1 TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I 1º DE BACHILLERATO. Tema 5-I CIENTÍFICO TECNOLÓGICO LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS.

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1 1 TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I 1º DE BACHILLERATO. Tema 5-I CIENTÍFICO TECNOLÓGICO LAS ENERGÍAS ALTERNATIVAS

2 2  O más precisamente una fuente de energía alternativa es aquella que puede suplir a las energías o fuentes energéticas actuales, ya sea por su menor efecto contaminante, o fundamentalmente por su posibilidad de renovación.  Entre ellas tenemos:  Energía eolica.- Es la obtenida del aprovechamiento de la energía cinética viento.  Energía Hidráulica.- Es la captada de la energía potencial de los saltos de agua  Energía Mareomotriz.- se obtiene de las mareas, o de las olas  Energía Solar.- la procedente directamente del sol.  Energía geotérmica.- Es la procedente del calor de subsuelo.  Biomasa.- Es la obtenida de la descomposición de los residuos orgánicos.

3 3 La energía solar  Como consecuencia de las reacciones de fusión que tienen lugar en el interior del sol, este emite energía constantemente en forma de ondas electromagnéticas.  La incidencia de la energía que procedente del sol llega a la tierra, depende de varios factores, entre ellos tenemos:  - La hora del día.(variación diaria)  - La inclinación del eje de la tierra en relación al sol, eclíptica, (varia con las estaciones).  - Las condiciones meteorológicas, principalmente la nubosidad.  - El grado de contaminación de la atmósfera.  - La orografía de la tierra, zonas de solana y umbría.  - La altitud de la superficie de la tierra. solana umbría

4 4 Formas de aprovechamiento de la energía solar-I  La manifestación mas usual de la energía del sol es en forma de calor y luz, luego el aprovechamiento puede ser desde dos vertientes:  Del calor, conversión térmica.  De la luz, conversión fotovoltaica.  Conversión térmica.- Cuando un cuerpo se expone al sol, parte de la radiación que incide sobre el es absorbida y otra parte es reflejada. La relación entre las dos depende de si:  El cuerpo es negro.- Absorbe prácticamente toda la radiación y se calienta.  El cuerpo es blanco.- Refleja la radiación y no varia su temperatura.  La conversión térmica se basa en la absorción del calor del sol, dándose tres tipos: baja, media y alta temperatura.

5 5 Formas de aprovechamiento de la energía solar-II  Conversión térmica de baja y media temperatura.- Se lleva a acabo mediante colectores o captadores, que son dispositivos que absorben el calor y lo trasmiten a un fluido caloportador ( generalmente agua).  Pueden ser:  - Planos.- Es una caja metálica dentro de la cual hay una lamina metálica pintada de negro que absorbe la radiación solar. Sobre la lamina hay un sistema de tubos por donde circula el agua, la parte superior de la caja esta cubierta con una lamina de plástico o vidrio transparente, permeable a la radiación, excepto a la infrarroja. Dando lugar al efecto invernadero, la temperatura alcanzada por el agua de los tubos, puede llegar a los 60-80ºC. Se utiliza en viviendas, invernaderos y climatización de piscinas

6 6 Formas de aprovechamiento de la energía solar-III  De concentración.- Cuando se requieren temperaturas por encima de los 8oºC. se utilizan concentradores que envían hacia el captador la energía de radiación solar, pudiendo ser:  - reflectores (espejos)  - refractores (lentes)  Además pueden ser fijos o móviles, estos últimos pueden orientarse en dirección al sol.  La temperatura obtenida puede llegar a los 300ºC.

7 7 Formas de aprovechamiento de la energía solar-III  Conversión térmica de alta temperatura.- Puede llevarse a cabo por distintos métodos, como son:  - Hornos solares.- Están formados por un espejo parabólico que concentra en su foco los rayos procedentes de la reflexión de la radiación solar, el numero de espejos “helióstatos” es variable, de una a otra central. La temperatura obtenida puede llegar a los 6.000ºC.  - Centrales solares.- Son instalaciones que trasforman la energía solar en eléctrica, hay dos tipos de centrales:  - Centrales DCS ( Distibuted Collector System), utiliza receptores distribuidos que reciben la energía procedente de concentradores parabólicos.  - Centrales CRS (Central Receiver System), dispone de un único receptor central que absorbe la energía reflejada en numerosos espejos (helióstatos), debidamente orientados hacia un único receptor, situado en una torre. También se conocen como centrales de torre.

