¿Cuánto sabe sobre los avances en la industria de la energía eléctrica? DCI ¿Compraría una casa sin tomas de corriente que funcionen? Hemos llegado a depender de la energía eléctrica para muchas de nuestras actividades diarias. Cuando hay cortes, sentimos el impacto de esa dependencia, seguido de una sensación de alivio cuando la energía vuelve a encenderse.
La electricidad nos ha ayudado a mantenernos más saludables, trabaje de manera más eficiente y viva la vida las 24 horas del día. Debido a que la electricidad ha tenido una influencia tan positiva en nuestras vidas, Los investigadores de la ciencia y la industria están constantemente encontrando formas de proporcionar energía eléctrica de manera más fácil y económica. Como resultado, Las innovaciones en energía eléctrica han hecho que la industria sea más limpia y eficiente a lo largo de su historia. y puso el servicio eléctrico a disposición de millones de hogares.
Este artículo incluye nuestras cinco selecciones principales de esas innovaciones. Analizaremos la tecnología dirigida a determinados recursos energéticos, y revisaremos los componentes principales que le dan acceso a esos recursos. Para empezar, echemos un vistazo a una innovación actual para un recurso renovable de uso prolongado.
Durante milenios, la gente ha aprovechado el poder del viento para realizar tareas. Por ejemplo, Los comerciantes una vez confiaron en el viento para navegar por el mundo. También, viejos molinos de viento, una vez utilizado para moler cereales, son una parte icónica del paisaje holandés. Con nuestras vidas centradas en la electricidad, Los científicos modernos han encontrado formas innovadoras de convertir la energía cinética del viento en energía eléctrica.
Hoy dia, alrededor del mundo, la turbina eólica se está volviendo tan icónica como el molino de viento holandés. Una turbina eólica normalmente consta de una gran hélice de tres palas, llamado rotor, encima de una torre lo suficientemente alta como para que nada la bloquee del viento. La turbina tiene un tren motriz similar al motor de un automóvil que incluye un generador eléctrico. La electricidad generada se suma a la red eléctrica, que alimenta a cientos de hogares y negocios en una ubicación geográfica.
Una pequeña turbina eólica puede alimentar una sola casa o una pequeña empresa. Estas versiones más pequeñas tienen rotores de entre 8 y 25 pies (2,4 y 7,6 metros) de diámetro y pueden soportar hasta 30 pies (9,1 metros) en el aire. Los parques eólicos son cada vez más comunes en grandes espacios abiertos. Puede ver algunas de estas granjas durante un viaje en automóvil o en vuelo por el oeste de los Estados Unidos, con miles de turbinas de viento blancas gigantes que se extienden por las laderas hasta donde alcanza la vista.
Próximo, veamos otra innovación que crea electricidad a partir de la energía cinética de la naturaleza.
Las represas hidroeléctricas son la innovación tecnológica más antigua en nuestra cuenta atrás. Durante los primeros años del siglo XX, El 40 por ciento de la electricidad utilizada en Estados Unidos provino de represas hidroeléctricas. Hoy dia, la energía hidroeléctrica representa casi una cuarta parte de toda la electricidad utilizada en todo el mundo. Además, las estructuras físicas en sí mismas son maravillas de la ingeniería y la construcción humanas, dibujando fotógrafos y turistas, según la Oficina de Reclamación de EE. UU.
Las represas hidroeléctricas funcionan reteniendo grandes cantidades de agua y permitiendo que una cantidad limitada fluya a través de la represa. La presión del agua creada al limitar este flujo es tremenda, y las plantas hidroeléctricas aprovechan esta presión para hacer girar turbinas conectadas a generadores eléctricos. Al igual que con las turbinas eólicas, la electricidad generada a partir de una presa hidroeléctrica se suma a la red eléctrica asociada a la ubicación geográfica de la presa.
Una presa hidroeléctrica suministra a la red eléctrica de varios cientos de kilovatios a varios miles de megavatios de electricidad por segundo. El Laboratorio Nacional de Energía Renovable de los Estados Unidos afirma que las represas más grandes del mundo pueden generar alrededor de 10, 000 megavatios, suficiente para que lo usen millones de personas.
A pesar de su edad, el futuro es brillante para la energía hidroeléctrica, ya que la represa hidroeléctrica se renueva en el siglo XXI. Los investigadores están encontrando formas de mejorar la eficiencia y el impacto ambiental de la energía hidroeléctrica mejorando las presas existentes y construyendo nuevas presas.
Nanogeneradores:usando el poder dentro de nosotrosSi bien el movimiento del viento y el agua puede alimentar muchos hogares, Los nanogeneradores utilizan el movimiento de su cuerpo para producir electricidad a menor escala. Los nanogeneradores son dispositivos diminutos con un material piezoeléctrico, lo que significa que el material crea una corriente eléctrica con solo doblarlo o estirarlo. Este poder podría provenir de los movimientos sutiles, como un latido del corazón o pulmones expandiéndose y contrayéndose. Finalmente, Los nanogeneradores podrían usarse para alimentar marcapasos, eliminando la necesidad de cirugías repetidas cuando fallan las baterías. En el futuro cercano, busque nanogeneradores disponibles en la ropa, lo que le permite encender su reproductor de música portátil con solo respirar y moverse.
