Centrales No Convencionales 2015

UNIVERSIDAD DEL BIO BIO FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA MECNICA

CENTRALES NO CONVENCIONALES

HERNANDO CORNEJO FELIX 2015

CENTRALES DE ENERGIA NO CONVENCIONALES. Hernando Cornejo Flix 2

CENTRALES NO CONVENCIONALES En este curso se considera como centrales no convencionales a las plantas generadoras de energa elctrica que emplean recursos energticos no convencionales. Entre ellas se destacan las centrales de ENERGAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES (ERNC).

CENTRALES ERNC:

Elica

Solar (Fotovoltaicas y Concentradores Solares)

Geotrmica

Energa del Mar

Biomasa

Biogs

Minihidrulicas OTRAS CENTRALES NO CONVENIONALES

Fisin Nuclear

Fusin Nuclear


SITUACIN NACIONAL

LEY 20/25

El ao 2013 entr en vigencia la Ley de Impulso de las ERNC, llamada tambin Ley 20/25, que establece que al ao 2025, un 20% de la matriz energtica nacional deber ser abastecida por ERNC.

ESTADO AL 2015

Al 31 de enero de 2015 la capacidad instalada en el pas de ERNC alcanz a 2.117 MW, correspondiendo a un 11% de la capacidad total instalada (19.005 MW).


CENTRALES DE ENERGA ELICA 1. EVALUACIN DEL RECURSO

a) Potencia terica del viento

Donde: N0 = Potencia terica (W) d = densidad del aire. d= 1,2 kg/m3. A = Area por donde pasa el viento (m2) v = Velocidad del viento (m/s)

b) Potencia aprovechable: efecto de la velocidad de salida v2.

Donde: Na = Potencia aprovechable (W) Cp = Coeficiente de Betz = 0,59

N0 = d A v3

Na = Cp N0


c) Efecto de la variacin de la velocidad del viento

d) Energa anual disponible: ejemplo para turbina de 600 kw. (Energa mxima terica anual = 5,2 GWh/ao)

k = distintas distribuciones probabilsticas del viento


2. TECNOLOGAS DE APROVECHAMIENTO

TIPO DE TURBINA

DESCRIPCION CARACTERSTICAS

EJE HORIZONTAL

Las torres altas permiten acceder a vientos con mayores velocidades. En algunos lugares, cada 10 metros de altura, la velocidad del viento se incrementa un 20%. Tienen mejores rendimientos.

EJE VERTICAL

No se necesita una torre de estructura poderosa.

Pueden ser ubicadas cerca del suelo, haciendo fcil el mantenimiento de las partes.

Necesitan una menor velocidad del viento para empezar a girar.


3. ANLISIS DE CASOS CENTRAL ELICA ALTO BAGUALES NOMBRE DE LA CENTRAL ALTO BAGUALES

UBICACIN COYAIQUE, AYSEN

AO PUESTA EN MARCHA 2001

POTENCIA INSTALADA 2 MW

N TURBINAS 3 X 660 KW

MARCA VESTAS, DINAMARCA

ALTURA TORRE 45 m

DIMETRO ROTOR 47 m

VELOCIDAD MNIMA DE GENERACIN

4 m/s

VELOCIDAD MXIMA DE GENERACIN

25 m/s

VELOCIDAD DE POTENCIA NOMINAL

17 m/s

GENERACION ANUAL ESTIMADA 9,2 GWH


PARQUE ELICO CANELA NOMBRE DE LA CENTRAL CANELA

UBICACIN Canela, Km 300, Ruta 5 Norte, IV Regin



N TURBINAS 11 X 1,65 MW

MARCA VESTAS, DINAMARCA

ALTURA TORRE 60 m

DIMETRO ROTOR 82 m

VELOCIDAD DE POTENCIA NOMINAL

6,2 m/s

GENERACION ANUAL ESTIMADA 45 GWH


4. SITUACION NACIONAL Chile cuenta con un potencial elico estimado en 44.000 MW. (Ref.: Independencia Energtica Sustentable de Mainstream Renewable Power. 2008.). Los lugares de mayor inters se encuentran en los sectores costeros de la IV a la XII Regiones. (Ref.: Proyecto EOLO: Evaluacin del Potencial de Energa Elica en Chile. CORFO. U. de Chle. 1993.) Proyectos en operacin:

Lebu Sur (VIII Regin). 158 MW.


5. PROYECTOS EN LA OCTAVA REGIN

PROYECTO EMPRESA POTENCIA MW

INVERSIN millones US$

ESTADO

CRISTORO Lebu

BOSQUEMAR 2,5 6,5

6 6

En operacin parcial desde 2009

ALTOS DE HUALPN Hualpn

ENERGAS RENOVABLES BO BIO

20 26 Aprobado SEIA

CHOME Hualpn

SEAWIND SUDAMERICA LTDA.

