Fuentes Alternativas

Equipo 4Integrantes:

*Martin Eduardo Barraza Ortiz

*Jorge Alfonso Bernal Zapata

*Jonathan Chávez Medina

Energía Solar

La energía solar es la energía producida por el sol y que es convertida a energía útil por el ser humano, ya sea para calentar algo o producir electricidad (como sus principales aplicaciones).

Cada año el sol arroja 4 mil veces más energía que la que consumimos, por lo que su potencial es prácticamente ilimitado.

La intensidad de energía disponible en un punto determinado de la tierra depende, del día del año, de la hora y de la latitud. Además, la cantidad de energía que puede recogerse depende de la orientación del dispositivo receptor.

Actualmente es una de las energías renovables más desarrolladas y usadas en todo el mundo.

Energía Solar

¿De qué manera convertimos la energía solar en energía útil para su uso cotidiano?

Esta energía renovable se usa principalmente para dos cosas, aunque no son las únicas, primero para calentar cosas como comida o agua, conocida como energía solar térmica, y la segunda para generar electricidad, conocida como energía solar fotovoltaica.Los principales aparatos que se usan en la energía solar térmica son los calentadores de agua y las estufas solares.Para generar la electricidad se usan las células solares, las cuales son el alma de lo que se conoce como paneles solares, estas son las encargadas de transformarla energía eléctrica.

Sus usos no se limitan a los mencionados aquí, pero estas dos utilidades son las más importantes. Otros usos de la energía solar son:

•Potabilizar agua•Estufas Solares•Secado•Evaporación•Destilación•Refrigeración

Los usos que se le pueden dar son muy amplios, y cada día se están descubriendo nuevas tecnologías para poder aprovecharla mejor.

Energía solar térmica

La energía solar térmica es una rama de la energía solar que consiste en el aprovechamiento de la energía calorífica del sol en la vida de los seres humanos.

Se puede usar a nivel domestico, como para cocinar alimentos (estufas solares), para generar agua caliente (calentadores solares de agua) o para calefacción. También se usa a nivel industrial, en donde se calienta agua hasta evaporarse y este vapor de agua mueve turbinas para generar electricidad (plantas de energía solar térmica).

Calentadores solares

El uso que mas se conoce actualmente de la energía solar térmica es de los calentadores solares de agua para uso domestico. Estos consisten de dos partes principales, el colector solar y el tanque de almacenamiento. El colector solar es un cuadro de aproximadamente 2 m2 en el cual hay una serie de tubos por donde pasa el agua, que al entrar en contacto con el sol es calentada; una vez caliente es almacenada en el tanque de almacenamiento (un tanque aislado, como un termo), en donde permanece caliente para cuando se necesite. Estos calentadores pueden generar hasta el 91% del agua caliente que consume una familia, dependiendo del uso y la cantidad de sol que haya en la ubicación del calentador.

Colector Solar

Estufas Solares

La energía solar térmica que está tomando mucho impulso dentro de las casas son las estufas solares, ya que son muy económicas y fáciles de usar. Una estufa solar puede cocinar arroz en aproximadamente una hora, y un pollo entero en 3 o 4 horas, con lo que el uso de gas se ve reducido de manera considerable e inmediata dentro de los hogares que las usan.

Dentro de las ramas de la energía solar, la energía solar térmica es más barata que la fotovoltaica, por lo que es la energía que más apoyo y crecimiento ha tenido en los últimos años.

Estufa Solar

Energía eléctrica mediante energía solar térmica

La energía solar térmica también se puede usar para generar electricidad. Esto se hace construyendo una torre en cuya cima hay un gigantesco tanque de agua; alrededor de la torre se colocan miles de espejos que apuntan hacia el tanque, con lo que el agua se calienta y evapora; ese vapor es obligado a pasar por unas turbinas que generan la electricidad. En la noche el agua se condensa y rellena el tanque para que al día siguiente se vuelva a generar energía eléctrica limpia.

