UNIDAD 3: ENERGÍAS RENOVABLES

Presentación del tema: "UNIDAD 3: ENERGÍAS RENOVABLES"— Transcripción de la presentación:

1 UNIDAD 3: ENERGÍAS RENOVABLES

2 ESQUEMA DE LA UNIDAD: 1. ENERGÍA HIDRÁULICA 2. ENERGÍA SOLAR 3. ENERGÍA EÓLICA 4. BIOMASA 5. ENERGÍA GEOTÉRMICA 6. ENERGÍA MAREMOTRIZ 7. ENERGÍA DE LAS OLAS 8. HIDRÓGENO

3 1.ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA
FUNDAMENTO: aprovechamiento de la energía potencial del agua que se encuentra almacenada en embalses. COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA Los principales elementos de una central hidroeléctrica son: - Embalse y presa. - Conducciones de agua - Sala de máquinas: Turbinas y Alternador/generador - Transformador y líneas de transporte

4 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
EMBALSE Y PRESA La acumulación de agua en forma de embalse se consigue mediante la instalación de una presa o muro de contención realizado en hormigón. Tipos de presas: - Presa de gravedad: son aquellas que contrarrestan el empuje del agua con su propio peso. - Presa de bóveda: el empuje del agua se transmite a las paredes de la montaña. Su construcción resulta más económica que las presas de gravedad.

5 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
EMBALSE Y PRESA PRESA DE GRAVEDAD PRESA DE BÓVEDA

6 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
CONDUCCIONES DE AGUA Tomas de agua: presentan compuertas para regular la cantidad de agua que llega a las turbinas y unas rejillas metálicas que impiden que elementos extraños como troncos, ramas, etc. puedan llegar a los álabes y producir desperfectos. Canal de derivación: conduce el agua desde la presa hasta las turbinas de la central. Chimenea de equilibrio: es un pequeño depósito situado lo más cerca posible de las turbinas y cuya finalidad regular la presión del agua que lleva a las turbinas. Aliviaderos: cuya misión es liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas. Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes compuertas de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, según la demanda de la situación.

7 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
CONDUCCIONES DE AGUA

8 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
SALA DE MÁQUINAS En la sala de máquinas se encuentran las turbinas y los generadores de energía eléctrica (alternadores). TURBINAS Su función es convertir la energía cinética del agua en mecánica de rotación. Existen diferentes tipos de turbinas, dependiendo de la cantidad de agua y la velocidad que lleve. Hay tres tipos principales de turbinas: - PELTON - FRANCIS - KAPLAN Las turbinas de agua pueden lograr grandes rendimientos (del orden del 90%).

9 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
TURBINA PELTON Se emplea en centrales con saltos grandes y caudales pequeños. Es un modelo del siglo XIX. Funcionamiento parecido al de un molino de agua tradicional. La rueda gira cuando el agua procedente del conducto forzado golpea sus paletas o álabes. El agua sale a gran presión por la tobera e incide sobre los álabes que, con su movimiento, hacen girar un eje. 

10 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
TURBINA FRANCIS Se emplea en un amplio rango de saltos y caudales. Esta turbina se dispone horizontalmente y el agua entra por el lateral y sale formando un ángulo de 90°. Se trata de una mejora de la turbina Fourneyron. Su versatilidad y alta eficiencia hacen que sea una de las turbinas más empleadas en el mundo.

11 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
TURBINA KAPLAN Se emplea en saltos de pequeña altura y gran caudal. La disposición de esta turbina es como la de la Francis, horizontal, con el agua entrando lateralmente y con salida formando un ángulo de 90°. Sus rendimientos son muy elevados y es una de las turbinas más empleadas en la actualidad.

12 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA ALTERNADOR
Es un tipo de generador eléctrico destinado a transformar la energía mecánica en eléctrica. TRANSFORMADORES Y LINEAS DE TRANSPORTE El transformador eleva la tensión de salida de los alternadores, de unos V, hasta V, que es la tensión de transporte.