20 28 Aprobado SEIA

ARAUCO Arauco

ELEMENT POWER CHILE S.A.

100 235 Aprobado SEIA

LEBU SUR Lebu

BOSQUEMAR 158 347 En proceso de calificacin y construccin

KUREF Los Angeles

TE-ELICA S.A. 61 150 En proceso de calificacin

CUEL Nacimiento

ANDES MAINSTREAM

36 75 En operacin

RAKI Lebu

SEAWIND SUDAMERICA LTDA.

9 24 En proceso de calificacin


CENTRALES DE ENERGIA SOLAR

1. EVALUACIN DEL RECURSO

La energa solar es el recurso energtico disponible ms antiguo y fuente de otros recursos energticos (elica, fsiles, etc.). Las primeras aplicaciones conocidas se realizaron en la antigedad (212 AC, Arqumides). En Chile se realizaron las primeras aplicaciones con fines industriales en el ao 1872 (desalinizadores). Intensidad de Radiacin Solar Es la potencia solar recibida por la tierra, medida en W/m2. Constante Solar Es la intensidad de radiacin solar medida en la parte externa de la atmsfera terrestre. Alcanza a 1.366 W/m2. En la superficie terrestre, la intensidad de radiacin mxima no supera los 1.000 W/m2. Irradiacin solar Es la energa solar incidente sobre una superficie, en un determinado perodo de tiempo. Depende de la Intensidad de Radiacin y de la Insolacin (n de horas de sol). Nota: La Insolacin en el desierto de Sahara es 4.000 h/ao; en Concepcin es 2.560 h/ao. En el desierto de Atacama la irradiacin solar alcanza a 2.330 KWh/ao x m2


2. TECNOLOGAS DE APROVECHAMIENTO

TIPO DESCRIPCION CARACTERSTICAS

CONCENTRADORES PARABLICOS

Se emplean a escala industrial de 10-100MW para la generacin de energa elctrica. Los espejos parablicos reflejan la radiacin solar y la concentran 80 veces sobre un tubo absorbente en su lnea focal. Un aceite trmico para altas temperaturas se calienta por la radiacin concentrada solar conforme circula por los tubos absorbentes hasta 400C.. Su capacidad de concentracin es de 30 a 80 veces.

ESPEJOS CONCENTRADORES

Consisten en un campo de espejos helistatos que siguen la posicin del Sol en dos ejes y dirigen el rayo reflejado a un receptor que se sita en la parte superior de la torre, la concentracin de estos helistatos es de 200 a 1.000 veces.

DISCOS PARABLICOS

Reflejan el calor en un motor Stirling que se sita en la parte central del foco. Su capacidad de concentracin es entre 1000 y 4000 veces.


TIPO DESCRIPCION CARACTERSTICAS

TORRES SOLARES

Combina la tecnologa solar trmica y la elica para generar electricidad limpia basndose en la conveccin del aire. La planta consta de una superficie circular de terreno que se recubre con un material transparente con una torre hueca central, el aire al calentarse asciende por la chimenea moviendo unas turbinas que se encuentran en su interior.

POZAS SOLARES

lquido vapor

La alta concentracin salina en la solucin genera altas temperaturas en el fondo de la poza permitiendo evaporar un fluido para generar electricidad en una ciclo de vapor.

CONVERSIN FOTOVOLTAICA

Se basa en el efecto fotoelctrico, es decir, en la conversin de la energa lumnica proveniente del sol en energa elctrica. Para llevar a cabo esta conversin se utilizan unos dispositivos denominados clulas solares, constituidos por materiales semiconductores en los que artificialmente se ha creado un campo elctrico constante. El material ms utilizado es el Silicio. Estas clulas conectadas en serie o paralelo forman un panel solar. Tienen rendimientos del orden de 15%.


3. ANLISIS DE CASOS TORRE SOLAR DE ODEILLO NOMBRE DE LA CENTRAL ODEILLO

UBICACIN Odeillo, Francia


POTENCIA INSTALADA 1 MW (t)

TIPO Espejos concentradores

CENTRAL SEGS NOMBRE DE LA CENTRAL SOLAR ENERGY GENERATING

SYSTEM

UBICACIN Desierto de Mojave, California, EEUU



TIPO Concentradores parablicos


4. SITUACION NACIONAL Chile cuenta con un potencial solar estimado en 37.000 MW. (Ref.: Independencia Energtica Sustentable de Mainstream Renewable Power. 2008.).

La energa solar es utilizada preferentemente en la zona norte del pas, en donde existe uno de los niveles de irradiacin ms altos del mundo. Registros de energa solar demuestran que el norte de Chile presenta condiciones extraordinariamente favorables para la utilizacin de la energa solar. Especficamente entre las regiones I y IV, el potencial de energa solar puede clasificarse entre los ms elevados del mundo.