Central Eléctrica Termosolar

Plantas Termosolares de PS10 y PS20 de Sanlúcar la Mayor (Sevilla)

Energía solar fotovoltaica

La energía solar se basa en la captación de energía solar y su transformación en energía eléctrica por medio de módulos fotovoltaicos.

Paneles solares.

 Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado a las aplicaciones eléctricas; los paneles captan la energía solar transformándola directamente en eléctrica en forma de corriente continua, que se almacena en acumuladores, para que pueda ser utilizada fuera de las horas de luz. Los módulos fotovoltaicos admiten tanto radiación directa como difusa, pudiendo generar energía eléctrica incluso en días nublados. 

Están formados por células elaboradas a base de silicio puro con adición de impurezas de ciertos elementos químicos, siendo capaces de generar cada una de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 V, utilizando como materia prima la radiación solar. 

Sistema Fotovoltaico

Elementos de un sistema fotovoltaico

•Generador Solar: Conjunto de paneles fotovoltaicos que captan energía luminosa y la transforman en corriente continua a baja tensión.

•Acumulador: Almacena la energía producida por el generador. Una vez almacenada existen dos opciones:

Sacar una línea de este para la instalación (utilizar lámpara y elementos de consumo eléctrico).Transformar a través de un inversor la corriente continua en corriente alterna.

•Regulador de carga: Su función es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador, puesto que los daños podrían ser irreversibles. Debe asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto de máxima eficacia.

•Inversor (opcional): Se encarga de transformar la corriente continua producida por el campo fotovoltaico en corriente alterna, la cual alimentará directamente a los usuarios. Un sistema fotovoltaico no tiene porque constar siempre de estos elementos, pudiendo prescindir de uno o más de éstos, teniendo en cuenta el tipo y tamaño de las cargas a alimentar, además de la naturaleza de los recursos energéticos en el lugar de instalación

Algunos usos:

•Electrificación de viviendas rurales•Suministro de agua a poblaciones•Bombeo de agua / riegos•Naves ganaderas•Pastores eléctricos•Telecomunicaciones: repetidores de señal,telefonía móvil y rural•Tratamiento de aguas: desalinización, cloración•Señalizaciones (marítima, ferroviaria, terrestre y aérea) y alumbrado público•Conexión a la red•Sistemas de telecontrol vía satélite, detección de incendios

Productores Mundiales de Energía Fotovoltaica

JAPÓN: Actualmente, es el principal país productor de energía fotovoltaica a nivel mundial, el segundo puesto lo ocupa ALEMANIA. 

ESPAÑA: Es uno de los países europeos con niveles más altos de radiación solar y tiene un elevado mercado potencial interior en sistemas conectados a la red. Pero, por contra, en la implantación de energía solar se encuentra por detrás de países nórdicos como Suecia, Holanda o Alemania. 

En España inciden 1.500 kilowatios/hora/m2 que se pueden aprovechar directamente (calor) o se pueden convertir en otra fuente de energía (electricidad). La producción mundial de módulos fotovoltaicos viene creciendo desde el año 2000 en un 30% anual y actualmente España es considerada, junto con Estados Unidos, Israel y Australia, como uno de los grandes inversores mundiales en el desarrollo de la energía solar para producir electricidad.

Ventajas

•Medio Ambientales:No contaminaNo produce emisiones de CO2 ni de otros gases contaminantes a la atmósfera.No consume combustibles.No genera residuosNo produce ruidosEs inagotable

•Socio-Económicas:

Su instalación es simpleRequiere poco mantenimientoTienen una vida larga (los paneles solares duran aproximadamente 30 años)Resiste condiciones climáticas extremas: granizo, viento, temperatura, humedad.No existe una dependencia de los países productores de combustibles.Instalación en zonas rurales desarrollo tecnologías propias.Se utiliza en lugar de bajo consumo y en casas ubicadas en parajes rurales donde no llega la red eléctrica generalVenta de excedentes de electricidad a una comparación eléctrica.Tolera aumentar la potencia mediante la incorporación de nuevos módulos fotovoltaicos.

