TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES

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: Energía eólica Energías de la mar: Gradientes de temperatura Corrientes marinas Energía hidráulica Energía de las mareas

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. 2.1. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS Tienen características muy diferentes, dependiendo del emplazamiento y la topografía del terreno. Se clasifican en: Central de caudal de fluyente en derivación Central de caudal en derivación Central de bombeo Central de caudal de embalse de regulación

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TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 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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TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 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.

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.

TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 3.1. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA 3.1.1. 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.

TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 3.1. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA 3.1.2. 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. 3.1.3. Energía solar de alta temperatura Temperaturas superiores a 200 ºC. Hay varios tipos: Centrales termosolares de disco parabólico. Centrales de torre. Hornos solares.

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.

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.

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 (v3). 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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TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 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.

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 CO2.

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 CO2 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.

TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 5.1. CLASIFICACIÓN DE LA BIOMASA 5.1.1. 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. 5.1.2. 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).

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 (CO2) Compuestos de azufre Emisiones gaseosas Residuos sólidos muy tóxicos como Plomo y Cadmio. Residuos líquidos cuando se utiliza la biomasa para su gasificación.

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, 30-40 atm presión. predominio agua líquida: estado líquido T 30-400 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 150-300 ºC por proximidad al magma. Difícil de explotar por la profundidad (6000 m)

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.

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