ENERGIA SOLAR EN CHILE (Ref.: Irradiacin solar en territorios de la Repblica de Chile. CNE. PNUD. UTFSM. 2008)

LUGAR Intensidad solar mxima W/m2

Irradiacin solar anual

KWh/m2

San Pedro de Atacama. Antofagasta.

890 2.331

Pudahuel. Santiago.

800 1.661

Concepcin 851 1.631

En junio de 2014 se inaugur la planta Solar Fotovoltaica Amanecer Solar CAP, la mayor central solar fotovoltaica de Latinoamrica y una de las ms grandes del mundo,en el sector Llano de Llampos en Copiap. El complejo cuenta con ms de 310.000 mdulos solares fotovoltaicos y su capacidad total instalada es de 100MW, equivalente al consumo anual de 125.000 hogares en Chile. Representa el 10% de la meta de 1.000 MW de capacidad instalada adicional de generacin ERNC fijada por el Gobierno de Chile para 2014. .


CENTRALES DE ENERGIA GEOTRMICA

1. EVALUACIN DEL RECURSO La energa geotrmica es el calor interno de la Tierra. La temperatura aumenta con la profundidad a un promedio de 30C/Km, es decir, existe un gradiente trmico y, por lo tanto un flujo de calor desde el interior de la Tierra hacia el exterior.

Estructura de los Sistemas Geotrmicos

Fuente de Calor: Corresponde generalmente a un cuerpo de magma a unos 600-900C emplazado a menos de 10 km de profundidad, desde el cual se trasmite el calor a las rocas circundantes.

Recarga de agua: El agua meterica o superficial debe tener la posibillidad de infiltrarse en el subsuelo, a travs de fracturas o rocas permeables, hasta alcanzar la profundidad necesaria para ser calentada.

Reservorio: Es el volumen de rocas permeables a una profundidad accesible mediante perforaciones, donde se almacena el agua caliente o el vapor, que son los medios para utilizar el calor.

Cubierta impermeable: Impiden el escape de los fludos hacia el exterior del sistema, usualmente corresponde a rocas arcillosas o a la precipitacin de sales de las mismas fuentes termales.


2. TIPOS DE SISTEMAS GEOTRMICOS

Sistemas de agua caliente: Cuyos reservorios contienen agua a temperaturas entre 30 y 100C. Sistemas de este tipo son utilizados en la actualidad para calefaccin y agroindustria principalmente.

Sistemas de agua - vapor: Denominados tambin de vapor hmedo, contienen agua bajo presin a temperaturas superiores a 100C. Este tipo de sistemas geotrmicos es el ms comn y de mayor explotacin en la actualidad, pueden alcanzar temperaturas de hasta 350C.

Sistemas de vapor seco: O de vapor dominante, producen vapor sobrecalentado, la separacin de la fase gaseosa se produce dentro del reservorio; el grado de sobrecalentamiento puede variar entre 0 y 50C. Estos sistemas son poco comunes.

Sistemas de rocas secas calientes: Corresponden a zonas de alto flujo calrico, pero impermeables de tal modo que no hay circulacin de fludos que pueden transportar el calor.


3. TECNOLOGAS DE APROVECHAMIENTO Para efectos de aprovechar el potencial geotrmico de un determinado lugar es necesario trasladar el recurso, que se encuentra a profundidades de 1,5-3 km, hasta la superficie. Esto se consigue por la presencia de un fluido que acta de vehculo transportador de la energa. Este fluido accede a la superficie mediante los sondeos perforados por el hombre. Para cumplir su objetivo, los sondeos han de reunir las condiciones de dimensin y acabado adecuadas, de manera que duren el mayor tiempo posible, produciendo la mxima cantidad de fluido.

El fluido geotrmico, una vez alcanzada la superficie, se ha de someter a las transformaciones necesarias para que su energa trmica potencial pueda ser aprovechada. Los procesos empleados en la transformacin dependen del nivel trmico del fluido.

Alta temperatura (T > 150 C)

Se emplean para la produccin directa de electricidad. Por ejemplo Tubo de Potencia.

Media temperatura (100C < T < 150C)

se pueden emplear para producir electricidad mediante el uso de ciclos binarios, que hoy en da presentan todava rendimientos termodinmicos muy bajos, siendo su mejor utilizacin la aplicacin en procesos industriales

Baja temperatura (T < 100 C)

Se emplean en usos directo del calor, como calefaccin de viviendas, procesos industriales, usos agrcolas. Cuando la temperatura es muy baja (20-30 C), se emplean para suministro de agua caliente sanitaria y aire acondicionado, con el empleo de bomba de calor.


4. FUNCIONAMIENTO DE UNA PLANTA GEOTERMICA

El funcionamiento de una central geotrmica es bastante simple: consta de una perforacin practicada a gran produndidad sobre la corteza terrestre (unos 5 km), con objeto de obtener una temperatura mnima de 150 C, y en la cual se han introducido dos tubos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor.