Energía Eólica

Energía Eólica

Es la energía obtenida del viento, o sea, la cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.

Más de 15.000.000 millones de kWh de electricidad se generan anualmente en todo el mundo. De esto, cerca del 65% es producido quemando combustibles fósiles y el resto se obtiene de otras fuentes, incluyendo nuclear, hidroelectricidad, geotérmica, biomasa, solar y el viento. Solamente cerca del 0.3% de esta energía eólica, sin embargo, el uso del viento para la producción eléctrica se ha estado extendiendo rápidamente en años recientes, debido en gran parte a las mejoras tecnológicas, la maduración de la industria y una creciente preocupación por las emisiones asociadas a la quema de combustibles fósiles.

Cada Kwh. de electricidad generada por energía eólica en lugar de carbón, evita:

0,60 Kg. de CO2, dióxido de carbono.1,33 gr. de SO2, dióxido de azufre.1,67 gr. de NO, óxido de nitrógeno

Ese mismo generador produce idéntica cantidad de energía que la obtenida por quemar diariamente 1.000 Kg. de petróleo. Al no quemarse esos Kg. de carbón, se evita la emisión de 4.109 Kg. de CO2, lográndose un efecto similar al producido por 200 árboles. Se impide la emisión de 66 Kg. de dióxido de azufre -SO2- y de 10 Kg. de óxido de nitrógeno NO principales causantes de la lluvia ácida.

La energía eólica es independiente de cualquier política o relación comercial, se obtiene en forma mecánica y por tanto es directamente utilizable.Al finalizar la vida útil de la instalación, el desmantelamiento no deja huellas.

Un Parque de 10 MW:Evita: 28.480 Ton. Al año de CO2.Sustituye: 2.447 Tep. Toneladas equivalentes de petróleo.Aporta: Trabajo a 130 personas al año durante el diseño y la construcción.Proporciona: Industria y desarrollo de tecnología.Genera: Energía eléctrica para 11.000 familias.

Aerogeneradores

Los aerogeneradores producen electricidad aprovechando la energía natural del viento para impulsar un generador.

Los aerogeneradores son la evolución natural de los molinos de viento y hoy en día son aparatos de alta tecnología. La mayoría de turbinas genera electricidad desde que el viento logra una velocidad de entre 3 y 4 metros por segundo, genera una potencia máxima de 15 metros por segundo y se desconecta para prevenir daños cuando hay tormentas con vientos que soplan a velocidades medias superiores a 25 metros por segundo durante un intervalo temporal de 10 minutos.

Diagrama De Un Aerogenerador

Funcionamento De Un Aerogenerador

Generar energía a partir del viento es simple: el viento pasa sobre las aspas del aerogenerador y provoca una fuerza giratoria. Las palas hacen rodar un eje que hay dentro de la góndola, que entra a una caja de cambios. La caja de cambios incrementa la velocidad de rotación del eje proveniente del rotor e impulsa el generador que utiliza campos magnéticos para convertir la energía rotacional en energía eléctrica.Tanto los aerogeneradores terrestres como los marinos tienen en la parte superior de la góndola dos instrumentos que miden la velocidad y la dirección del viento. Cuando el viento cambia de dirección, los motores giran la góndola y las palas se mueven con ella para ponerse de cara al viento. Las aspas también se inclinan o se ponen en ángulo para asegurar que se extrae la cantidad optima de energía a partir del viento.

Energía Eólica En México

Acciona invirtió 670 millones de dólares en un parque eólico de 306 megavatios eólicos en La Ventosa, en el estado mexicano de Oaxaca, Acciona finalizó el montaje de los 204 aerogeneradores que completan estas instalaciones eólicas, todos ellos de 1,5 MW de potencia y tecnología de Acciona Windpower. La producción media anual de las instalaciones eólicas ubicadas en el Istmo de Tehuantepec será de 1.129 millones de kilovatios hora, lo que representa el consumo energético de 700.000 hogares mexicanos, y evitará la emisión anual a la atmósfera de 670 millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2).

