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La energía es un concepto esencial de la ciencia y su conservación constituye uno de los principios básicos de la termodinámica.
La energía, aún siendo única, puede presentarse de diversas formas, como por ejemplo en forma de calor, luz, movimiento, electricidad, etc. y, partiendo de este concepto, se enuncia el principio de conservación de la energía:
Este principio nos ayuda a entender que determinadas formas de energía pueden transformarse en otras. Así, podemos transformar la energía lumínica que proviene del sol o la energía eólica, que es la fuerza de los vientos, en electricidad. El objeto de este tipo de transformaciones es su aplicación en la vida cotidiana. La electricidad que obtenemos al transformar la energía solar fotovoltaica o la eólica nos sirve para realizar muchos otros trabajos de una manera más sencilla y rápida como, por ejemplo, lavar la ropa sin esfuerzo en la lavadora, cocinar o enfriar determinados alimentos en el horno eléctrico o en el frigorífico, etc. Es decir, la energía está realizando un trabajo del que las personas nos liberamos y beneficiamos.
Podemos clasificar las diferentes formas de energía, según la disponibilidad de sus recursos, en dos grupos: fuentes de energías renovables y no renovables.
La energía hidráulica es la procedente del agua en sus diversas manifestaciones, bien a través de las corrientes de los ríos, de los saltos de agua o de su acumulación en presas.
El mayor aprovechamiento de esta energía se realiza en los saltos de agua de las presas. En ellas el agua se almacena en un gran recinto a mucha altura con respecto al suelo; cuando esta agua, por medio de determinados mecanismos, se evacua y se regula su salida, se consigue que descienda muy deprisa por el efecto de la gravedad. La energía cinética que desarrolla el agua al descender se aprovecha conduciéndola hasta una turbina hidráulica que comenzará a girar cuando el agua incida sobre ella. Esta a su vez, actuará sobre una maquina denominada generador eléctrico (alternador) que se encargará de producir electricidad. Se ha conseguido con este proceso una transformación de la energía hidráulica en energía eléctrica.
La energía solar es la que llega a la tierra en forma de radiaciones electromagnéticas procedentes del sol, donde es generada por un proceso de fusión nuclear.
El proceso de la transformación de la energía luminosa en energía eléctrica se llama conversión fotovoltaica, y se realiza por medio de las llamadas células solares o fotovoltaicas.
Cuando la luz del sol incide sobre ciertos materiales llamados semiconductores, los fotones son capaces de transmitir su energía a los electrones de valencia del semiconductor rompiendo el enlace que los mantiene ligados a sus átomos respectivos. Por cada enlace roto queda un electrón libre para circular dentro del solido. La falta de un electrón en el enlace roto se llama hueco. Dicho hueco puede también desplazarse libremente en el interior del sólido, transfiriéndose de un átomo a otro debido al desplazamiento del resto de los electrones de los enlaces. Los huecos se comportan en muchos aspectos como partículas con carga positiva, de signo contrario, pero de igual cuantía que la del electrón.
La energía eólica es la energía procedente del viento; es una energía dispersa, intermitente y aleatoria.
La energía eólica se utiliza para producir energía eléctrica a pequeña escala o para otros usos, como extraer agua de los pozos o accionar molinos de viento, entre otros. La energía producida por el viento se transforma en electricidad a través de una máquina denominada aerogenerador.
La producción de energía eléctrica a través del aerogenerador o generador eólico se realiza por medio de un sistema mecánico de rotación, provisto de palas similares a las de los antiguos molinos de vientos, y de un generador eléctrico con el eje conectado al sistema motriz. Cuando el viento hace girar las palas, hace que también gire el generador eléctrico, que puede ser una dinamo no un alternador.
Hay que tener en cuenta que el alternador, con respecto a la dínamo, presenta la ventaja de proporcionar mayor rendimiento, suministrar energía a una velocidad menor, y aportar también energía a una velocidad superior.
Al igual que en el caso de la energía solar, es necesario disponer de acumuladores o baterías para almacenar la energía en los periodos sin viento.
La energía maremotriz es la que producen las mareas provocadas por la atracción gravitatoria del Sol y, principalmente, de la luna, así como la producida por las olas del mar. El objetivo en este caso consiste en transformar la energía asociada al movimiento de las olas o las mareas en otro tipo de energía que normalmente suele ser energía eléctrica.
Esta transformación se realiza gracias a las mareas. Estas se manifiestan como una variación del nivel del mar que ocurre cada 12 horas 30 minutos y puede suponer una diferencia del nivel de entre 2 y 15 metros, según la topografía costera. Del mismo modo los vientos originan olas en la superficie del mar que disponen de una gran cantidad de energía.
La fuerza generada por el agua en su trayecto hacia la turbina de la central hace que dicha turbina se ponga en movimiento rotando sobre su propio eje y actuando directamente sobre el generador eléctrico.<
La energía de biomasa es la que se obtiene de los compuestos orgánicos mediante procesos naturales o transformaciones para su preparación. La energía de la biomasa se puede aprovechar mediante tres sistemas:
La energía biomasa se transforma en electricidad a través de procesos industriales de acondicionamiento del combustible (residuos agrícolas, forestales, urbanos, agroalimentarios, ganaderos, etc.) para posteriormente convertirlo en gas. Este gas, una vez limpio y presuarizarlo, se proyecta sobre una turbina a la que obliga a girar sobre su eje solidario al generador, lo que hará que este, a su vez , entre en funcionamiento y produzca energía eléctrica.
En el sector del sistema de transformación de la energía, abarca todas aquellas actividades y elementos consistente en la conversión de la energía primaria en la energía final eléctrica, apta para su transporte en los sectores consumidores finales.
Los elementos utilizados depende del tipo de energía que se quiera convertir, entre algunos de estos elementos se encuentran alternadores, transformadores elevadores, paneles semiconductores, oblea de silicio, generadores, turbinas, reguladores, inversores, acumuladores, etc.