13 E = m·g·h = d· V · g · h = Q · t · g · h ; [E] = kWh; [t] = horas
ENERGÍA HIDRÁULICA POTENCIA DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA Factores de los que depende la potencia de una central hidráulica: Desnivel que debe salvar el agua en su caída (h) Caudal del agua: Q=V/t , [m3 /s] Otros: Pérdidas debidas al rozamiento del agua con los conductos, tipo y rendimiento de la turbina y el generador, geometría de los conductos, etc. E = m·g·h = d· V · g · h = Q · t · g · h ; [E] = kWh; [t] = horas P = E / t = Q · g · h ; [P] = kW

14 ENERGÍA HIDRÁULICA TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

15 ENERGÍA HIDRÁULICA TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS DE BOMBEO Su objetivo es aprovechar el excedente de energía eléctrica generado por otro tipo de centrales (nucleares y térmicas). Durante la noche, se aprovecha para bombear agua desde un embalse inferior a otro superior . Durante funciona como una central convencional CENTRAL HIDROELÉCTRICA DE BOLARQUE (GUADALAJARA)

16 ENERGÍA HIDRÁULICA TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
CENTRALES HIDROELÉCTRICAS DE BOMBEO

17 ENERGÍA HIDRÁULICA COMPARATIVA CON OTROS TIPOS DE ENERGÍA. VENTAJAS:
Fuente de energía económica y abundante. Gran versatilidad en la producción. Altos rendimientos en la producción de electricidad. Cero emisiones a la atmósfera. Ningún residuo en los ríos. Aprovechamiento del agua embalsada para consumo humano y riego. INCONVENIENTES: - Alto impacto sobre el terreno en el momento de la construcción de las presas: tierras anegadas, pueblos inundados… modificación del ecosistema, lo cual altera la vegetación y fauna de la zona.

18 ENERGÍA HIDRÁULICA Presa de Las Tres Gargantas:
m. de longitud y 185 de altura. - La retención de las aguas del río Yangtzé, ha creado un embalse con más de 600 km de largo. - Se terminó el 30 de octubre de 2010. - El proyecto consta de 32 turbinas de 700 MW cada una, lo que supone una potencia instalada de MW (aprox. 24 veces la potencia de una central nuclear media española)

19 2. ENERGÍA SOLAR FUNDAMENTO: aprovechamiento de la energía procedente del sol, con dos aplicaciones fundamentales: su conversión en energía térmica y su transformación en energía eléctrica. El calor que llega a un punto de la superficie terrestre viene dado por la expresión: Q = K · t · S Q = calor (cal) K = coeficiente de radiación solar (cal/min·cm2) K = [0-1,3] dependiendo de la latitud, estación de año, hora del día, situación atmosférica… t = tiempo (min) S = superficie (cm2)

20 ENERGÍA SOLAR TÉCNICAS DE APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR
COLECTORES SOLARES (de baja Tª) ENERGÍA TÉRMICA HORNOS SOLARES ENERGÍA SOLAR CENTRALES TÉRMICAS SOLARES ENERGÍA ELÉCTRICA CAMPOS DE HELIÓSTATOS COLECTORES CILINDRO-PARABÓLICOS PLACAS FOTOVOLTÁICAS

21 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA TÉRMICA
COLECTORES SOLARES (de baja temperatura) Son dispositivos cuya finalidad es recoger la energía irradiada por el sol y convertirla en energía térmica. Dentro de este grupo encontramos los llamados “captadores de baja temperatura”, que alcanzan temperaturas de hasta 120°C, y que son utilizados fundamentalmente en sistemas domésticos de calefacción y agua caliente (ACS).

22 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA TÉRMICA
COLECTORES SOLARES (de baja temperatura) Consiste en una caja plana en la que se disponen tubos pintados de negro (color que mejor absorbe los rayos solares) por los que circula un fluido, generalmente agua, que se calienta durante su paso. La radiación solar permite elevar la temperatura desde unos 15°C, hasta 60°C o incluso 120°C.