Renovalia Energy, empresa productora de energía eléctrica a través de energías renovables (eólica, solar fotovoltaica, solar termoeléctrica y minihidráulica), anunció la firma de un crédito por 2.115 millones de pesos, para la construcción de la primera fase del parque eólico de Piedra Larga, en Unión Hidalgo, Oaxaca, y que será el segundo mayor de México. Contará con 45 aerogeneradores de Gamesa Eólica y con potencia de 2 MW de potencia. De esta forma, Piedra Larga, que producirá un total de 333 GWh por año, se convertirá en el mayor parque eólico para la industria alimenticia a nivel mundial.La primera fase de Piedra Larga estará operativa en el cuarto trimestre de 2011. En la segunda fase del proyecto, que estará en funcionamiento en 2012, se ampliará la potencia instalada en 137.5 MW.

Cannon Power Group, importante empresa en la generación de energía eólica, tiene proyectos eólicos en estudio con diferentes etapas para desarrollar en México por más de 1.000 megavatios, lo que implicará inversiones superiores a los 2.000 millones de dólares en los próximos 5 años. algunas de las plantas eólicas a construir se ubicarán en el Estado de Baja California, donde el grupo ya cuenta con más de 32.000 hectáreas.

Actualmente, algunas de las empresas que desarrollan proyectos eólicos en el país son: Iberdrola, Gamesa, Korea Electric Power Corporation, Samsung C&T Corporation, Techint, Fuerza Eólica de San Matías, Acciona’s Eurus, de acuerdo con la Comisión Reguladora de Energía (CRE).México quintuplicará su capacidad de generación eólica en 2012, luego que en ese año el país generará 2.500 MW de electricidad proveniente del aire contra los 550 MW que en 2010 produce.A la fecha, la Comisión Reguladora de Energía (CRE) ha otorgado un total de 90 permisos de energías renovables con una capacidad de 2.430 MW, de los cuales 765 MW ya están operando. La CRE precisó que de estos proyectos 13 son eólicos, 50 de biomasa, 23 hidráulicos y 4 de biogás. De los proyectos más grandes en energía eólica están: La Venta II, La Venta III, ambas en Oaxaca; y Norte II, en Chihuahua.

Energía De La Biomasa

Energía de biomasa

La biomasa incluye la madera, plantas de crecimiento rápido, algas cultivadas, restos de animales, etc. Es una fuente de energía procedente, en último lugar, del sol, y es renovable siempre que se use adecuadamente.

La biomasa puede ser usada directamente como combustible. Alrededor de la mitad de la población mundial sigue dependiendo de la biomasa como fuente principal de energía. El problema es que en muchos lugares se está quemando la madera y destruyendo los bosques a un ritmo mayor que el que se reponen, por lo que se están causando graves daños ambientales: deforestación, pérdida de biodiversidad, desertificación, degradación de las fuentes de agua, etc.

También se puede usar la biomasa para preparar combustibles líquidos, como el metanol o el etanol, que luego se usan en los motores. El principal problema de este proceso es que su rendimiento es bajo: de un 30 a un 40% de la energía contenida en el material de origen se pierde en la preparación del alcohol. 

Otra posibilidad es usar la biomasa para obtener biogás. Esto se hace en depósitos en los que se van acumulando restos orgánicos, residuos de cosechas y otros materiales que pueden descomponerse, en un depósito al que se llama digestor. En ese depósito estos restos fermentan por la acción de los microorganismos y la mezcla de gases producidos se pueden almacenar o transportar para ser usados como combustible.

