T E C N O L O G Í A S DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA Cursos de Verano El Escorial 4-8 de julio 2005.

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1 T E C N O L O G Í A S DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA Cursos de Verano El Escorial 4-8 de julio 2005

2 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA TECNOLOGÍA DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES Duración de los recursos energéticos supuesto que uno sólo cubriese la demanda total

3 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA TECNOLOGÍA DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES

4 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA TECNOLOGÍA DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES Se conocen como Energías Renovables aquellas que se producen de forma continua y que son inagotables a escala humana. Son además, fuentes de abastecimiento energético respetuosas con el medio ambiente. no producen emisiones de CO 2 y otros gases contaminantes a la atmósfera son inagotables no generan residuos de difícil tratamiento Es una materia multidisciplinar

5 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA TECNOLOGÍA DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES Existen diferentes fuentes de energía renovables dependiendo de los recursos naturales utilizados para la generación de energía

6 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA TECNOLOGÍA DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES

7 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica C a p t a c i ó n t é r m i c a pasiva activa Arquitectura Bioclimática Temperatura baja Temperatura media Temperatura alta

8 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA La energía solar de baja temperatura es la más difundida, se utiliza en su mayor parte para la producción de agua caliente sanitaria. A finales de 1998 la superficie de colectores solares de baja temperatura instalados en España 341.000 metros cuadrados En agosto de 2002 España contaba ya con 445.445 metros cuadrados de colectores, aproximadamente un 10% más que un año antes ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica

9 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica La tecnología solar termoeléctrica de temperatura alta y media consiste en el empleo de la radiación solar para el calentamiento de un fluido que se hace pasar posteriormente por una etapa de turbina. El rendimiento energético en un ciclo termodinámico depende de la relación entre las temperaturas del foco caliente y el frío. Para hacer posibles las CET hace falta utilizar sistemas de concentración óptica. Existe una relación entre la eficiencia del sistema y la concentración. La concentración requiere de costosos equipos ópticos y mecánicos. Centrales Eléctricas Termosolares CET

10 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica CET: Torre central Sistema de receptor central con campo de helióstatos de 1 MW PSA

11 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica Centrales Eléctricas Termosolares: sistemas disco-Stirling Los sistemas tipo Stirling han demostrado la mayor eficiencia de conversión de radiación solar en energía eléctrica con valores máximos del 30%

12 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica CET: Concentradores cilíndrico-parabólicos El fluido del tubo colocado en el eje focal de la parábola puede operar hasta temperaturas de 450 ºC

13 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica Centrales Eléctricas Termosolares Evolución prevista del coste de la electricidad en el período 2000-2020 producida por las tres tecnologías CET

14 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA Centrales Eléctricas Termosolares Receptor Central Cilindro Parabólicos Discos Parabólicos Potencia Temperatura operación Eficiencia neta anual Estado comercial Riesgo tecnológico Coste W instalado 10-200 MW 565 ºC 7-20 % Demostración Medio 2.09-0.78 30-80 MW 390 ºC 11-16 % Disponible Bajo 3.40-1.13 5-25 kW 750 ºC 12-25 % Prototipo Alto 11.0-0.96 ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica

15 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica Plataforma Solar de Almeria

16 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLESASPECTOS TÉCNICOS, VALORACIÓN

17 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Fotovoltaica Las Células Solares Fotovoltaicas convierten los fotones de la energía solar directamente en energía eléctrica Ätomo de silicio silicio cristalizado y dopado

18 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Fotovoltaica Las Células Solares Fotovoltaicas convierten los fotones de la energía solar directamente en energía eléctrica Un semiconductor viene caracterizado por el salto energético entre la banda de valencia y de conducción así como por el tipo de dopaje. La unión de un semiconductor tipo n con otro tipo p genera un diodo. Una Célula Solar está formada por un diodo laminar. Al incidir fotones son absorbidos por electrones si la energía de aquellos se corresponde con el salto de energía. El primer dispositivo fotovoltaico fue desarrollado por los laboratorios Bell en 1954.

19 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Fotovoltaica El silicio amorfo absorbe la radiación solar 40 veces más eficientemente que cristalino, una lámina de 1 micra (una millonésima de metro) puede absorber 90% la energía solar útil. Este es uno de los factores más importantes para la producción de bajo costo. Otra de las ventajas económicas es que el silicio amorfo puede producirse a más baja temperatura y puede depositarse en substratos más baratos. Los dispositivos de lámina delgada policristalina requiere muy poco material semiconductor y tienen la ventaja de su más fácil producción. Mejor que crecer, cortar y tratar un lingote cristalino (requerido para un mono cristal de silicio), depositamos secuencialmente láminas delgadas del material.

20 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Fotovoltaica GaAs es especialmente adecuado para uso en multi-uniones y paneles solares de alto rendimiento por varias razones:multi- 6. Un panel con una base de GaAs puede tener diferentes capas con diferentes composiciones que permite controlar la generación y recolección de electrones y huecos. 5. GaAs es muy resistente al daño por radiación. Es muy apto para aplicaciones espaciales. 4. Las aleaciones con GaAs utilizando aluminio, fósforo, antimonio, o indio permiten una gran flexibilidad en el diseño de lcélula. 3. A diferencia de los paneles de silicio, los de GaAs son relativamente insensibles al calor. 2. GaAs tiene una capacidad de absorción que sólo requiere una capa de unas pocas micras para absorber la radiación solar. mientras que el silicio cristalino requiere 100 o más micras. 1. El ancho de banda del GaAs es 1.43 eV, casi ideal para paneles solares de unión sencilla.

21 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Fotovoltaica Las instalaciones fotovoltaicas se caracterizan por: Su simplicidad y fácil instalación. Ser modulares. Tener una larga duración (la vida útil de los módulos fotovoltaicos es superior a 30 años). No requerir apenas mantenimiento. Tener una elevada fiabilidad. No producir ningún tipo de contaminación ambiental. Tener un funcionamiento silencioso. La energía absorbida es del 15%

22 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Fotovoltaica

23 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Fotovoltaica

24 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Solar Fotovoltaica BIBLIOTECA POMPEU FABRA MATARÓ

25 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLESASPECTOS TÉCNICOS, VALORACIÓN

26 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Eólica En el transcurso de los últimos 10 años, el coste de la producción de energía eólica ha descendido de manera dramática. En los lugares más ventosos, ha alcanzado un precio de 2,5 a 5 centavos de dólar por kW/h.

27 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Eólica Góndola, palas del rotor, buje, eje de baja velocidad, multiplicador, eje de alta velocidad con su freno mecánico, generador eléctrico, mecanismo de orientación, controlador electrónico, sistema hidráulico, la unidad de refrigeración, torre, anemómetro y la veleta.,

28 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Eólica Personal de mantenimiento trabajando en una pala de 32 m de un aerogenerador de 1,5 MW Fotografía Christian Kjaer © 2000 DWIA

29 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Eólica La potencia producida aumenta con el área de barrido del rotor. Duplicar el diámetro supone multiplicar por cinco la potencia.

30 J.M. ZAMARRO UNIVERSIDAD DE MURCIA ENERGÍAS RENOVABLES Eólica El prototipo de la turbina Nordex 2,5 MW (132 K) fue puesto en funcionamiento en la primavera de 2000. El diámetro de rotor del aerogenerador es de 80 m. La imagen muestra un prototipo en Grevenbroich, Alemania, que tiene una altura de torre de 80 m. La turbina dispone de un control por variación del ángulo de paso.control por variación del ángulo de paso. (Fotografía © 2000 Nordex)