23 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA TÉRMICA
COLECTORES SOLARES (de baja temperatura) Se clasifican según la temperatura que sean capaces de alcanzar: - Colectores de hasta 35°C: tubos sin aislamiento. Empleados en la climatización de piscinas, secaderos, calefacción de invernaderos… - Colectores de hasta 60°C: requieren un mayor aislamiento térmico interior y exterior. Se usan para ACS, calefacción en viviendas… - Colectores de hasta 120°C: se aíslan mediante vacío. Se utilizan cuando se requiere agua a temperaturas más elevadas (hasta 120 grados)

24 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA TÉRMICA
COLECTORES SOLARES (de baja temperatura) Colectores de hasta 35°C Colectores de hasta 60°C Colectores de hasta 120°C

25 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA TÉRMICA HORNOS SOLARES
Su objetivo es concentrar en un determinado punto los rayos solares que inciden sobre una gran superficie, generalmente un espejo de forma parabólica. Se alcanzan temperaturas muy elevadas, del orden de los 4000 ºC (concentraciones por encima de los soles). Su campo de aplicación se encuentra en la investigación y comprende principalmente los ensayos de materiales, tanto en condiciones ambientales como en atmósferas controladas o en vacío, y experimentos de química solar mediante receptores asociados a reactores químicos.

26 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA TÉRMICA
HORNOS SOLARES (aplicación doméstica)

27 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA
CENTRALES TÉRMICAS SOLARES Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar, se produce vapor que mueve una turbina, conectada a un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica. Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300ºC hasta 1000ºC, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido (CAMPOS DE HELIOSTATOS), o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica (COLECTORES CILINDRO-PARABÓLICOS).

28 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA
CENTRALES TÉRMICAS SOLARES CAMPOS DE HELIOSTATOS Los heliostatos son espejos que pueden orientarse para concentrar la radiación en una torre central, donde se encuentra una caldera y un generador de vapor.

29 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA
CENTRALES TÉRMICAS SOLARES (campo de heliostatos)

30 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA
CENTRALES TÉRMICAS SOLARES COLECTORES CILINDRO-PARABÓLICOS Estos colectores concentran, mediante espejos, los rayos solares en tuberías por los que circula un fluido caloportador (aceite). Se alcanzan así temperaturas entre los 100 y los 300ºC. El aceite caliente se transporta hacia una caldera, donde se evapora agua, que pasa a una turbina que hará girar el alternador.

31 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA
CENTRALES TÉRMICAS SOLARES (COLECTORES CILINDRO-PARABÓLICOS)

32 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA CENTRALES FOTOVOLTÁICAS
Una célula fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto fotovoltaico. Están compuestas de un material semiconductor (silicio) que presenta efecto fotoeléctrico: absorben fotones de luz y emiten electrones. Cuando un fotón choca contra un trozo de silicio es absorbido por el silicio. Esto ocurre cuando la energía del fotón es similar a la energía que liga a los electrones de valencia con el núcleo. En este último caso, el fotón cede su energía al electrón y puede romper el enlace que le vincula al núcleo, quedando libre para circular por el semiconductor. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.

33 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA CENTRALES FOTOVOLTÁICAS
Los paneles fotovoltaicos consisten en una red de células solares conectadas como circuito en serie para aumentar la tensión de salida hasta el valor deseado (usualmente se utilizan 12V ó 24V) a la vez que se conectan varias redes como circuito paralelo para aumentar la corriente eléctrica que es capaz de proporcionar el dispositivo.

34 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA CENTRALES FOTOVOLTÁICAS
Los rendimientos de este tipo de centrales varían dependiendo de la tecnología empleada y los materiales utilizados, los valores medios de los paneles comerciales rondan el 12%. Existen paneles en investigación que alcanzan el 40%.

