Energas Renovables

1. Introduccin

Las energas renovables son energas que se obtiene de fuentes naturales inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energa que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.

Las energas renovables pueden dividirse en dos categoras: no contaminantes: hidrulica, solar, elica, geotrmica, maremotriz, de las olas

contaminantes: biomasa, residuos slidos urbanos.

2. Energa hidrulica

Es la energa del agua cuando se mueve a travs de un cauce (energa cintica) o cuando se encuentra embalsada a cierta altura (energa potencial). Cuando se deja caer el agua, la energa potencial se transforma en energa cintica que puede mover unas turbinas que a su vez mueven un generador elctrico.

La transformacin en una central hidrulica

Embalse: es la acumulacin de agua que se logra obstruyendo el cauce de un rio. Para retenerla se construye un muro grueso de hormign llamada presa.

Compuertas: es una placa mvil que al levantarse deja pasar el agua cuando hay agua en exceso. El agua que evacua no pasa por la sala de mquinas.

Tuberas: suele estar colocada a 1/3 de la altura de la presa para que los fangos y lodos no sean arrastrados a las turbinas.

Sala de mquinas: albergan las turbinas y el alternador.Turbinas: es un motor rotativo que transforma la energa cintica del agua en energa mecnica de rotacin.

Alternador-generador: va unido al eje de la turbina y es una mquina elctrica que transforma la energa mecnica de rotacin en energa

Transformadores: elevan la tensin de salida del alternador hasta 400.000 V (alta tensin)

Lneas de transporte: llevan la corriente elctrica producida hasta los centros de consumo

Potencia y energa

La potencia, que est en funcin del desnivel de agua y del caudal, adems de las caractersticas de las turbinas y de los generadores usados en la transformacin.Pt = 1000 Q. g.h ( P = potencia terica (W) = P.absorbida)

Q = caudal de agua (m3/s)

g = aceleracin de la gravedad = 9,8 m/s2

h = altura (m)

La energa est en funcin del volumen til del embalse, y de la potencia instalada.Eab = Pab.t ( E = energa terica (KWh))

P = potencia terica (KW)

t = tiempo (h)

Rendimiento: 80%

Tipos de centrales

Segn potenciaMinicentrales (potencia < 10 MW).Centrales fluyentes

Centrales a pe de presas

Centrales hidroelctricas (>10 MW)Suelen se de bombeo

Segn el ciclo:Gravedad

De bombeo.Bombeo puro

Bombeo mixto

Central de gravedad

Impacto ambiental No producen emisiones de dixido de carbono ni contaminantes del aireatmosfrico. Los embalses de los sistemas a gran escala inundan extensas regiones,destruyen hbitats de la vida silvestre, desplazan pobladores, disminuyen lafertilizacin natural de los terrenos agrcolas situados agua abajo de la presa.

Energa solar

La energa solar es una energa renovable, obtenida a partir del aprovechamiento de la radiacin electromagntica procedente del Sol.

Energa Cantidad de calorEt = Q = K .t .S Q = cantidad de calor (Wh) = E.absorbida

K = coeficiente de radiacin solar (W/m2)

t = tiempo (h)

S = superficie (m2)

El coeficiente de radiacin solar puede valer desde 0 hasta 1000 W/m2. Depende de la latitud, hora del da, estacin del ao y situacin atmosfrica. La media aproximada en un da de verano es de 950 W/m2.Pab = E/t =K S

Rendimiento : 20%

Aprovechamiento solar

Colectores

Colectores

Colectores o captadores planos: son cajas metlicas en cuyo interior van una serie de tubos, pintados de color negro mate (absorben la radiacin) y por los que circula agua que ser calentada. En la parte superior llevan un cristal, que permite el paso de los rayos y hace de aislante con el exterior. El interior va aislado trmicamente mediante fibra de vidrio o poliuretano. Es la utilizada en los tejados de las viviendas y edificios comerciales, para calentar agua directamente con la radiacin solar, y utilizarla llaman de baja temperatura porque el agua no alcanza ms de los 80 grados centgrados.

Cuando el colector va aislado en su interior mediante el vacio, se consiguen temperaturas de hasta 120C. Se emplea para usos industriales, en los que se necesita agua a alta temperatura.

INVERNADEROS

CONSTRUCCIN BIOCLIMATICA

HORNO SOLAR

Un horno solar es una estructura que concentra la energa solar sobre un punto focal.

Para usos industriales. La temperatura en el punto focal puede alcanzar los 3.500 C, y este calor puede ser usado para generar electricidad, fundir acero, fabricar combustible de hidrgeno o nanomateriales.

Helistatos

La captacin y concentracin de los rayos solares se hacen por medio de helistatos, que son espejos con orientacin automtica que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido en una caldera. El fluido es un aceite trmico (preparado para altas temperaturas).

Este aceite caliente, va a un intercambiador de calor donde pasa sus caloras al agua, este agua se evapora, formando vapor de agua caliente, que mueve una turbina-alternador de vapor que genera electricidad. El fluido es condensado en un aerocondensador para repetir el ciclo.