APLICACIONES DE LA BIOMASA

Sector DomésticoEstimulado por la preocupación de la deforestación y con el fin de reducir el consumo de la leña, se han desarrollado varios programas de estufas mejoradas.Generalmente, estos programas se enfocaron en la eficiencia de las estufas. Frecuentemente, las estufas mejoradas fueron desarrolladas en laboratorios, sin tomar en cuenta las costumbres locales y aspectos de género.Sin embargo, las estufas mejoradas pueden brindar otros beneficios además de la disminución del consumo de leña, como por ejemplo, conveniencia, reducción del humo, ahorro de tiempo, salud y seguridad, beneficiando particularmente a las mujeres.

Industria

-Generación de calor: Particularmente en zonas rurales, varias industrias utilizan fuentes de biomasa para generar el calor requerido para procesos como el secado de productos agrícolas (café) y la producción de cal y ladrillos.

- Co-generación: Esta aplicación se refiere a la generación simultánea de calor y electricidad, lo cual resulta considerablemente más eficiente que los dos sistemas separados. Se utiliza con frecuencia en industrias que requieren de las dos formas de energía, como el procesamiento de café y azúcar. Su configuración depende de cuál es la forma de energía más importante; a veces se utilizan el calor y la electricidad en el proceso de la planta industrial y se vende el excedente a otros usuarios o a la red eléctrica.

-Generación eléctrica: En varios países industrializados se utiliza la biomasa, a gran escala, para la red eléctrica interconectada. También se usa en combinación con otras fuentes convencionales como el carbón mineral.

- Hornos industriales: Básicamente consisten en una cámara de combustión en la que se quema la biomasa (leña, cascarilla de arroz o café, bagazo, cáscara de coco, etc.), para luego usar el calor liberado en forma directa o indirecta (intercambiador de calor) en el secado de granos, madera o productos agrícolas.

- Calderas: Las calderas que operan con base en la combustión de biomasa (leña, aserrín, cascarilla de café, arroz, etc.) se usan en el secado de granos, madera y otros. Estos equipos están dotados de una cámara de combustión en su parte inferior (en el caso de las calderas a leña) en la que se quema el combustible; los gases de la combustión pasan a través del intercambiador de calor, transfiriéndolo al agua. En algunas calderas se usan inyectores especiales para alimentar biomasa en forma de polvo (aserrín, cáscara de grano, etc.), a veces, junto a algún otro tipo de combustible líquido (por ejemplo, búnker).

Los biodigestores

En su forma simple es un contenedor (llamado reactor) el cual está herméticamente cerrado y dentro del cual se deposita material orgánico como excremento y desechos vegetales (exceptuando los cítricos ya que éstos acidifican). Los materiales orgánicos se ponen a fermentar con cierta cantidad de agua, produciendo gas metano y fertilizantes orgánicos ricos en fósforo, potasio y nitrógeno. Este sistema también puede incluir una cámara de carga y nivelación del agua residual antes del reactor, un dispositivo para captar y almacenar el biogás y cámaras de hidropresión y postratamiento (filtro y piedras, de algas, secado, entre otros) a la salida del reactor.

El proceso de biodigestión

Este se da porque existe un grupo de microorganismos bacterianos anaeróbicos en los excrementos que al actuar en el material orgánico produce una mezcla de gases (con alto contenido de metano) al cuál se le llama biogás. El biogás es un excelente combustible y el resultado de este proceso genera ciertos residuos con un alto grado de concentración de nutrientes el cuál puede ser utilizado como fertilizante y puede utilizarse fresco, ya que por el tratamiento anaeróbico los malos olores son eliminados.

Biomasa en México

El propuesto proyecto de biogás en el municipio mexicano de Aguascalientes es efectivamente viable. En base a estudios preliminares, los residuos orgánicos podrían generar hasta 230.000MWh al año, el doble de la cantidad de electricidad utilizada en el sector público del municipio. El excedente de electricidad se vendería a municipios vecinos o bien a la eléctrica estatal, CFE.

Veracruz, México  una nueva planta de cogeneración de energía  en base a biomasa. Estuvo presente el presidente Calderón en este acto lo que demuestra la importancia que se le da a este tipo empresas.Con la puesta en marcha de esta planta se podrá ahorrar más de 3,6 millones de toneladas de dióxido de carbono en forma anual. Esta cifra equivale a quitar de circulación aproximadamente 70.000 automóviles.