35 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA CENTRALES FOTOVOLTÁICAS

36 ENERGÍA SOLAR CONVERSIÓN EN ENERGÍA ELÉCTRICA
APLICACIONES DOMÉSTICAS DE LOS PANELES FOTOVOLTAICOS

37 3. ENERGÍA EÓLICA FUNDAMENTO: aprovechamiento de la energía cinética del viento para obtener energía eléctrica mediante unas máquinas denominadas AEROGENERADORES. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, se agrupan formando los PARQUES EÓLICOS.

38 ENERGÍA EÓLICA TIPOS DE AEROGENERADORES
Los aerogeneradores suelen clasificarse en función de la posición de su eje en: AEROGENERADORES DE EJE HORIZONTAL: En éstos el eje de rotación se encuentra perpendicular al suelo. Es el tipo más avanzado y comercializado. La multiplicadora convierte las 22 rpm a las que giran las aspas en las 1500 rpm a las que tiene que girar el alternador para producir electricidad. Los aerogeneradores se clasifican en función de su potencia en: - Aerogeneradores de potencia baja o media (< 50kW): mayor número de aspas. Alto rendimiento a velocidades del viento bajas. - Aerogeneradores de potencia alta (>50kW): tienen dos o tres aspas. El rendimiento es mayor cuanto mayor sea la velocidad del viento (valor óptimo, 15m/s)

39 ENERGÍA EÓLICA TIPOS DE AEROGENERADORES
AEROGENERADORES DE EJE HORIZONTAL

40 ENERGÍA EÓLICA TIPOS DE AEROGENERADORES
AEROGENERADORES DE EJE HORIZONTAL Aerogeneradores de potencia baja o media (<50kW)

41 ENERGÍA EÓLICA TIPOS DE AEROGENERADORES
AEROGENERADORES DE EJE HORIZONTAL Aerogeneradores de potencia alta (>50kW)

42 ENERGÍA EÓLICA TIPOS DE AEROGENERADORES
AEROGENERADORES DE EJE VERTICAL: En los que el eje de rotación se encuentra perpendicular al suelo. Aún se encuentran en desarrollo y su principal ventaja es que no necesitan mecanismos de orientación para adaptarse a la dirección del viento. Los dos tipos más empleados son las aeroturbinas Darrieus y las Savonius.

43 ENERGÍA EÓLICA TIPOS DE AEROGENERADORES
AEROGENERADORES DE EJE VERTICAL

44 ENERGÍA EÓLICA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD
ENERGÍA SUMINISTRADA POR UN AEROGENERADOR La potencia suministrada por un aerogenerador se calcula según la siguiente expresión: Pv = 0,37 · S · v3 Donde: Pv [W] = Potencia máxima teórica del viento S [m2] = sección barrida por las aspas al girar; S = π · R2 V [m/s] = velocidad del viento RENDIMIENTO AERODINÁMICO: η = E util / E viento = Pu / Pv

45 ENERGÍA EÓLICA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD
ESQUEMA DE UNA CENTRAL EÓLICA

46 4. BIOMASA FUNDAMENTO: por biomasa entendemos toda la materia orgánica de origen animal o vegetal que puede ser transformada para su aprovechamiento como combustible. La biomasa, como recurso energético, puede clasificarse en: - Biomasa natural: se produce en la naturaleza sin intervención humana. Ej: ramas de árboles caídas en los bosques. - Biomasa residual: subproducto o residuo generado en las actividades agrícolas, ganaderas y residuos de la industria agroalimentaria, de la industria maderera, de depuradoras y del reciclado de aceite. - Cultivos energéticos: destinados a la producción de biocombustibles (fundamentalmente bioetanol y biodiesel).

