protección Radiológica” Ed. CN Vandellós