Desde la superficie se inyecta agua fra a travs de uno de los extremos del tubo, la cual se calienta al llegar al fondo formando vapor de agua y regresando a chorro a la superficie a travs del otro tubo. En el extremo de ste est acoplada una turbina-generador que suministra la energa elctrica para su distribucin. El agua enfriada es devuelta de nuevo al interior por el primer tubo para repetir el ciclo.


5. EL TUBO DE POTENCIA (Power Tube)

Es un dispositivo tubular que capta la energa geotrmica de alta temperatura (energa geomagmtica) y la convierte en electricidad. Cada tubo puede producir hasta 10 MW. No est totalmente aceptado.


6. LA GEOTERMIA EN CHILE

Las proyecciones del Ministerio de Minera (El Mercurio, 7 de junio de 2009) estiman que el potencial elctrico de la geotermia en nuestro pas podra llegar a los 16.000 MW. El pas est ubicado en una zona del mundo conocida como el "Cinturn de Fuego del Pacfico", que se caracteriza por una intensa actividad ssmica y volcnica. Por lo mismo, tiene un potencial geotrmico considerable desde la Regin I a la X.

Chile tiene una larga historia en la exploracin geotrmica. Empresas italianas perforaron 2 pozos en la zona de El Tatio en los aos 20. Durante los aos 60 y 70, la CORFO -con el apoyo de la Agencia Japonesa de Cooperacin Industrial (JICA) - perfor 6 pozos en la zona conocida como Puchuldiza. En esos mismos aos, CORFO -esta vez con la cooperacin del gobierno de Nueva Zelandia-, perfor pozos en la zona de El Tatio, en la Segunda Regin del pas.

En el norte de Chile existen cerca de 90 zonas termales y se han realizado reconocimientos geolgicos y geoqumicas en muchos de ellas, aunque slo tres reas termales han sido sistemticamente exploradas: Puchuldiza, Apacheta y El Tatio.

En el sur de nuestro pas hay ms de 200 reas termales. Se ha realizado reconocimiento geolgico y geoqumica de las aguas y exploracin geotermal sistemtica en las reas de Calabozo, Nevados de Chilln y Puyehue-Cordn Caulle.


El ao 2000 se promulg la Ley N 19.657 Sobre Concesiones de Energa Geotrmica. El Ministerio de Minera es el encargado de la aplicacin, control y cumplimiento de la Ley. Regula el otorgamiento, ejercicio y extincin de concesiones de exploracin y explotacin de energa geotrmica. Cualquier persona natural o jurdica puede solicitar una concesin si cumple los requisitos. Recientemente, ENAP cre una alianza con la empresa italiana ENEL para explorar proyectos geotrmicos en la VII y VIII Regin. Concesiones de Energa Geotrmica La CNE ha incorporado dos proyectos geotrmicos en los Planes Indicativos de Obras para el SIC (Octubre 2006) por un total de 260 MW: Calabozo y Chilln.

Abril 2011 Central Calabozo. 7 Regin. Etapa 1. 40 MW

Abril 2011 Central Chillan. 8 Regin. Etapa 1. 25 MW

Abril 2013 Central Calabozo Etapa 2. 40 MW

Abril 2013 Central Chillan Etapa 2. 25 MW






CENTRALES DE ENERGA DEL MAR

A. CENTRALES TRMICAS DEL MAR (OTEC: Ocean Thermal Energy Conversion)

La energa trmica del mar o mareotrmica u OTEC, est basada en la diferencia de temperaturas entre la superficie y las profundidades del mar. Las variaciones de temperatura en las zonas tropicales superan los 20 grados centgrados para una distancia inferior a 100 metros; en las zonas alejadas del Ecuador la explotacin es ms difcil.

RENDIMIENTO TERICO MXIMO (CARNOT)

100

mxima mnimaCarnot

mxima

t t

t


En 1930 Georges Claude construy la primera central trmica del mar de 22 KW en Cuba, que oper durante 11 das, hasta que fu destruda por una tempestad.

En base a estas ideas, la empresa francesa Societ Energie des Mers complet un proyecto de central maremotrmica de 7 MW netos, a instalar en Costa de Marfil. El estudio econmico realizado en 1954 demostr la viabilidad del proyecto, pero ste fu abandonado por razones polticas.

A finales de los aos 60 aparecieron proyectos totalmente nuevos, todos ellos de ciclo cerrado, que prefiguraron las futuras centrales maremotrmicas que dentro de un plazo de 10 a 30 aos podran funcionar en los ocanos tropicales.

Como consecuencia de estos trabajos, en 1979 se mont una pequea planta, que produce 15 kW elctricos, llamada Mini-OTEC, en la costa de Hawai. Con esta experiencia se construy la central OTEC-1, tambin de ciclo cerrado, que proporciona 1 MW de potencia, y est en proyecto la OTEC-2, de 40 MW, todas ellas en EE.UU.

