ENERGIA ELECTRICA

1. ENERGIA ELECTRICA Realizado por Carolina Rubio

2. Esquema LA ENERGIA • IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL DESARROLLO TECNOLÓGICO • EFECTO INVERNADERO • LLUVIA ÁCIDA • LA ELECTRICIDAD: GENERACIÓN Y TRANSPORTE • CLASIFICACION DE LAS ENERGÍAS 3.1 ENERGÍAS NO RENOVABLES • TÉRMICA • NUCLEAR 3.2 ENERGÍAS RENOVABLES • SOLAR • EÓLICA • HIDRÁULICA • BIOMASA • GEOTÉRMICA • MARINA 4. AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA

3. La ENERGÍA es el alimento de la actividad humana Mueve nuestros cuerpos Da calor y luz a nuestras casas Cocina nuestra comida Propulsa nuestros vehículos La energía es la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo: como el mecánico, emitir luz, generar calor, etc.

4. ACTUALMENTE, EL CONSUMO DE ENERGÍA ES TAL QUE EN UN AÑO LA HUMANIDAD CONSUME LO QUE LA NATURALEZA TARDA UN MILLÓN DE AÑOS EN PRODUCIR

5. UN MODELO INSOSTENIBLE El mantenimiento del sistema energético actual durante un plazo de tiempo de una o dos generaciones es, simplemente, insostenible porque: - Está agotando las reservas de combustible - Coopera al efecto invernadero - Contribuye a la contaminación local, lluvia ácida y a la deforestación

6. 2. LA ELECTRICIDAD: GENERACIÓN Y TRANSPORTE

7. LA RED ELÉCTRICA • La energía eléctrica no se puede almacenar tan fácilmente como el carbón o los barriles de petróleo. • Una vez producida en las centrales, debe comenzar su viaje a través de líneas de alta tensión hacia los centros de consumo. • La Península Ibérica está cubierta por una densa red de transporte de electricidad conectada con la red europea, que incluye desde "autopistas" (principales líneas de alta tensión) hasta ramales secundarios, como el cable que lleva electricidad al frigorífico en los hogares. ¿SABÍAS QUE…? La longitud total de la red eléctrica en España es de más de 600 000 km.; podría dar 15 veces la vuelta a la Tierra

8. 220/380 KV 220/380 KV 30/66 KV 30/66 KV

9. 3.CLASIFICACIÓN DE LAS ENERGIAS

10. CLASIFICACIÓN DE LA ENERGÍA • Las energías renovables: su potencial es inagotable, ya que provienen de la energía que llega a nuestro planeta de forma continua como consecuencia de la radiación solar o de la atracción gravitatoria de la Luna. Son la energía hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y las marinas. • Las energías no renovables: son aquellas que existen en una cantidad limitada en la naturaleza. No se renuevan a corto plazo y por eso se agotan cuando se utilizan. La demanda mundial de energía en la actualidad se satisface fundamentalmente con este tipo de fuentes, como son el carbón, el petróleo, el gas natural y el uranio.

11. 3.1 ENERGIAS NO RENOVABLES

12. CENTRALES TÉRMICAS I • Convierten la energía química de un combustible en energía eléctrica. Según el combustible son: • de carbón • de fuel • de gas • Las centrales térmicas constan de: • una caldera • una turbina que mueve un generador eléctrico • La única diferencia entre ellas es el combustible, por lo que la caldera deberá adaptarse al combustible utilizado. El resto de componentes es igual.

13. CENTRALES TÉRMICAS II Caldera: convierte el agua en vapor. El vapor sale de la caldera, mueve la turbina y ésta el generador (para calentar el agua a alta Tª y presión, se quema el combustible). El rendimiento de estos sistemas es del 33% Habría que añadir las pérdidas en el transporte y distribución de la electricidad a través de las líneas de alta, media y baja tensión. El rendimiento de una central convencional, incluyendo la distribución hasta los puntos de consumo, es aprox. del 25%. ¿SABÍAS QUE…? En la actualidad, se están construyendo numerosas centrales de ciclo combinado (se basan en el acoplamiento de dos ciclos: uno con turbina de gas y otro con turbina de vapor), que pueden alcanzar rendimientos del 50%.

14. CENTRALES NUCLEARES I Una central nuclear de fisión emplea elementos químicos pesados (v.g. uranio, plutonio) que, mediante una reacción nuclear, proporcionan calor. Este calor es empleado para producir vapor y, a partir de este punto, el resto de los procesos en la central es análogo a los de una central térmica convencional. Las características de la reacción nuclear hacen que pueda resultar peligrosa si se pierde su control y la temperatura sube por encima de un determinado nivel al que se funden los materiales empleados en el reactor, o si se producen escapes de radiación nociva (Chernobil, 1986). ¿SABÍAS QUE…? Las centrales nucleares no producen gases de efecto invernadero, ni precisan del empleo de combustibles fósiles convencionales

15. ESQUEMA DE UNA CENTRAL NUCLEAR

16. 3.2 ENERGÍAS RENOVABLES

17. Centrales solares • Centrales solares fotovoltaicas • Centrales solares térmicas de alta temperatura • Parques eólicos • Centrales hidráulicas • Centrales marinas • Centrales geotérmicas • Biomasa

18. LA ENERGÍA SOLAR

19. LA ENERGÍA SOLAR El Sol, de forma directa o indirecta, es el origen de todas las energías renovables, exceptuando la energía maremotriz y la geotérmica. ¿SABÍAS QUE…? La cantidad de energía del Sol que recibe la Tierra en 30 minutos es equivalente a toda la energía eléctrica consumida por la humanidad en un año.