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9 9 Aprovechamiento pasivo de la energía solar-I  Aprovechamiento pasivo de la energia solar.- En el caso de utilizarla para el calentamiento de un recinto se juntan dos efectos:  - El aislamiento del exterior por medio de cristales de vidrio que permiten el paso de la radiación solar.  - La instalación de acumuladores que almacenan el calor absorbido en las horas de máxima radiación y posibiliten su utilización posterior.  Jugando un papel muy importante el diseño de los recintos y la orientación que se le de a la edificación.  Consideraciones para su funcionamiento:  - La fachada principal debe estar orientada al sol.  - Según entre el aire a la vivienda por la cara de sol o por la de sombra, tendremos aire calido (calefacción) o aire frio (refrigeración).  - La temperatura interior deseada, se consigue haciendo circular el aire en uno u otro sentido.

10 10 Podemos ver como se puede aprovechar la energía solar de una forma pasiva simplemente con la combinación de usos de una persiana y de la ventana correspondiente.

11 11 Vivienda unifamiliar combinación de energía solar y eólica  Paneles solares (PS): generan electricidad a través de la radiación del sol recibida y limitada a las horas del sol. Su funcionamiento en combinación con el aerogenerador garantiza una producción más continua y estabilizada invierno/verano. El número de paneles y su potencia, dependerá de la demanda de los consumos de la instalación.  Aerogenerador (A): genera electricidad a través de la fuerza del viento recibida, día y noche. Su potencia será acorde con las necesidades de consumo de la instalación. Bateria (B): almacenan la energía producida por el aerogenerador y/o paneles solares, suministrándola a los consumos. Dispone de una autonomía aproximada de tres días. Regulador ®: controla la generación producida por el aerogenerador y/o paneles solares, y el estado de la batería. Previene la sobrecarga de las baterías. Regulador ®: controla la generación producida por el aerogenerador y/o paneles solares, y el estado de la batería. Previene la sobrecarga de las baterías. Inversor (I): Transforma la energía almacenada en la batería (cc) en energía alterna apta para su uso en todo tipo de electrodomésticos estándar (220 vca) puede incorporar un cargador. Inversor (I): Transforma la energía almacenada en la batería (cc) en energía alterna apta para su uso en todo tipo de electrodomésticos estándar (220 vca) puede incorporar un cargador.

12 12 Energía fotovoltaica-I  Definición: los paneles o módulos fotovoltaicos, son aquellos elementos capaces de transformar la radiación emitida por el Sol en energía eléctrica.  Clasificación:  -Monocristalinos: que se componen de un único cristal (reconocibles por su forma circular o hexagonal).  -Policristalinos: cuando están formados por pequeñas partículas cristalizadas. Su efectividad es menor ( hasta un 20%) así como su peso, grosor y coste en relación a los monocristalinos.  Principio de funcionamiento:  Los módulos fotovoltaicos funcionan por efecto fotoeléctrico. Cada célula fotovoltaica está formada por dos delgadas láminas de silicio, positivo y negativo, separadas por otra capa de material semiconductor, los fotones chocan contra la superficie de la capa positiva, y al chocar liberan electrones de los átomos positivos, los cuales, al estar en movimiento pasan por el semiconductor, pero no pueden volver para atrás, la capa negativa adquiere una diferencia de potencial (tensión) respecto la positiva, que se introduce en la instalación en concepto de intensidad

13 13 Energía fotovoltaica-II  DATOS CÉLULAS DE SILICIO:  La energía que es posible utilizar depende de las características del material que constituye la célula:  la eficiencia de conversión (porcentaje de energía contenida en las radiaciones solares que es transformada en energía eléctrica disponible a los bornes) de las células al silicio disponibles en el mercado normalmente está comprendido entre el 13% y el 17%, mientras que especiales productos de laboratorio han alcanzado el 32,5%.  Prácticamente la típica célula fotovoltaica tiene:  - un espesor total de entre 0,25 y 0,35 mm y  - está constituida por silicio mono o policristalino.  - generalmente es de forma cuadrada,  - tiene una superficie comprendida entre 100 y 225 cm².  Produce, con una radiación de 1 kW/m² a una temperatura de 25°C,  - una corriente comprendida entre 3 y 4 A,  - una tensión de aproximadamente 0,5 V y  - una potencia correspondiente de 1,5 - 2 Wp.  vatio pico (Wp), relativo a la potencia producida por la célula a la temperatura de 25°C bajo una radiación de 1.000 W/m² y en condiciones de AM1,5.