Los programas de desarrollo de las centrales maremotrmicas se llevan a cabo en todo el mundo. En Japn funciona ya una central de 1 MW y se proyecta otra de 100 MW. Tanto Francia como Italia y Alemania estn inmersos en este tipo de investigaciones, esperando conseguir resultados positivos en los prximos aos.


TECNOLOGAS DE APROVECHAMIENTO Hay tres tipos de tecnologas de aprovechamiento de las OTEC:

Ciclo cerrado

Ciclo Abierto

Ciclo hbrido En los sistemas de Ciclo cerrado, se transfiere calor desde el agua caliente de la superficie del mar a un fluido de trabajo, tal como amonaco, que hierve a bajas temperaturas. El vapor del fluido de trabajo se expande en una turbina acoplada a un generador elctrico. El agua fra del fondo del mar condensa el vapor, que luego es bombeado nuevamente hacia el proceso de evaporacin.

Los sistemas de Ciclo Abierto utilizan la misma agua caliente de la superficie del mar como fluido de trabajo. El agua se evapora a presiones de vaco y se expande posteriormente en una turbina de baja presin, conectada a un generador elctrico. El vapor, que ha perdido su sal, se condensa a la salida de la turbina al entrar en contacto con las bajas temperaturas del fondo marino. El agua condensada puede ser usada como agua dulce para consumo humano o riego.

Los sistemas Hbridos usan tanto sistemas de ciclo cerrado como ciclo abierto para optimizar la produccin de electricidad y agua fresca.

Actualmente la conversin maremotrmica en ciclo cerrado es tcnicamente factible por debajo de los 25 MW, mientras que el ciclo abierto es posible comercialmente en el rango de los 10 MW. Se estima que los costos de inversin son del orden de 7.000 US$/KW.


B. CENTRALES MAREOMOTRICES

Las mareas se aprecian como una variacin del nivel del mar, que ocurre cada 12,5 horas. Esta variacin puede ser imperceptible (30 a 50 cm) o alcanzar los 20 metros en algunos lugares.

Una central mareomotriz requiere contener el agua en un depsito

artificial durante la pleamar (marea alta) y soltarla durante la bajamar

(marea baja). Al igual que en las centrales hidroelctricas, el agua

pasa a travs de unas turbinas para generar energa elctrica. Es

necesario que la amplitud de la marea sea como mnimo de 5 m, por lo

que slo hay un nmero limitado de lugares en todo el mundo donde

las condiciones de la marea son adecuadas para su explotacin. Con

todo, se ha cifrado el potencial aprovechable de esta fuente energtica

en unos 15,000 MW.


El precedente a las centrales mareomotrices est en los molinos de marea, abundantes en las costas europeas a partir del siglo XI, en especial, en Gran Bretaa, aunque hoy da son muy pocos los que se encuentran funcionando. La idea de aprovechar centrales mareomotrices data de la segunda dcada del siglo XX.

La primera gran central mareomotriz para la produccin de energa elctrica comercial se construy en 1967 en el Estuario de Rance (Francia); es la central ms importante del mundo con una potencia instalada de 240 MW, un salto de agua de 8 metros y un dique de ms de 700 mts. siendo la superficie de agua embalsada de 17 Km2.

Uno de los proyectos ms importantes del mundo es la Central Mareomotriz de Severn en Reino Unido, con un total de 8.640 MW.


CENTRAL MAREOMOTRIZ DE LA RANCE NOMBRE DE LA CENTRAL LA RANCE

UBICACIN FRANCIA



ENERGA ANUAL 544 millones de KWH

N TURBINAS 24

TIPO KAPLAN DOBLE VA

LONGITUD DIQUE 750 m

DIFERENCIA DE ALTURA MAREA 8 m promedio (0-13,5 m)

SITUACIN EN CHILE En Chile no es tan atractivo el uso de esta tecnologa. Las zonas con mayor variacin de mareas se presentan en las aguas que rodean Chilo con diferencias que no superan los 3 metros.


C. CENTRALES DE CORRIENTES MARINAS

Generalmente las corrientes marinas se ubican cerca de las costas, en

donde el fondo marino fuerza al agua a circular en canales angostos a

velocidades que alcanzan los 17 Km/h. Este fenmeno se da

tpicamente en zonas cercanas a islas.

TECNOLOGIAS DE APROVECHAMIENTO

Turbinas de eje horizontal: Consiste en la utilizacin de generadores

tipo molino sumergidos, similares a la turbinas elicas, con la ventaja

que el agua al tener mayor densidad que el aire (832 veces) puede

otorgarnos la misma cantidad de energa que un generador elico,

pero con una menor rea y velocidad. El beneficio de estas turbinas

es la posibilidad de apilarlas y construir barreras por la cual debe

circular la corriente, obteniendo altas potencias, pero produciendo una

barrera a la biodiversidad. La figura muestra turbina de 1 MW

instalada en Irlanda del Norte.