47 BIOMASA Otra posible clasificación de la biomasa es atendiendo a la proporción de agua en las sustancias que la forman, se distingue así entre: - Biomasa seca: madera, leña, residuos forestales, restos de las industria maderera y del mueble, etc. - Biomasa húmeda: residuos de la fabricación de aceites, lodos de depuradora, purines, etc.

48 BIOMASA BIOMASA APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DE LA BIOMASA
El aprovechamiento energético de la biomasa se realiza mediante diferentes procedimientos: (Biomasa seca) COMBUSTIÓN CALOR BIOMASA PROCESOS TERMOQUÍMICOS GASIFICACIÓN GAS COMBUSTIBLE PIRÓLISIS GAS DE SÍNTESIS DIGESTIÓN ANAEROBIA BIOGAS PROCESOS BIOQUÍMICOS FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA BIOETANOL ESTERIFICACIÓN DE ACIDOS GRASOS BIODIESEL (Biomasa húmeda)

49 4. BIOMASA PROCESOS TERMOQUÍMICOS
La energía contenida en lo que se denomina biomasa seca (residuos forestales, ganaderos y agrícolas, residuos producidos en núcleos urbanos -residuos sólidos y procedentes de aguas residuales) es fácil de aprovechar mediante procesos termoquímicos como la combustión, la gasificación y la pirólisis. COMBUSTIÓN A partir de la cual se obtiene calor que se emplea en calefacción o para producir electricidad (haciendo pasar vapor a gran presión por una turbina unida a un generador eléctrico). Briquetas obtenidas a partir de residuos de madera de haya, preparadas para combustión en calderas y chimeneas

50 BIOMASA PROCESOS TERMOQUÍMICOS COMBUSTIÓN PLANTA DE BIOMASA.

51 BIOMASA PROCESOS TERMOQUÍMICOS COMBUSTIÓN PLANTA INCINERADORA DE RSU

52 BIOMASA PROCESOS TERMOQUÍMICOS
GASIFICACIÓN La gasificación es un proceso termoquímico en el que un sustrato carbonoso (carbón, biomasa, plástico) es transformado en un gas combustible mediante una serie de reacciones que ocurren en presencia de un agente gasificante (aire, O2…). La composición del gas (y por tanto su poder calorífico) depende de las condiciones en las que se realiza la gasificación pero suelen ser ricos en CO y/o H2 , con contenidos menores de CO2, CH4 y otros hidrocarburos. PIRÓLISIS Combustión realizada en ausencia de aire. La materia orgánica se descompone como consecuencia de la alta temperatura, dando lugar a distintos tipos de hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos.

53 BIOMASA PROCESOS TERMOQUÍMICOS
En la tabla adjunta se indican los productos que se obtienen en este aprovechamiento, entre los que destaca el calor (para calefacciones, calderas, etc), la electricidad obtenida (haciendo pasar vapor a gran presión por una turbina unida a un generador elécrico), el vapor de agua caliente, o diversos combustibles (metanol, metano). COMBUSTIÓN GASIFICACION PIROLISIS Calor, electricidad, vapor de agua Electricidad, metanol Combustibles diversos Rto: 65-95% Rto: 30-90% Rto: 65-75%

54 BIOMASA PROCESOS BIOQUÍMICOS
Son procesos para el tratamiento de la biomasa húmeda. Son llevados a cabo por microorganismos presentes en la propia biomasa o que se añaden a ella. Conducen principalmente a la formación de los llamados biocombustibles , entre éstos destacan: - Digestión anaerobia, para la obtención de BIOGAS - Fermentación alcohólica, para la obtención de BIOTANOL. - Esterificación de ácidos grasos, para la obtención de BIODIESEL.

55 4. BIOMASA PROCESOS BIOQUÍMICOS
DIGESTIÓN o FERMENTACIÓN ANAEROBIA Se trata de reacciones de biodegradación de la materia orgánica por la acción de microorganismos en ausencia de oxígeno. Se obtiene así el llamado BIOGAS: CH4 (40%-70%) CO2 otros gases (H2, N2, O2, H2S) El biogás tiene un poder calorífico de unas kcal/m3. Este gas se utiliza para producir energía eléctrica mediante turbinas o plantas generadoras a gas, en hornos, estufas, secadores, calderas u otros sistemas de combustión a gas, debidamente adaptados para tal efecto.