Si bien el viento y el agua se pueden utilizar para generar energía a través del movimiento, el sol proporciona una cantidad significativa de energía en forma de calor y luz. Tecnología de células solares, llamadas células fotovoltaicas (PV), convierte esa luz en electricidad. Estas células fotovoltaicas contienen materiales semiconductores como el silicio. Los electrones del semiconductor se mueven cuando el material absorbe la luz.
A diferencia de las tecnologías de energía eólica y de agua que hemos cubierto, Las células solares son versátiles en tamaño y portabilidad. Se pueden construir grandes paneles solares con cientos de células en una fábrica y luego venderlos para extenderlos por tierra o montarlos en un tejado. Estos grandes paneles se utilizan para alimentar hogares y empresas y deben reemplazarse después de unos 30 años. Los pequeños paneles solares con solo unas pocas células recolectan suficiente energía para alimentar dispositivos independientes, como calculadoras e iluminación exterior.
A pesar de ser un limpio, fuente de energía renovable, la luz solar por sí sola no es suficiente para quienes desean utilizar la electricidad por la noche o en días nublados. En la mayoría de los casos, Los paneles solares son una fuente de energía suplementaria para un edificio que ya está conectado a la red eléctrica. Algunas personas, aunque, optar por "desconectarse de la red" por completo y utilizar baterías recargables para almacenar la electricidad generada por la energía solar cuando el sol no brilla.
Hasta aquí, hemos analizado innovaciones que aprovechan al máximo las fuentes de energía renovables. Próximo, veremos una innovación que hace uso de la fuente de energía no renovable más eficiente que se conoce en la actualidad.
La fisión nuclear es el proceso de romper un átomo, liberando la energía que mantiene unido al átomo. En la década de 1950, La fisión nuclear del isótopo radiactivo uranio-235 hizo que la energía fuera más barata y más eficiente de producir. Un reactor nuclear es una estructura que produce este proceso de fisión a partir del uranio-235. Las plantas de energía nuclear incluyen uno o más reactores junto con grandes y complejos mecanismos de enfriamiento y contención.
El reactor nuclear en sí es la innovación clave aquí. El reactor controla el proceso de fisión a partir de una cantidad muy pequeña de uranio-235 y canaliza la energía hacia barras de calor que, Sucesivamente, Caliente el agua para producir vapor. El vapor mueve una turbina y hace girar un generador eléctrico, similar a la forma en que funcionan las turbinas de viento y agua. Entonces, en esencia, una planta nuclear es solo una planta de vapor alimentada por su energía nuclear.
Al usar energía nuclear, el mundo usa menos de otros recursos, como el carbón y el petróleo, para calentar el agua y producir vapor. A pesar de esta ventaja, Las preocupaciones todavía atormentan las mentes de los escépticos. Las preocupaciones incluyen la seguridad de las personas que viven y trabajan en las plantas nucleares y sus alrededores y los peligros potenciales de la eliminación de desechos nucleares. Además, varios desastres notorios de reactores nucleares en todo el mundo han manchado la reputación de esta fuente de energía.
Ninguna de estas grandes innovaciones en energía eléctrica estaría ampliamente disponible sin la principal innovación de nuestra lista. Veamos eso ahora.
Encabezando nuestra lista de innovaciones está la propia cuadrícula. Cuando la gente dice "la cuadrícula, "se refieren a una red de recursos de energía eléctrica que cubre un área geográfica determinada. Algunas redes están conectadas a otras redes para compartir recursos en caso de emergencia. La mayoría de las personas que usan una fuente de energía eléctrica se conectan a una red existente a través de líneas eléctricas.
Una red es una infraestructura eléctrica masiva que consta de líneas eléctricas, centrales eléctricas, subestaciones y transformadores. Las redes en los Estados Unidos están controladas por una combinación de entidades públicas y privadas. Las entidades públicas son las burocracias estatales y federales que hacen cumplir las leyes que regulan la industria. Las entidades privadas son empresas de servicios públicos que brindan acceso a una red y miden la energía utilizada por cada hogar o negocio. Estas fuerzas de control determinan el precio que un usuario debe pagar por cada kilovatio hora de electricidad en esa red.
La tecnología de la red continúa expandiéndose incluso cuando la gente busca otras fuentes de energía para llenarla. Por ejemplo, La tecnología de red inteligente está en desarrollo para mejorar la eficiencia en la forma en que se monitorea y mide la energía para cada cliente. También, El almacenamiento de la red en las estaciones y los transformadores también puede mantener la energía en reserva para ayudar a prevenir apagones durante algunos de los contratiempos operativos normales de la red.