Turbinas de eje vertical: Un ejemplo de sta tecnologa es el modelo

Marine Current Turbines (MCT), de Canad, de 300 kW.

Tubo de Venturi: Consiste en la utilizacin del principio de Venturi,

colocando una caera en la corriente marina. La succin provocada

por la corriente hace rotar a una turbina con un generador instalados

fuera del agua. La ventaja de esto es la ausencia de piezas mviles

bajo el agua.

SITUACIN EN CHILE En Chile se conoce slo un intento para construir una central mareomotriz. Consisti en el diseo de un viaducto sobre el canal de Chacao con centrales mareomotrices de corriente marina. El proyecto fue ideado alrededor del 2005 por el ingeniero Ren Fischmann en conjunto con la empresa canadiense Blue Energy. Consideraba la instalacin de 200 turbinas con una capacidad de 15 MW, que utilizaran la velocidad de las corrientes martimas de la zona.


D. CENTRALES DE OLAS MARINAS (UNDIMOTRIZ)

Las olas son producidas por el viento que sopla sobre la superficie del mar. La energa que contienen las olas puede ser aprovechada para mover estructuras capaces de generar electricidad. Diversos estudios han llegado a determinar que la energa del oleaje de los ocanos podra abastecer un mnimo de 10% del consumo mundial de energa, si esta se aprovechara ptimamente. Potencia terica de una ola:

Donde: N = Potencia por metro de frente (KW/m) h = Altura de la ola (m) T = Perodo de la ola (s) Energa anual:

Donde: E = Energa anual por metro de frente (KW/m) h = Altura de la ola (m) T = Perodo de la ola (s) D = porcentaje del tiempo en que las olas han mantenido una altura h y un perodo T = Rendimiento del sistema de conversin

217.170anualE h T D

21,96teoricaN h T


TECNOLOGIAS DE APROVECHAMIENTO

COLUMNA DE AGUA OSCILATORIA

Wavegen, Escocia, 0.5 MW.


BOMBA DE PISTN

Hanstholm, Dinamarca, 45 KW

PELAMIS (serpiente de mar)


CANAL CONDUCTOR


PARQUE DE ENERGA DE LAS OLAS OKANOS NOMBRE DE LA CENTRAL OKANOS

UBICACIN AGUCADOURA, PORTUGAL


POTENCIA INSTALADA 2,25 MW

SISTEMA PELAMIS 3 UNID x 750 KW

DIMENSIONES UNIDAD 4 cilindros de 3,5 m x 150 m


SITUACIN EN CHILE

En Chile las perspectivas de su aplicacin son muy amplias si consideramos que disponemos de cerca de 4.000 Km de costas. Se estima que la potencia de las olas disponible en Chile vara de 15 KW/m en el norte a 97 KW/m en el sur, con un promedio de 57 KW/m. El potencial total alcanza a 240.000 MW. El potencial aprovechable se estima en 10.000 MW.


CENTRALES DE ENERGIA NUCLEAR

FISION NUCLEAR

COMBUSTIBLE NUCLEAR: URANIO-235

El sistema ms usado para generar energa nuclear utiliza el uranio como combustible. Se usa el istopo 235 del uranio que es sometido a fisin nuclear en los reactores. En este proceso el ncleo del tomo de uranio (U-235) es bombardeado por neutrones y se rompe originndose dos tomos de un tamao aproximadamente la mitad del de uranio y liberndose dos o tres neutrones que inciden sobre tomos de U-235 vecinos, que vuelven a romperse, originndose una reaccin en cadena.

La fisin controlada del U-235 libera una gran cantidad de energa en forma de calor. Se estima que 1 kg de uranio genera el calor equivalente al generado por 1.000 toneladas de carbn.

El mineral de uranio se encuentra en la naturaleza en cantidades limitadas. Es por tanto un recurso no renovable. Hay depsitos importantes de este mineral en Norteamrica (27,4% de las reservas mundiales), Africa (33%) y Australia (22,5%).

El mineral del uranio contiene tres istopos: U-238 (99,28%), U-235 (0,71%) y U-234 (menos que el 0,01%). Dado que el U-235 se encuentra en una pequea proporcin, el mineral debe ser

CALOR


enriquecido (purificado y refinado), hasta aumentar la concentracin de U-235 a un 3%, hacindolo as til para la reaccin.

REACTOR NUCLEAR

MODERADOR (Agua, Deuterio, Grafito)

Material que frena la velocidad de los neutrones, hasta lograr una velocidad adecuada para la fisin(2.200 m/s)

BARRAS DE CONTROL (boro, cadmio):

Absorben neutrones, permitiendo el control de la potencia del reactor.