20. El Sol puede aprovecharse energéticamente de 2 formas diferentes: • Como fuente de calor: Energía Solar Térmica de baja y media temperatura • - Como fuente de electricidad: Energía Solar Fotovoltaica y Solar Térmica de alta temperatura

21. LA ENERGÍA SOLAR COMO FUENTE DE CALOR

22. ¿CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA I? El principio básico de funcionamiento de los sistemas solares térmicos es sencillo: la radiación solar se capta y el calor se transfiere a un fluido (generalmente agua). Para aprovechar la energía solar térmica se usa el captador solar (colector solar ).

23. ¿CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II? • Elementos del colector solar: • cubierta frontal transparente: suele ser de vidrio. • superficie absorbente: por donde circula el fluido (normalmente agua). • aislamiento térmico: evita las pérdidas de calor. • - carcasa externa: para su protección.

24. LA ENERGÍA SOLAR COMO FUENTE DE ELECTRICIDAD

25. Electricidad con energía solar térmica I Para producir electricidad con energía solar térmica hay que recurrir a un sistema de concentración de los rayos solares. Estos sistemas requieren de un dispositivo de seguimiento solar, de tal forma que siguen al Sol en su recorrido diario, consiguiendo así una mayor captación de la radiación solar. Las 3 tecnologías solares que se utilizan para la generación de electricidad son: 1.- Sistema solar con torre central receptor con helióstatos 2.- Colectores cilindro-parabólicos 3.- Discos parabólicos (Stirling)‏

26. Electricidad con energía solar térmica II Colectores cilindro-parabólicos El colector consiste en un espejo cilindro-parabólico que refleja la radiación solar sobre un tubo de vidrio dispuesto a lo largo de la línea focal del espejo. El fluido caloportador pasa por una tubería situada en el foco de los colectores, donde puede alcanzar temperaturas de 400 ºC, y se utiliza para producir vapor sobrecalentado, lo que alimenta una turbina convencional, y genera así energía eléctrica.

27. Electricidad con energía solar térmica III Sistema solar con torre central receptor con helióstatos Suelen estar constituidas por una serie de espejos (denominados helióstatos) que reflejan los rayos solares hacia una torre central, concentrando la radiación solar en un solo punto, donde se alcanzan temperaturas que pueden llegar a los 1000 ºC. Estas centrales han sido construidas en diversos tamaños, desde 0,5 a 10 MW.

28. Electricidad con energía solar térmica IV Discos parabólicos (Stirling)‏ Están constituidos por espejos parabólicos en cuyo foco se sitúa el receptor solar. Esta tecnología es adecuada para una producción descentralizada, cercana al lugar de consumo, con los ahorros en infraestructuras de distribución que ello supone. Un disco de 8,5 m de diámetro es capaz de producir 10 kW. En la actualidad, es capaz de competir con pequeños motores diésel.

29. ELECTRICIDAD CON ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA La energía solar fotovoltaica transforma directamente la luz del sol en energía eléctrica. Este proceso se basa en la aplicación del efecto fotovoltaico, que se produce al incidir la luz sobre unos materiales denominados semiconductores: generando un flujo de electrones en el interior del material que se aprovecha para obtener energía eléctrica.

30. LA CÉLULA SOLAR FOTOVOLTAICA La electricidad producida por una célula fotovoltaica es en corriente continua, y sus parámetros característicos (intensidad y tensión) varían con la radiación solar, que incide sobre las células, y con la temperatura ambiente.

31. ¿CUÁLES SON LAS APLICACIONES DE LA ESF? • Las instalaciones fotovoltaicas se dividen en 2 grupos: • Sistemas aislados (sistemas autónomos sin conexión a la red eléctrica) • Sistemas conectados a la red eléctrica

32. Las instalaciones fotovoltaicas se caracterizan por: - Su simplicidad y fácil instalación. - Ser modulares. - Larga duración (vida útil de los módulos es superior a 30 años). - No requerir apenas mantenimiento. - Elevada fiabilidad. - No producir ningún tipo de contaminación ambiental. - Funcionamiento totalmente silencioso.

33. Capítulo 5 LA ENERGÍA EÓLICA LA ENERGÍA EÓLICA

34. El Sol calienta de forma desigual las diferentes zonas del planeta, provocando el movimiento del aire que rodea la Tierra y dando lugar al viento. ¡El viento es energía en movimiento! La energía del viento se ha utilizado desde la antigüedad: - Navegación a vela - Molinos para triturar grano - Carros a vela …

35. ¿CÓMO PRODUCIR ELECTRICIDAD CON EL VIENTO? En la actualidad, el viento se utiliza para mover aerogeneradores, que son molinos que, a través de un generador, producen energía eléctrica. ¿SABÍAS QUE...? Sólo el 2% de la energía procedente del Sol se convierte en viento. El potencial eólico es 10 veces mayor que el actual consumo eléctrico en todo el mundo.

