ENERGÍAS RENOVABLES.
BIOMASA. • •
• •
Con una central de biomasa obtenemos energía eléctrica mediante procesos de transformación de la materia orgánica. El funcionamiento de una central de biomasa es el siguiente: La biomasa son compuestos orgánicos producidos en procesos naturales. Estos compuestos se transportan a la central de biomasa y se queman para calentar agua. Se produce vapor a alta presión que mueve una turbina y esta mueve el generador que producirá la energía eléctrica. De este proceso obtenemos energía eléctrica y agua caliente que puede ser utilizada en los edificios cercanos. Lo ideal es tener la central de biomasa próxima a la zona de producción de procesos industriales agrarios y forestales. La energía de la biomasa es un tipo de energía renovable procedente del aprovechamiento de la materia orgánica e inorgánica formada en algún proceso biológico o mecánico, generalmente, de las sustancias que constituyen los seres vivos (plantas, ser humano, animales, entre otros), o sus restos y residuos. El aprovechamiento de la energía de la biomasa se hace directamente (por ejemplo, por combustión), o por transformación en otras sustancias que pueden ser aprovechadas más tarde como combustibles o alimentos.
ENERGÍA EÓLICA • Es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas. • El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. • En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. A finales de 2007, la capacidad mundial de los generadores eólicos fue de 94.1 gigavatios.1 En 2009 la eólica generó alrededor del 2% del consumo de electricidad mundial, cifra equivalente a la demanda total de electricidad en Italia, la séptima economía mayor mundial.2 En España la energía eólica produjo un 11% del consumo eléctrico en 2008,3 4 y un 13.8% en 2009.5 En la madrugada del domingo 8 de noviembre de 2009, más del 50% de la electricidad producida en España la generaron los molinos de viento, y se batió el récord total de producción, con 11.546 megavatios eólicos.6 • La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es su intermitencia.
• • • •
•
"Eólica" viene de Eolo, dios griego del viento. El viento es energía en movimiento. El ser humano ha utilizado esta energía de diversas maneras a lo largo de su historia: barcos a vela, molinos, extracción de agua de pozos subterráneos. En la actualidad, el viento se usa también para producir electricidad. Al soplar, el viento mueve las aspas de un molino. Esta energía cinética se transforma, mediante un generador, en energía eléctrica. En algunos países, como Dinamarca y Alemania, existen granjas eólicas, en las que cientos de molinos son impulsados por el viento, produciéndose electricidad suficiente para alimentar ciudades completas. La energía eólica se considera una forma indirecta de energía solar, puesto que el sol, al calentar las masas de aire, produce un incremento de la presión atmosférica y con ello el desplazamiento de estas masas a zonas de menor presión. Así se da origen a los vientos como un resultado de este movimiento, cuya energía cinética puede transformarse en energía útil, tanto mecánica como eléctrica. La energía eólica, transformada en energía mecánica ha sido históricamente aprovechada, pero su uso para la generación de energía eléctrica es más reciente, existiendo aplicaciones de mayor escala desde mediados de la década del 70 en respuesta a la crisis del petróleo y a los impactos ambientales derivados del uso de combustibles fósiles.
ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTICA •
• •
•
•
•
La energía solar fotovoltaica es un tipo de electricidad renovable (energía eléctrica, voltaica) obtenida directamente de los rayos del sol (foto-) gracias a la foto-detección cuántica de un determinado dispositivo; normalmente una lámina metálica semiconductora llamada célula fotovoltaica, o una deposición de metales sobre un sustrato llamada capa fina. También están en fase de laboratorio métodos orgánicos. Se usa para alimentar innumerables aparatos autónomos, para abastecer refugios o casas aisladas y para producir electricidad para redes de distribución. Estos están formados por un cristal o lámina transparente superior y un cerramiento inferior entre los que queda encapsulado el sustrato conversor y sus conexiones eléctricas. La lámina inferior puede ser transparente, pero lo más frecuente es un plástico al que se le suelen añadir unas láminas finas y transparentes que se funden para crear un sellado antihumedad, aislante, transparente y robusto. La corriente eléctrica continua que proporcionan los módulos fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna mediante un aparato electrónico llamado inversor e inyectar en la red eléctrica, operación actualmente sujeta a subvenciones en muchos lugares para una mayor viabilidad. El proceso, simplificado, sería el siguiente: Se genera la energía a bajas tensiones (380800 V) y en corriente continua. Se transforma con un inversor en corriente alterna. Mediante un centro de transformación se eleva a Media tensión (15 ó 25 kV) y se inyecta en las redes de transporte de la compañía. En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil, como estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se emplean las placas fotovoltaicas como alternativa económicamente viable. Para comprender la importancia de esta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de la población mundial no tiene acceso a la energía eléctrica.