BARRAS DE CONTROL

MODERADOR

COMBUSTIBLE NUCLEAR

REACCIN DE FISIN

BLINDAJE


CENTRALES DE ENERGA NUCLEAR

PARTES DE LA CENTRAL

REACTOR: Reaccin de Fisin

CIRCUITO PRIMARIO: Refrigeracin del reactor

CIRCUITO SECUNDARIO: Ciclo del vapor

CIRCUITO TERCIARIO: Refrigeracin del condensador


TIPOS DE REACTORES DE FISIN

A. REACTORES DE AGUA LIVIANA LWR (Ligth Water Reactor)

Utilizan uranio enriquecido (3% U-235)

Moderador: Agua

Son los ms utilizados

Dependen de plantas de enriquecimiento de uranio

Tamao mnimo: 1.000 MW

TIPOS DE LWR:

Reactores de Agua Presurizada PWR (Pressurized Water Reactor)

Trabajan con agua liviana a presin como refrigerante y moderador


Reactores de Agua en Ebullicin BWR (Boiling Water Reactor)

Trabajan con agua liviana en ebullicin como refrigerante y moderador.

El vapor para la generacin de electricidad es producido directamente en el reactor.


B. REACTORES DE AGUA PESADA PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor)

Tambin llamado CANDU (Canadian Deuterium Uranium)

Utilizan uranio natural (0,71% U-235)

Moderador: Agua Pesada o deuterio (circuito primario)

El Deuterio circula por tubos

No dependen de plantas de enriquecimiento de uranio

Tamao mnimo: 600 MW


C. OTROS TIPOS DE REACTORES

GCR (Gas Cooled Reactor). Reactores refrigerados por gas y moderados con grafito.

LWGR (Light Water Graphite Reactor). Reactor refrigerado con agua liviana y moderado con grafito

D. REACTORES DE INVESTIGACIN

Son aquellos que estn diseados para aprovechar los flujos de neutrones.

Dentro de las principales funciones que realizan, est la de producir elementos radiactivos artificiales, tambin llamados radioistopos y utilizar su fuente neutrnica para realizar investigacin en el rea de materiales (Difraccin Neutrnica, Neutrogtrafa, Escatering Difuso, espectroscopa prompt - Gamma, Anlisis por activacin).


CENTRAL NUCLEAR ATUCHA I NOMBRE DE LA CENTRAL ATUCHA I

UBICACIN Buenos Aires, Argentina



TIPO PHWR - CANDU


SITUACIN EN EL MUNDO

En 1956 se puso en marcha, en Inglaterra, la primera planta nuclear generadora de electricidad para uso comercial.

En 1990 haba 420 reactores nucleares comerciales en 25 pases que producan el 17% de la electricidad del mundo.

En la dcada de los 70 y especialmente en la de los 80 surgieron voces que alertaron sobre los peligros de la radiacin, sobre todo en caso de accidentes.

El riesgo de accidente grave en una central nuclear bien construida y manejada es muy bajo, pero algunos de estos accidentes, especialmente el de Chernobyl (1986) que sucedi en una central de la URSS construida con muy deficientes medidas de seguridad y sometida a unos riesgos de funcionamiento alocados, han hecho que en muchos pases la opinin pblica mayoritariamente se haya opuesto a la continuacin o ampliacin de los programas nucleares. Adems ha surgido otro problema de difcil solucin: el del almacenamiento de los residuos nucleares de alta actividad.

En los prximos 20 aos, la nucleoelectricidad debiera representar entre el 5 y el 7% de la energa primaria, con una capacidad instalada entre 374 y 571 GWe.

Los pases que ms utilizan esta alternativa energtica, para producir electricidad, en el mundo son: Lituania con un 73.1%, Francia 75 %, Blgica 57.7%, Ukrania 43,8%, Suecia 48,8%, Bulgaria 47,1%, Repblica Slovenia 47%, Hungra 38,3%.

En Latinoamrica los pases que han realizado el mayor aporte en esta alternativa son Brasil y Argentina.

A raz del terremoto ocurrido el 11 de marzo de 2011 en Japn y de los daos producidos en la planta nuclear de Fukushima, en el norte de ese pas, se ha puesto en discusin la posibilidad de instalacin de nuevas centrales nucleares en el mundo.


SITUACION EN CHILE

Nuestro pas cuenta con dos rectores de investigacin, ubicados en La Reina y otro en Lo Aguirre en Santiago. Las tareas fundamentales de estos reactores son producir radioistopos para diversas aplicaciones en Medicina, Agricultura, Industria y Alimentacin. Tambin se utiliza su fuente neutrnica en investigacin experimental en el rea de los materiales y enseanza.

La potencia del reactor de La Reina es 5 MW trmicos. La masa total de 235U es del orden de los 5 kilogramos. El calor generado durante la operacin del reactor es extrado y transferido a un sistema de refrigeracin secundario siendo finalmente descargado al ambiente mediante una torre de refrigeracin. En la figura se muestra el detalle del reactor nuclear del CEN la Reina.

