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TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES. TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 1. INTRODUCCIÓN Las energías renovables son aquellas que por su origen poseen un potencial.

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1 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES

2 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 1. INTRODUCCIÓN Las energías renovables son aquellas que por su origen poseen un potencial inagotable. Las dos únicas formas utilizables son: Energía solar directa e indirecta Energía gravitatoria de la luna Algunas de estas energías no son captadas sino que generan ciclos naturales que a su vez producen fuentes de energía renovables: 1.Energía eólica 2.Energías de la mar: a)Gradientes de temperatura b)Corrientes marinas 3.Energía hidráulica 4.Energía de las mareas

3 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 2. ENERGÍA HIDRÁULICA La energía hidráulica consiste en la conversión de la energía potencial (debido a la altura) en cinética de rotación, a través de turbinas hidráulicas; estas turbinas accionan un generador que la transforma en energía eléctrica CENTRALES HIDROELÉCTRICAS Tienen características muy diferentes, dependiendo del emplazamiento y la topografía del terreno. Se clasifican en: a)Central de caudal de fluyente en derivación b)Central de caudal en derivación c)Central de bombeo d)Central de caudal de embalse de regulación

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5 2.2. MINICENTRALES HIDRÁULICAS P < 5MW En España hay más de 300 minicentrales. Poseen las siguientes partes: Toma de agua y compuerta Canales, cámaras de carga y chimenea Presas: de gravedad, de bóveda o arco de gravedad. Aliviadores Edificio de la central

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7 2.3. ASPECTOS SOCIOLÓGICOS DE LA ENERGÍA HIDRÁULICA ECOLÓGICOS: grandes extensiones de terrenos cultivables quedan sumergidas. fallos en diseño y construcción pueden provocar catástrofes. influencia sobre la circulación natural de las aguas de lluvia. ECONÓMICOS: Disponibilidad de agua dependiente de factores externos al hombre (orografía del terreno y climatología). Necesidad de adaptar la central (caudal de agua, revoluciones del generador, etc.) a la demanda de energía. Necesidad de estudios de hidrología de la cuenca, geología del terreno y precipitaciones de la zona.

8 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 3. ENERGÍA SOLAR Es la que emite el Sol en forma de radiaciones electromagnéticas, produciendo energía térmica, y el resto se aprovecha para realizar los ciclos naturales: evaporación, fotosíntesis …. Es captada de dos formas: Captación solar pasiva, no utiliza elementos o sistemas mecánicos para su transformación. Ej.: Invernaderos, casas bioclimáticas. Captación solar activa, utiliza dispositivos e instalaciones para captar, concentrar y transformarla en calor o electricidad. Se clasifica en: Energía solar térmica: E. Solar térmica de baja temperatura < 90º C E. Solar térmica de media temperatura < 200º C E. Solar térmica de alta temperatura > 200º C Energía solar fotovoltaica.

9 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 3.1. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA Energía solar de baja temperatura No alcanza los 90 ºC. El elemento receptor es un colector o panel solar plano: Circuito abierto, el agua circulante por el colector se usa directamente. Circuito cerrado, utiliza un intercambiador donde el agua circulante por el colector cede su energía a la que seá apta para consumo. Aplicaciones: - Producción agua caliente sanitaria: viviendas, hospitales, etc. - Industria: secado, calentamiento de agua, etc. - Instalaciones deportivas: piscinas.

10 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 3.1. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA Energía solar de media temperatura Producción de electricidad a partir de la energía solar. Esquema similar al de generadores convencionales, pero usando energía solar concentrada, mediante reflectores parabólicos Energía solar de alta temperatura Temperaturas superiores a 200 ºC. Hay varios tipos: Centrales termosolares de disco parabólico. Centrales de torre. Hornos solares.

11 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 3.2. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA La conversión de energía solar a eléctrica se produce en la célula fotoeléctrica formada por fina capa de silicio con impurezas. La relación entre la energía eléctrica producida y la solar recibida es de un 10-15%. Los paneles están formados por varias células (0.5V y 1W) conectadas en serie o paralelo para obtener V e I deseados. INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS. Constan de estos elementos: Captadores de radiación solar Acumuladores Reguladores Convertidores de corriente.

12 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 3.2. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Actualmente está en desarrollo. Elevado coste de los paneles fotovoltaicos y de las baterías para acumular la energía. APLICACIONES: Aplicaciones a viviendas y arquitectura bioclimáticas en viviendas alejadas de la red. Alimentación de equipos independientes que no pueden conectarse a la red: telefonía móvil, receptores de televisión, etc.

13 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 4. ENERGÍA EÓLICA Es la energía producida por el viento. Inconveniente: variabilidad en intensidad y dirección del viento. Sus ventajas son: energía limpia y bajo impacto medioambiental. La potencia del viento es función del cubo de su velocidad (v 3 ). Aerogenerador es la máquina que transforma la energía cinética del viento en eléctrica. Constan de: Torre Chasis Sistema de captación: rotor (horizontal o vertical) con varias palas unidas por el buje. Buje Sistemas de orientación Sistemas de regulación Sistemas de transmisión Sistemas de generación.