• Otra forma de aprovechamiento de la radiación solar consiste en su transformación directa en energía eléctrica mediante el efecto fotovoltaico. • Existen fundamentalmente dos tipos de aplicaciones de la energía solar fotovoltaica: instalaciones aisladas de la red eléctrica y centrales de generación conectadas a la red. Sistemas aislados de energía solar fotovoltaica, gracias a esta tecnología podemos disponer de electricidad en lugares alejados de la red de distribución eléctrica. De esta manera, podemos suministrar electricidad a casas de campo, refugios de montaña, bombeos de agua, instalaciones ganaderas, sistemas de iluminación o balizamiento, sistemas de comunicaciones, etc. • Los sistemas aislados se componen principalmente de captación de energía solar mediante paneles solares fotovoltaicos y almacenamiento de la energía eléctrica generada por los paneles en baterías. • Sistemas fotovoltaicos conectados a red, esta aplicación consiste en generar electricidad mediante paneles solares fotovoltaicos e inyectarla directamente a la red de distribución eléctrica. Actualmente, en paises como España, Alemania o Japón, las compañías de distribución eléctrica están obligadas por ley a comprar la energía inyectada a su red por estas centrales fotovoltaicas.
Una Central Solar es aquella instalación en la que se aprovecha la radiación solar para producir energía eléctrica. Este proceso puede realizarse mediante la utilización de un proceso fototérmico, o de un proceso fotovoltáico. España es en la actualidad uno de los primeros países con más potencia fotovoltaica del mundo, según la Agencia Internacional de la Energía, con una potencia acumulada instalada de 3.523 MW. Tan solo en 2008 la potencia instalada en España fue de unos 2.500 MW.
Energía geotérmica • Es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que caben destacar el gradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego geo (Tierra), y thermos (calor); literalmente "calor de la Tierra".
•
•
•
La Energía Geotérmica consiste en el aprovechamiento del calor que existe en el subsuelo. A determinada profundidad, en torno a los 12 m., la temperatura del terreno permanece constante a 18ºC aproximadamente. A partir de 100 m. de profundidad esta temperatura se incrementa unos 3 ºC; es lo que denominamos gradiente geotérmico. Para poder servirnos del calor constante que retiene el subsuelo es necesario realizar una serie de perforaciones en el terreno. La profundidad de estas perforaciones, de entre 10 y 15 centímetros de diámetro, depende de las dimensiones del espacio a climatizar, del terreno disponible para la ejecución del campo de sondas y de las condiciones geológicas del mismo. A lo largo de cada perforación se colocan las sondas geotérmicas en las que se produce el intercambio de calor, consistentes en un tubo, generalmente de polietileno, lleno de líquido. Habitualmente este fluido circulante es agua o bien una solución salina con una sustancia anticongelante, con el objeto de impedir que el fluido solidifique si se dieran bajas temperaturas en la superficie del suelo. Esta fórmula es completamente inofensiva para el Medio Ambiente. Además, cualquiera de los fluidos utilizados en ningún momento entran en contacto con el suelo puesto de la sonda está perfectamente sellada. El líquido circula continuamente por el circuito cerrado: desciende, se calienta (o enfría, si es verano) y sube de nuevo, accionado por una pequeña bomba. En este punto, el medio circulante cede su calor (o frío) al refrigerante (evaporación) y a continuación éste al medio empleado para la calefacción (compresión y condensación) sea aire (fan coils) o agua (suelo radiante). Seguidamente, el fluido vuelve a descender por el circuito situado en las perforaciones del terreno para obtener más calor, o cederlo en verano, y así continuamente. Este sistema de perforaciones tiene un rendimiento elevado puesto que el intercambio se realiza a una profundidad de entre 50 y 100 m.
