TEMA 13:

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TEMA 13

• ENERGÍAS RENOVABLES

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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

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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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2.2. MINICENTRALES HIDRÁULICAS

• P lt 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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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.

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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 lt 90º C
• E. Solar térmica de media temperatura lt 200º C
• E. Solar térmica de alta temperatura gt 200º C
• Energía solar fotovoltaica.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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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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.

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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.

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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.

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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).

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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.

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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 gt180 ºC , producción energía
  eléctrica, turbina.
• Baja temperatura lt180 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)

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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.

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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 ?H 5 metros,
• dos veces al día el llenado y vaciado del
  estuario.
• aprovecha la energía potencial del agua como en
  la hidráulica