56 BIOMASA PROCESOS BIOQUÍMICOS DIGESTIÓN o FERMENTACIÓN ANAEROBIA

57 BIOMASA PROCESOS BIOQUÍMICOS FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
El bioetanol es un combustible que puede obtenerse a partir de un gran número de plantas, siguiendo diferentes procesos. Sin embargo, los actuales métodos de producción de bioetanol utilizan una cantidad significativa de energía en comparación con la energía obtenida del combustible producido. Por esta razón, no es posible sustituir enteramente el consumo actual de combustibles fósiles por bioetanol.

58 BIOMASA PROCESOS BIOQUÍMICOS ESTERIFICACIÓN DE ACIDOS GRASOS
La esterificación es un proceso por el cual a partir de aceites vegetales o grasas animales (usados o no), se obtiene biodiesel, un biocombustible líquido con un poder calorífico sólo un 9% inferior al del diesel obtenido a partir del petróleo y que no presenta contenido en azufre en su composición. El biodiésel puede mezclarse con gasóleo procedente del refino del petróleo en diferentes cantidades. En España, actualmente, el contenido el biodiesel supone un 6% del volumen del diesel que se comercializa.

59 5. ENERGÍA GEOTÉRMICA FUNDAMENTO: La Energía Geotérmica es la energía que puede ser obtenida por el hombre mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. Esta energía se manifiesta por medio de procesos geológicos como volcanes, los geiseres que expulsan agua caliente y las aguas termales. Se obtiene Energía Geotérmica por extracción del calor interno de la Tierra o por aportación de calor al interior de la Tierra. La energía geotérmica, siempre que se presenten temperaturas suficientemente altas, puede emplearse para producir energía eléctrica. Existe también la posibilidad de aprovechar directamente esa energía para calentar agua sanitaria o para calefacción.

60 ENERGÍA GEOTÉRMICA LOCALIZACIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
YACIMIENTOS DE AGUA Agua (en estado líquido o vapor) Temperaturas que pueden variar entre 40 y 300ºC. Situados a profundidades variables (de varios metros a kilómetros). En ocasiones el agua sale a la superficie terrestre en forma de géiser (flujo de agua y vapor a alta presión). Pueden aparecer acompañados de yacimientos de gas natural YACIMIENTOS DE ROCA CALIENTE Formados por rocas impermeables con temperaturas de hasta 300 ºC. No hay presencia de agua.

61 ENERGÍA GEOTÉRMICA APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD En la mayoría de los casos la explotación se realiza con dos pozos: por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve a reinyectar en el acuífero, tras haber enfriado el caudal obtenido. El agua caliente pasa a través de un intercambiador de calor, donde el calor es transferido a una segundo líquido que se convierte en vapor y mueve las hélices de la turbina. El vapor es luego condensado y convertido en líquido y reinyectado al yacimiento. En este ciclo cerrado, no hay emisiones al aire.

62 ENERGÍA GEOTÉRMICA APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD

63 ENERGÍA GEOTÉRMICA APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
APROVECHAMIENTO DIRECTO DEL CALOR Los sistemas de calefacción mediante energía geotérmica funcionan bombeando agua hacia un intercambiador de calor, donde éste transfiere su calor a agua de ciudad limpia que es conducida por tuberías hasta puntos de distribución en los distintos barrios, desde los que, mediante cambiadores de calor secundarios se transfiere el calor al sistema de calefacción de cada edificio. Este tipo de sistema de calefacción está instalado en más de 270 comunidades de los Estados Unidos y en zonas de Rusia, China, Francia, Suecia, Hungría, Rumanía y Japón. El sistema de calefacción de distrito más grande del mundo está en Reykjavik, Islandia, donde gracias a este sistema se redujo de manera muy significativa sus niveles de contaminación.