Colectores cilindro-parablicos

La captacin y concentracin de los rayos solares se hacen por medio de espejos de forma parablica que concentran los rayos solares en una tubera que lleva un aceite trmico. El fluido transmite el calor desde los colectores hasta un intercambiador de calor donde pasa sus caloras al agua, este agua se evapora, formando vapor de agua caliente, que mueve una turbina-alternador de vapor que genera electricidad

Placas solares

La energa solar fotovoltaica es la energa obtenida por la radiacin electromagntica del sol al convertirse la luz en energa elctrica de corriente continua.Las clulas fotovoltaicas son dispositivos formados por metales sensibles a la luz (diodos semiconductores) que desprenden electrones cuando los fotones inciden sobre ellos. Cada clula es capaz de generar una corriente de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 Voltios. Hay que tener en cuenta que una sola clula produce poca electricidad, por lo que en cada mdulo fotovoltaico se montan varias clulas en serie, y luego a mayor escala, estos mdulos se agrupan de cara a formar un generador fotovoltaico, con el que se consigue una potencia y corriente suficiente para suministrar energa a las demandas que se requieran.

IMPACTO AMBIENTAL

No producen emisiones de dixido de carbono ni contaminantes del aire atmosfrico.Impacto visual cuando se trata de grandes instalaciones, pudiendo adems afectar al ecosistema.

Energa elica

La energa elica procede de la energa del sol (energa solar), ya que son los cambios de presiones y de temperaturas en la atmsfera los que hacen que el aire se ponga en movimiento, provocando el viento, que los aerogeneradores aprovechan para producir energa elctrica a travs del movimiento de sus palas (energa cintica).Para poder utilizar la energa del viento, es necesario que este alcance una velocidad mnima que depende del aerogenerador que se vaya a utilizar pero que suele empezar entre los 3 m/s (10km/h) y los 4 m/s (14,4km/h), y que no supere los 25 m/s (90km/h)

El aerogenerador

Los aerogeneradores estn formados por: Palas (suelen ser tres), rotor, tren multiplicador de velocidad , generador elctrico y controlador electrnico (permite el control de la correcta orientacin de las palas del rotor )

El eje del rotor gira a velocidades de entre 22 y 64 r.p.m., segn el modelo de aerogenerador y las condiciones de viento. Sin embargo un motor estndar de generacin elctrica necesita velocidades de giro de entorno a las 1500 r.p.m., por lo que es necesario un multiplicador.

Tipos de aerogeneradores

Aeroturbinas de eje vertical:Sus principales ventajas son que no necesita un sistema de orientacin y que el generador y tren multiplicador, son instalados a ras de suelo, lo que facilita su mantenimiento y disminuyen sus costes de montaje. Sus desventajas frente a otro tipo de aerogeneradores son sus menores eficiencias. Las palas de este aerogenerador estn girando en un plano paralelo al suelo.

Aeroturbinas de eje horizontal

Tienen una mayor eficiencia energtica y alcanzan mayores velocidades de rotacin por lo que necesitan un tren de engranajes con menor relacin de multiplicacin de giro. Las palas de este aerogenerador estn girando en un plano perpendicular al suelo.De potencia media o baja P< 50 KW

De potencia alta P> 50 KW

Potencia y rendimiento

Impacto ambiental

BIOMASA

El trmino biomasa se refiere a toda la materia orgnica que proviene de rboles, plantas y desechos de animales que pueden ser convertidos en energa.

Por su naturaleza, la biomasa tiene una baja densidad relativa de energa; es decir, se necesitan grandes volmenes para producir potencia, en comparacin con los combustibles fsiles,Por eso, es necesario transformarla en un combustible de mayor poder calorfico.

Obtencin de energa a partir de la biomasa

Mtodos trmicos:Combustin directa: al quemar biomasa en presencia de oxigeno se desprende calor , se puede usar como sustituto de combustibles fsiles tanto en viviendas como en centrales trmicas

Pirlisis: Consiste en descompone la biomasa a altas temperaturas en ausencia de oxigeno para obtener gases que se utilizan en la sntesis de biogasolina.

Mtodos bioqumicos:Fermentacin alcohlica: se obtiene etanol que se utiliza como combustible de vehculos.

Fermentacin anaerobia: tiene lugar en ausencia de oxgeno y mediante la accin de determinadas bacterias. Se obtiene un biogs (metano y CO2).

Fotoproduccin de combustibles: Ciertos microorganismos descomponen la biomasa para obtener Hidrgeno , que se utiliza paa obtener energa elctrica.

Energa geotrmica

Es la energa calorfica del interior de la Tierra.El ncleo de la Tierra tiene temperaturas que pueden llegar a los 4000C A medida que se profundiza la temperatura se eleva 3C cada 100 m.Dependiendo de donde se encuentre el agua, tenemos:Yacimientos hidrotrmicos (agua en interior de la tierradebido a filtraciones. Puede estar entre 40 y 200 C).Yacimientos geopresurizados (Idem. Pero a profundidades ypresiones mayores).Yacimientos de roca caliente. No contienen agua. Son rocasimpermeables a temperaturas de hasta 300C. Se inyecta aguafra

De los mares

Mareomotriz: Las mareas tienen su origen en la atraccin Sol-Luna. En algunos lugares la diferencia entre pleamar-bajamar alcanza los 10 m.La Rance (Francia). nica central con uso comercial para la produccin de electricidad.

De las olas (undimotriz)

Aplicaciones: produccin elctrica

Residuos slidos urbanos (RSU)

Se trata de los desperdicios y restos (slidos) generados por la actividad domestica en las reas urbanas.De los RSU se puede obtener energa mediante: Incineracin

Fermentacin de residuos orgnicos Resultado es biogas empleado como combustible.

Aplicacin: produccin elctrica en ambos casos

Central de Valdemingomez