36. PARTES DE UN AEROGENERADOR I Torre: Se utiliza para aumentar la altura del elemento que capta la energía del viento (rotor) - a mayor altura, mayor velocidad. ¿SABÍAS QUE...? Un aerogenerador de 850 kW suele tener una torre de 40 a 60 metros (la altura de un edificio de unas 15 plantas).

37. PARTES DE UN AEROGENERADOR II Rotor: El rotor es el conjunto formado principalmente por las palas y el buje (elemento de la estructura al que se fijan las palas). ¿SABÍAS QUE...? El diseño de palas se parece mucho al de las alas de un avión y suelen estar fabricadas con plásticos (poliéster o epoxy), reforzadas internamente con fibra de vidrio o de carbono.

38. PARTES DE UN AEROGENERADOR III Góndola: En su interior se encuentran los elementos que transforman la energía mecánica en energía eléctrica. • Componentes de la góndola: • generador eléctrico • los ejes • el multiplicador • los sistemas de control, orientación y freno.

39. PARTES DE UN AEROGENERADOR IV Multiplicador: Elemento mecánico formado por un sistema de engranajes. Objetivo: transformar la velocidad del giro del rotor (velocidad del eje principal) a la velocidad de trabajo del generador eléctrico. El multiplicador funciona de forma parecida a la caja de cambios de un coche: multiplica entre unas 20 y 60 veces la velocidad del eje del rotor, alcanzando una velocidad de 1 500 revoluciones /min. en el eje del generador, lo que hace posible el funcionamiento del generador eléctrico. Permite así convertir la energía mecánica del giro del eje en energía eléctrica.

40. PARTES DE UN AEROGENERADOR V Generador eléctrico: Máquina eléctrica encargada de transformar la energía mecánica en energía eléctrica. El eje del generador lleva acoplado un sistema de freno de disco (similar al de los coches). Para frenar un aerogenerador, también se pueden girar las palas colocando su superficie en la dirección del viento (posición de bandera). ¿SABÍAS QUE...? La vida útil de los aerogeneradores es de más de 20 años y tienen una disponibilidad del 98%, por lo que sólo necesitan una revisión de mantenimiento cada 6 meses. Estos datos resultan sorprendentes si se comparan con el del motor de un automóvil, que sólo funciona unas 5 000 horas a lo largo de su vida útil.

41. PARTES DE UN AEROGENERADOR VI Finalmente, la electricidad producida en el generador baja por unos cables hasta el transformador del parque eólico, donde se eleva la tensión hasta alcanzar la tensión nominal de la red eléctrica. (Esto es necesario dado que, para inyectar energía en la red, esta electricidad ha de tener la misma tensión que la red eléctrica). ¿SABÍAS QUE...? La 1ª turbina eólica para la generación de electricidad fue construida en EE UU a finales del siglo XIX. Fue un gigante de 144 palas construidas en madera de cedro y funcionó durante 20 años.

42. ENERGÍA HIDRÁULICA

43. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS Generan electricidad mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa o embalse. • Tiene 2 ventajas respecto a los combustibles de origen fósil y nuclear: • el agua (combustible) no se consume, ni la calidad empeora • no tiene problemas de producción de desechos ¿SABÍAS QUE…? La energía minihidráulica (potencia menor a los 10 MW) sí es considerada renovable

44. ¿Cómo se genera la energía hidráulica? Gran ventaja de la energía hidráulica: constante y previsible → se utiliza para satisfacer la demanda eléctrica base

45. El agua (embalse o presa): • se deja caer por una tubería • a la salida se coloca una turbina • el eje de la turbina comienza a dar vueltas al caer el agua • este giro pone en marcha el generador eléctrico → electricidad

46. 4. AHORRO Y EFICIENCIA ENERGETICA

47. ¿ES LO MISMO EL AHORRO QUE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA? Ahorro de energía: evitar un consumo mayor de energía mediante cambios en las pautas de uso. Ejemplo: apagar la luz cuando se sale de una habitación. Eficiencia energética: consumir menos energía para obtener un mismo servicio (“hacer lo mismo con menos”) . Para reducir al máximo el consumo energético habría que aunar medidas de ahorro y eficiencia energética Ejemplo: Utilizar una lavadora “clase energética A” y usar los programas cortos de lavado, lavadora llena y con agua fría (todas estas medidas permiten ahorrar energía al utilizar las lavadoras).

48. ¿POR QUÉ ES NECESARIO AHORRAR ENERGÍA? • Crisis energética: agotamiento y encarecimiento de los combustibles fósiles. • Reducción de emisiones contaminantes de CO2. • Disminución del grado de contaminación, riesgo de lluvia ácida, mareas negras y destrucción de bosques y espacios naturales. • Ahorro económico