64 ENERGÍA GEOTÉRMICA APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
APROVECHAMIENTO DIRECTO DEL CALOR Planta geotérmica de Nesjavellir en Islandia. Esta central energética da servicio a las necesidades de agua caliente del área metropolitana del Gran Reykjavík

65 ENERGÍA GEOTÉRMICA APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
APROVECHAMIENTO DIRECTO DEL CALOR Instalación de calefacción geotérmica doméstica

66 ENERGÍA GEOTÉRMICA VENTAJAS E INCONVENIENTES
1. Es una fuente que evita la dependencia energética del exterior. 2. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón. 3. No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales. 4. La emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión. INCONVENIENTES 1. Riesgo de aparición de emisiones de ácido sulfhídrico. 2. Riesgo de contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc. 3. Posible contaminación térmica. 4. Deterioro del paisaje. 5. No se puede transportar (como energía primaria). 6. No está disponible más que en determinados lugares.

67 6. ENERGÍA MAREMOTRIZ FUNDAMENTO: La energía maremotriz es la energía desarrollada por las aguas del mar cuando están en movimiento como consecuencia de las mareas. Consiste en crear diques que permitan entrar el agua durante la marea ascendente, embalsarla y, posteriormente, cuando las marea se encuentre en su punto más bajo, dejarla salir a través de una turbina. La energía maremotriz tiene la ventaja de ser limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una mayor proliferación de este tipo de de centrales.

68 ENERGÍA MAREMOTRIZ La Rance (Bretaña, Francia) es la única central maremotriz del mundo, produce aprox. un 9% de la energía eléctrica consumida en Francia.

69 7. ENERGÍA DE LAS OLAS FUNDAMENTO: La energía de las olas consisten en el aprovechamiento de la energía generada por el movimiento de las olas. Es un tipo de energía menos extendida y conocida que otros tipos de energía marina como la maremotriz, pero se aplica cada vez más. Existen diversas tecnologías ya en desarrollo: 1. BOYAS GENERADORAS DE ENERGÍA: Un aparato anclado al fondo y con una boya unida a él con un cable. El movimiento de subida y bajada de la boya como consecuencia de la ola (altura que oscila entre 1 y 5 m), se utiliza para mover un generador. Otra variante sería tener la maquinaria en tierra y las boyas introducidas en un pozo. Esta tecnología es la empleada en la primera planta de boyas generadoras en España, situada en Santoña (Cantabria) y que podría suministrar energía eléctrica a unas familias del municipio.

70 ENERGÍA DE LAS OLAS 2. SERPIENTE MARINA “PELAMIS”: Consiste en una serie de secciones cilíndricas parcialmente sumergidas, unidas por juntas bisagra. La ola induce un movimiento relativo entre dichas secciones, activando un sistema hidráulico interior que bombea aceite a alta presión a través de un sistema de motores hidráulicos, que están acoplados a un generador eléctrico para producir electricidad. Se estima que la cantidad de energía obtenida por 30 de estos sistemas, podría abastecer aproximadamente hogares con un consumo medio europeo.

71 ENERGÍA DE LAS OLAS 3. WAVE DRAGON: Se trata de un proyecto de investigación de la UE. Consta de una rampa que impulsa las olas hacia un depósito que conduce la corriente de agua hasta unas turbinas, como una pequeña central hidroeléctrica. Se encuentra amarrado al fondo marino y tiene un peso de 237 toneladas.