Esta planta de biomasa  se le otorgo un reconocimiento nacional con el premio a la innovación por la tecnología que utiliza, su materia prima es el bagazo de caña para funcionar.

La energía generada por esta planta será competitiva ya que se pagara 14 centavos kw/hora menos que la convencional.

Energía Mareomotriz

Energía Mareomotriz

La energía de las mareas o mareomotriz se consigue con el movimiento de las aguas del mar, dicha energía se transforma en electricidad en centrales mareomotrices. El sistema consiste en aprisionar el agua en el momento de la marea alta, y entonces liberarla, obligándola a pasar por las turbinas durante la bajamar. Cuando la marea vuelve a subir, el nivel del mar es superior al del agua del interior de la ría, abriendo las compuertas, el agua pasa de un lado a otro del dique, y sus movimientos hacen que también se muevan las turbinas de unos generadores de corrientes, situados junto a los conductos por los que circula el agua

Central Mareomotriz

ENERGÍA UNDIMOTRIZ

La energía undimotriz es la energía producida por el movimiento de las olas. Es menos conocida y extendida que la mareomotriz, pero cada vez se aplica más. Algunos sistemas pueden ser:Un aparato anclado al fondo y con una boya unida él con un cable. El movimiento de la boya se utiliza para mover un generador. Otra variante seria tener la maquinaria en tierra y las boyas metidas en un pozo comunicado con el mar.Un pozo con la parte superior hermética y la inferior comunicada con el mar. En la parte superior hay una pequeña abertura por la que sale el aire expulsado por las olas. Este aire mueve una turbina que es la que genera la electricidad.

Proyectos En El Mundo1. Siberia2. Inchon, Korea3. Hangchow, China4. Hall's Point, Australia5. Nueva Zelanda6. Anchorage, Alaska7. Panamá8. Chile9. Punta Loyola, Argentina10. Brasil11. Bahía de Fundy12. Frobisher Bay, Canadá13. England14. Antwerp, Bélgica15. LeHavre, Francia16. Guinea17. Gujarat, India18. Burma19. Río Semzha, Rusia20. Río Colorado, México21. Madagascar

Los proyectos más cercanos son los siguientes:

•Planta de energía oceánica Dalupiri (Filipinas):Blue Energy Canadá, desarrolló una propuesta para un defensa de 4 kilómetros de largo entre las islas de Samer y Dalupiri en el estrecho de San Berdino en las Filipinas. Pendiente de la aprobación del gobierno, la planta de energía oceánica utilizará 274 turbinas clase Davids, cada una generando desde 7 MW a 14 MW con un total estimado de 2200 MW de energía utilizando la cúspide de la marea y una potencia base de 1100 MW.

Chile:La porción sur de Chile posee largas costas que tienen grandes amplitudes de marea, la población tiene un mayor índice de crecimiento en la zona sur del país. TE/Chile está mirando una pequeño pueblo en las Islas Chiloe para la primera instalación

•Alaska:La mayoría de la costa sur de Alaska tiene amplitudes de mareas adecuadas para la generación de energía con mareas y los generadores del futuro Tidal Electric de Alaska podrían estar situados en algún lugar de estas áreas. La gran mayoría de la población vive sobre o cerca de estas costas o está conectada por la red de distribución de los sitios de costa.

•México:México Project Will Sell Electricity en California y Arizona está equipando con Bufete Industrial para desarrollar unos 500 MW en el Mar de Cortez.Localizado justo a 240 kilómetros de San Diego el sitio está en la boca del Río Colorado justo sobre el borde la frontera entre Estados Unidos y México. El área poblada es mayormente desierto y lagos de agua dulce haciéndola de pequeño interés para mucha gente, a pesar de ser una estratégica localidad cerca del paso a Estados Unidos y del puerto de San Diego.