El recurso Uranio en Chile no ha sido evaluado completamente. Segn estimaciones se puede anticipar una disponibilidad de 5000 toneladas, que supondran una autonoma inicial cercana a 40 aos para dos centrales de mediano tamao. Sin embargo, tambin se prevn recursos especulativos por 50 a 200 mil toneladas. Analizando las proyecciones de la demanda energtica en el mediano y largo plazo se puede concluir que la alternativa nuclear podra ser factible en 20 aos ms.


En julio de 2008 el Ministro de Energa chileno de la poca, seal que en la actual coyuntura energtica y con los proyectos de generacin hidroelctricos, a carbn y energas renovables no convencionales en estudio y desarrollo no sera necesario la puesta en operacin de una central nuclear para generacin elctrica hasta por lo menos el 2025.

Indic que el proceso de realizacin de estudios de factibilidad, regulatorios, ambientales, etc. deber tomar entre 12 y 15 aos para materializarse en una planta de energa nuclear, agregando que la decisin sobre construir o no una central nuclear no deber ser tomada apoyndose en la actual coyuntura.

Sin embargo, el 16 de marzo de 2011, el gobierno de Chile firm un memorndum de entendimiento sobre cooperacin en energa nuclear con estados Unidos.


CENTRALES DE ENERGIA NUCLEAR

FUSION NUCLEAR

Cuando dos ncleos atmicos (por ejemplo de hidrgeno) se unen para formar uno mayor (por ejemplo helio) se produce una reaccin nuclear de fusin. Este tipo de reacciones son las que se estn produciendo en el sol y en el resto de las estrellas, emitiendo gigantescas cantidades de energa.

Muchas personas que apoyan la energa nuclear ven en este proceso la solucin al problema de la energa, pues el combustible que requiere es el hidrgeno, que es muy abundante. Un gramo de Hidrgeno sometido a un proceso de fusin nuclear produce alrededor de 173.000 KWh. Adems es un proceso que, en principio, produce muy escasa contaminacin radiactiva.

La principal dificultad es que estas reacciones son muy difciles de controlar porque se necesitan temperaturas cercanas a 100 millones de millones de grados centgrados para inducir la fusin. A esta temperatura se crea un nuevo estado de la materia: el plasma formado por iones y electrones.

TECNOLOGIAS DE FUSIN NUCLEAR

Confinamiento magntico: Se consigue crear y mantener la reaccin gracias a grandes cargas magnticas que hacen las veces de muros de contencin de las cargas nucleares

Confinamiento inercial: El calentamiento se consigue con lseres de gran potencia y el confinamiento del plasma con la propia inercia de la materia.

Las investigaciones actuales se han inclinando por el confinamiento magntico, habindose descubierto que el mtodo ms adecuado para mantener la reaccin es utilizando un reactor de forma toroidal denominado Tokamak.


REACTOR DE CONFINAMIENTO MAGNTICO

TOKAMAK

( -toroidalnaya kameras magnitnymi katushkami)

Desarrollado a partir de la dcada del 60 en el Instituto Kurchatov en Mosc

Mantiene el plasma dentro de un campo magntico toroidal

El plasma se calienta con corrientes elctricas y ondas de alta frecuencia.


SITUACIN ACTUAL

Se ha demostrado la viabilidad cientfica de la produccin de energa mediante fusin nuclear en dos mquinas distintas, el JET (Joint European Torus) de la Unin Europea en Oxfordshire, y el TFTR (Toroidal Fusion Thermonuclear Reactor) en Princeton. Los dos son dispositivos de fusin por confinamiento magntico.

El siguiente paso es construir un reactor que demuestre la viabilidad tecnolgica para producir energa elctrica a partir de la de fusin. Este reactor ser ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), actualmente en fase de diseo.

El 24 de mayo de 2006 los siete socios del proyecto ITER, Unin Europea, Japn, Estados Unidos, Corea del Sur, la India, Rusia y China, firmaron en Bruselas el acuerdo internacional para el lanzamiento del reactor de fusin internacional con el modelo Tokamak, que se construir en Cadarache, en el Sudeste de Francia. Los costos de construccin del reactor se estimaron en 4.570 millones de euros y la duracin de la construccin en 10 aos. La UE y Francia se comprometieron a contribuir con el 50% del costo, mientras que las otras seis partes acordaron aportar cada una alrededor del 10%.

FUSIN FRA

En marzo de 1989 cientficos de las Universidades de Utah (EEUU) y de Southampton (Inglaterra) dieron a conocer el logro de la Fusin Fra. El sistema propuesto era simple y de bajo costo. Este anuncio nunca pudo ser comprobado.

Centrales No Convencionales 2015

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