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15 4.1. APLICACIONES DE LA ENERGÍA EÓLICA Aplicaciones centralizadas, cuando se instalan aerogeneradores agrupados formando parques eólicos. Aplicaciones autónomas, utilizado para pequeñas producciones por usuarios aislados de la red. Producen: Energía mecánica para bombeo de pozos y agua destinada a embalses, rendimiento casi 100%. Energía térmica, por calentamiento de agua mediante rozamiento mecánico, y por compresión de fluido refrigerante en una bomba de calor. Para acondicionamiento de espacios industriales, granjas, secado de cosechas, alumbrado rural, etc.

16 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 4.2. ASPECTOS SOCIOLÓGICOS DE LA ENERGÍA EÓLICA Ecológicos. Impacto sobre el terreno y fauna por la obra civil necesaria para la instalación (mov. Tierras, viales y carreteras) y el peligro potencial para las aves (rutas migratorias). Impacto visual sobre el paisaje. Impacto acústico por el ruido de las palas o hélices. Aspectos económicos. Influencia positiva sobre la economía de la zona, aporta beneficios: Mejora el desarrollo de la zona en general Incremento de puestos de trabajo directos e indirectos. Cada MW generado abastece a 500 familias Se evita emisión de CO 2.

17 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 5. BIOMASA El término biomasa hace referencia a la materia orgánica renovable, de origen animal, vegetal o de transformación de la misma. Es renovable siempre que exista un equilibrio entre el CO 2 emitido a la atmósfera y el incorporado a la masa vegetal. CLASIFICACIÓN DE LA BIOMASA Cultivos energéticos, para obtener sustancias vegetales combustibles u otro tipo de combustible. Biomasa vegetal, formada por excedentes agrícolas y biomasa residual.

18 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 5.1. CLASIFICACIÓN DE LA BIOMASA CULTIVOS ENERGÉTICOS Cultivos tradicionales: eucaliptos, álamos, sauces, acacias, patata, remolacha. Cultivos poco frecuentes: chumberas, cardos, helechos, girasol, piteras. Cultivos acuáticos: algas y jacintos de agua. Combustibles líquidos, plantas que son transformadas en combustibles alternativos: palma, jojoba, caucho y guayule BIOMASA VEGETAL Excedentes agrícolas, se transforman en líquidos inflamables. Biomasa residual, son derivados de los procesos que operan con biomasa primaria. Pueden clasificarse en: Residuos agrícolas y forestales: paja, tallos y cascarilla (cereal), residuos leñosos de la poda, oliva, viñedos. Residuos ganaderos: estiércol, purinas, restos de mataderos para producir biogas. Residuos industriales, de la industria maderera y papelera, agroalimentaria (cáscara de almendra, frutos secos, huesos de fruta) y agrícola. Residuos urbanos: Residuos sólidos urbanos (RSU) y Aguas residuales urbanas (ARU).

19 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 5.2. IMPACTO AMBIENTAL DE LA BIOMASA La utilización de la biomasa como fuente de energía primaria por combustión supone la formación de productos contaminantes: Partículas: cenizas o partículas incombustibles. Dióxido de carbono (CO 2 ) Compuestos de azufre Emisiones gaseosas Residuos sólidos muy tóxicos como Plomo y Cadmio. Residuos líquidos cuando se utiliza la biomasa para su gasificación.

20 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 6. ENERGÍA GEOTÉRMICA Las centrales geotérmicas están situadas en zonas de vulcanismo secundario, donde al vapor o el agua caliente de alta temperatura afloran a la superficie o están a escasa profundidad. Los yacimientos geotérmicos se clasifican en: Sistemas hidrotérmicos: predominio de vapor de agua: vapor, 350ºC, atm presión. predominio agua líquida: estado líquido T ºC, dos tipos: - Alta temperatura >180 ºC, producción energía eléctrica, turbina. - Baja temperatura <180 ºC, calentamiento de líquidos (calefacción). Sistemas geopresurizados, dificultad de acceso al yacimiento por gran profundidad. 100 atm, fase líquida, alta salinidad y T de 200 ºC. Sistemas de roca caliente en vías de desarrollo, formaciones rocosas impermeables con T ºC por proximidad al magma. Difícil de explotar por la profundidad (6000 m)

21 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 6.1. ASPECTOS SOCIOLÓGICOS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA Aspectos productivos: Esta energía está en desarrollo. Aspectos ambientales Impactos típicos: Sobre el suelo, grandes superficies perforadas, grandes mov. de tierras, inducción a la actividad sísmica. Contaminación acústica en la zona son elevados, en perforaciones y en el modo de funcionamiento de la planta. Contaminación del aire, emisión de vapor geotérmico y gases no condensados. Efectos climáticos, emisión de calor residual, variación del entorno y alteración de ecosistemas.

22 TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 7. ENERGÍA DE ORIGEN MARINO El mar representa una fuente de energía natural que apenas es utilizada por las dificultades técnicas y económicas que supone la puesta en marcha de proyectos rentables. Podemos clasificarla en: Energía por gradiente térmico del mar, utiliza la diferencia de temperatura existente entre la superficie y las capas inferiores 1000m (25 ºC), se emplean motores térmicos Energía mareomotriz, aprovecha el fenómeno de las mareas o variación del nivel del mar, para ser aprovechable ΔH = 5 metros, dos veces al día el llenado y vaciado del estuario. aprovecha la energía potencial del agua como en la hidráulica


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