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TEMA 13:

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

Jimmy
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TEMA 13:

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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: • Energía eólica • Energías de la mar: • Gradientes de temperatura • Corrientes marinas • Energía hidráulica • 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. 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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  5. 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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  7. 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.

  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 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.

  10. 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.

  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 (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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  15. 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.

  16. TEMA 13: ENERGÍAS RENOVABLES 4.2. ASPECTOS SOCIOLÓGICOS DE LA ENERGÍA EÓLICA • Ecológicos. • Impacto sobre elterreno y fauna por la obra civil necesaria para la instalación (mov. Tierras, viales y carreteras) y el peligro potencial para las aves (rutas migratorias). • Impactovisual 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.

  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 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.

  18. 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).

  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 (CO2) • 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, 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)

  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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