Obtener energía usando energía
La primera Ley de la Termodinámica dice:
Conservación de la energía: En un proceso la energía total se conserva; la energía se transforma de una forma a otra.
La segunda Ley de la Termodinámica dice: En un proceso es la verdad la imposibilidad de convertir total la energía aplicado a un sistemas en trabajo sin tener perdidas a los alrededores. La Fig. 1 muestra un esquema muy sencillo para la máquina térmica.
Figura 1.- Máquina térmica. El sistema (circulo amarillo) recibo una entrada de calor (Qc) y realiza un trabajo (W) con una perdida de calor a los alrededores (Qc).
Si calculamos la eficiencia (n) de la máquina térmica de la Fig. 1: n= (W/Qc)*100 ó n= (Qc-Qf)/(Qc)*100 , si nos damos cuenta la eficiencia de la máquina es menor del 100 %. Entonces estamos de acuerdo que la energía que usamos para mover nuestros autos, la luz de las bombillas eléctricas, la energía eléctrica para usar nuestra computadora y demás equipo electrónicos gastamos más energía de la que obtenemos.
La Figura 2 muestra un simple ciclo Rankine, con el cuál se produce energía eléctrica en una turbina eléctrica. El vapor agua que hace que gire la turbina, es evaporada (de agua líquida a vapor de agua) en la caldera (No. 2) y ahí donde se gasta el combustible en los quemadores.
Figura 2.- Ciclo simple Rankine para generación de electricidad en una planta termoeléctrica.
Los ciclos termodinámicos y sus acomodos para aumentar la eficiencia de las plantas termoeléctricas andan alrededor al 40% de eficiencia. Debemos usar otros procesos alternativos cuando no tengamos gas natural que quemar como en la Fig. 1, entonces estamos "obteniendo energía usando energía".
Debemos tener procesos alternos aunque sean de eficiencias bajas como 20 % como se podría tener en la pirólisis o gasificación, pero recordemos que el ingenio humano subirá lo que más se pueda esa eficiencia. Una alternativa sería acoplar procesos, como solar, catálisis y pirólisis de residuos agroindustriales. Como en figuras 3 y 4.
Figura 3 . Pirólisis y energía solar
Figura 4. Pirólisis y catálisis.
Como vemos tenemos un futuro de investigación y de ingeniería para sobrevivir a l a crisis de escasez del petróleo.
La sustentabilidad busca eficiencia térmica, eficiencia económica, sin afectar el medio ambiente y al entorno social.
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