14 14 Energía fotovoltaica-III- MÓDULOS  El módulo fotovoltaico es una estructura robusta y manejable sobre la que se colocan las células fotovoltaicas. Los módulos pueden tener diferentes tamaños (los más utilizados tienen superficies que van de los 0,5 m2 a los 1,3 m2) y constan normalmente de 36 células conectadas eléctricamente en serie.  Los módulos formados tienen una potencia que varía entre los 50Wp y los 150Wp, según el tipo y la eficiencia de las células que lo componen.  Las características eléctricas principales de un módulo fotovoltaico son:  -Potencia de Pico (Wp) - Corriente nominal (A): -Tensión nominal (V):  A título indicativo, aunque existen diferencias regionales y estacionales significativas,  - En España se recibe de media una insolación de 1.600 kWh/m 2 - año; lo que la sitúa, junto con Portugal, a la cabeza de Europa.  -Esto se traduce en un enorme potencial de los tejados fotovoltaicos, evaluado para España en 31.885 MWp para 1990, lo que podría proporcionar el 24,2% de la electricidad consumida y ahorrar de 17.5 a 50 millones de toneladas de CO2, con lo que nuestro país podría reducir estas emisiones en un 9-20%.  Costes de un sistema fotovoltaico: 6.000 a 10.000 €/KWp.

15 15 Energía fotovoltaica-IV La transformación directa de la energía solar en electricidad mediante la conversión fotovoltaica presenta ventajas claras, dada su sencillez, modularidad, fiabilidad y operatividad.  Los paneles fotovoltaicos producen electricidad incluso en los días nublados.  Una instalación solar fotovoltaica conectada a la red, es una mini - central eléctrica, que inyecta kWh verdes a la red de la empresa distribuidora de energía eléctrica, para su consumo allí donde sean demandados.  Para que estas instalaciones sean técnicamente viables, se debe cumplir, en todos los casos:  Cercanía a la instalación solar fotovoltaica de una línea de distribución, para verter a la misma, la energía eléctrica producida por la instalación.  Ubicación del campo solar con una orientación al sur.

16 16 Paneles solares ( modelos y características)

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18 18 Ventajas e inconvenientes de las centrales solares  VENTAJAS: - Una vez realizada la instalación y hecha la inversión inicial, no se originan gastos posteriores (a excepción del mantenimiento); el consumo de energía eléctrica es totalmente gratuito. - Una vez realizada la instalación y hecha la inversión inicial, no se originan gastos posteriores (a excepción del mantenimiento); el consumo de energía eléctrica es totalmente gratuito. - No usa combustibles, eliminando la incomodidad de tener que aprovisionarse y el peligro de su almacenamiento. - Impacto ambiental nulo: la energía solar no produce desechos, ni residuos, basuras, humos, polvos, vapores, ruidos, olores, etc. - Es decir es una energía: limpia, gratuita e inagotable.  INCONVENIENTES: - Necesidad de instalar la central en zonas donde se perciba la radiación solar durante más horas diarias y más días al año. - Necesidad de instalar la central en zonas donde se perciba la radiación solar durante más horas diarias y más días al año. - Coste inicial de la instalación muy alto. - Menor rendimiento que otros sistemas. - Mayor complejidad mecánica que otros sistemas de aprovechamiento de energías renovables. - Peligro por las altas temperaturas que se alcanzan, principalmente para las aves. - Necesidad del empleo de acumuladores de calor para cuando no exista la suficiente radiación solar.

19 19 Otras ventajas en sistemas fotovoltaicos a RED  Ventajas de los sistemas fotovoltaicos a Red  Son sistemas sencillos y fáciles de instalar.  Elevada versatilidad al situarse en casi cualquier lugar y de diferentes tamaños.  Instalaciones fácilmente modulables, con lo que se puede aumentar o reducirla potencia instalada fácilmente según las necesidades.  Una vez instalada tiene un coste energético nulo.  Ingresos adicionales con las primas establecidas por normativas estatales.  Mantenimiento y riesgo de avería muy bajo.

20 20 FIN DE LAS DIAPOSITIVAS de la 1 a la 19 del T.5  ENERGÍAS ALTERNATIVAS  TEMA 5-I