72 ENERGÍA DE LAS OLAS

73 8. HIDRÓGENO OBTENCIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE HIDRÓGENO
FUNDAMENTO. El hidrógeno destaca como combustible por dos motivos: - Su reacción de oxidación (reacción con el oxígeno) es casi tres veces más energética por unidad de masa que la combustión de cualquier combustible fósil. - El producto de la combustión del hidrógeno es agua, por lo que se trata de una energía limpia. OBTENCIÓN DE ENERGÍA A PARTIR DE HIDRÓGENO El hidrógeno puede utilizarse directamente como combustible en motores de cuatro tiempos similares a los que emplean combustibles fósiles, en ellos se produce la oxidación directa del hidrógeno con oxígeno procedente del aire y con agua como único residuo del proceso. Podemos emplear el hidrógeno para producir electricidad en las llamadas CÉLULAS DE COMBUSTIBLE o CÉLULAS DE HIDRÓGENO.

74 8. HIDRÓGENO PILAS DE HIDRÓGENO
En ellas se tiene un ánodo catalizador en el que el hidrógeno se disocia en protones (H+) y electrones (e-). Los protones son conducidos a través de la membrana al cátodo, pero los electrones están forzados a viajar por un circuito externo (produciendo energía) ya que la membrana está aislada eléctricamente. En el catalizador del cátodo, las moléculas del oxígeno reaccionan con los electrones (conducidos a través del circuito externo) y protones para formar el agua, único residuo del proceso: Las reacciones que tienen lugar en la pila de hidrógeno son: 2H2 → 4H+ + 4e- O2+ 4e-→ 2O-2 2O-2 + 4H+ → 2H2O

75 8. HIDRÓGENO PILAS DE HIDRÓGENO
Cada una de las células genera una tensión pequeña (de unos 1,2V) por lo que para crear suficiente tensión, las celdas se agrupan combinándolas en serie y en paralelo, en lo que se denomina “Pila de células de combustible” ("Fuel Cell Stack”). El número de celdas usadas es generalmente superior a 45 y varía según el diseño. El rendimiento de estas células ronda el 50%.

76 HIDRÓGENO OBTENCIÓN DEL HIDRÓGENO
Actualmente el hidrógeno se obtiene de: - Combustibles fósiles: fundamentalmente a partir de gas natural, el principal componente del gas natural es metano CH4 y la reacción consiste básicamente en separar el carbono del hidrógeno, en un proceso denominado “reformado con vapor”. Es el proceso más extendido actualmente, pues es el más económico, pero tiene el inconveniente de generar una gran cantidad de CO2,por lo que contribuye al efecto invernadero. - Electrólisis del agua: El paso de la corriente eléctrica a través del agua, produce una disociación entre el hidrógeno y el oxígeno. El proceso es mucho más caro que el anterior, pero produce hidrógeno de gran pureza. - Disociación de moléculas de agua mediante calor: requiere temperaturas del orden de 2500ºC. Para obtener estas temperaturas se pueden emplear varias tecnologías, como reactores nucleares o concentradores solares.

77 HIDRÓGENO APLICACIONES
Las principales aplicaciones del hidrógeno son: - Automóviles eléctricos: en los que los motores de combustión interna, diseñados para funcionar quemando un combustible, se sustituyen por motores eléctricos a los que puede proporcionarse la energía a partir de una pila de combustible. - Como fuentes de energía en lugares remotos: naves espaciales, estaciones meteorológicas alejadas, localizaciones rurales, y en ciertos usos militares. Un sistema con celda de combustible que funciona con hidrógeno puede ser compacto, ligero y no tiene piezas móviles importantes. - Como fuente de energía en pequeños aparatos electrónicos, como teléfonos móviles - Están en desarrollo un gran número de nuevas aplicaciones: - Prototipos de autobuses que funcionan con pila de combustible. - Prototipos de submarinos, sustituyendo a los propulsores nucleares. - Aviones propulsados por pila de hidrógeno, como los probados por la compañía Boeing en España, o los que está desarrollando Airbus.

78 HIDRÓGENO APLICACIONES
El Toyota FCHV PEM FC, un vehículo diseñado por Toyota impulsado por hidrógeno