• El subsuelo mantiene una temperatura constante a lo largo de todo el año, independientemente de que sobre el suelo nieve o haga sol. Aprovechando esta circunstancia puede instalarse una bomba de calor geotérmica. • Las bombas de calor son aparatos altamente eficientes. No utilizan la energía que consumen para producir calor, como las calderas, sino para mover el calor de un lugar a otro, según nos convenga, por lo que resultan mucho más eficientes que los sistemas de combustión. Una nevera, por ejemplo, es una bomba de calor que literalmente saca el calor que hay fuera de la nevera, generando en el interior de la misma una temperatura más baja de la que hay en el exterior. Éste es el motivo por el que la parte trasera de la nevera siempre está caliente. • Una bomba de calor es un sistema reversible, es decir, al mover el calor, puede sacarlo o meterlo en el recinto que deseamos, generando calefacción o refrigeración. En el caso de la nevera, obviamente no es reversible. Pero la bomba geotérmica sí puede serlo, y puede aprovecharse tanto para calefactar como para refrigerar la vivienda • El aprovechamiento de la geotermia se basa en este principio. Una bomba de calor convencional generalmente intercambia el calor con el aire, es decir, absorve el calor que hay en el aire o expulsa el calor al aire. La bomba de calor geotérmica utiliza el subsuelo para hacer ese intercambio. Dado que el subsuelo siempre está a unos 15ºC, es lógico pensar que resulta más fácil calefactar la vivienda partiendo de esos 15 grados que de la temperatura del aire exterior en invierno.
Energía hidráulica • Se denomina energía hidráulica a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable. • Se puede transformar a muy diferentes escalas, existen desde hace siglos pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río mueve un rotor de palas y genera un movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas de represas, aunque estas últimas no son consideradas formas de energía verde por el alto impacto ambiental que producen. • Cuando el Sol calienta la Tierra, además de generar corrientes de aire, hace que el agua del mar, principalmente, se evapore y ascienda por el aire y se mueva hacia las regiones montañosas, para luego caer en forma de lluvia. Esta agua se puede colectar y retener mediante presas. Parte del agua almacenada se deja salir para que se mueva los álabes de una turbina engranada con un generador de energía eléctrica.
•
•
• •
•
Una central minihidráulica o minihidroeléctrica es un tipo especial de central hidroeléctrica, utilizada para la generación de energía eléctrica, a partir de la energía potencial o cinética del agua. La energía minihidráulica se considera un tipo de energía renovable y se encuentra dentro de la regulación jurídica asociada a estas energías. Las mini centrales han sido muy utilizadas a lo largo del tiempo debido a su pequeño tamaño y por tanto precio, y facilidad de instalación, por lo que han sido muy usadas a nivel local o incluso privado. Según la legislación española, una central se considera minihidráulica si tiene una potencia instalada menor o igual a 10 MW. Existen dos tipos diferentes de centrales minihidráulicas. Las denominasdas de "agua fluyente" y las llamadas "a pie de presa". En el primer caso, lo que se hace es, desviar el agua de un río por un canal y tuberías hasta alcanzar una turbina, la cual genera electricidad. Posteriormente el agua es devuelta a su cauce. El segundo tipo de minicentral, la "a pie de presa", basa su funcionamiento en el almacenamiento del agua en un embalse; vaciándose por una tubería ubicada en la base de la presa, que va a desembocar en una turbina. La energía minihidráulica tiene una larga historia en España, ya desde la década de los 60, en la cual exsistían en el país 1740 centrales. Actualmente en el 2010, quedan en funcionamiento 1135; aunque se espera un futuro más prometedor para este tipo de energía en los años venideros. Se estima que en torno a 6.700 MW son generados en España por estas minicentrales. en españa hay pocas centrales.
Energía solar térmica • La energía solar térmica o energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y, a partir de ella, de energía eléctrica. Adicionalmente puede emplearse para alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para producir frío con el que se puede acondicionar el aire de los locales.
• Energía térmica solar En este caso se utiliza el sol como fuente de calor que calienta un fluido que luego se puede usar con diferentes fines, como agua caliente, calefacción o incluso electricidad (haciendo uso de un sistema complejo). En este último caso se conoce como enegia solar termoelectrica.
• Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.Consiste en el aprovechamiento térmico de la energía solar para transferirla y almacenarla en un medio portador de calor, generalmente agua. Esta es una de las variantes de la tecnologia CSP :Concentrated solar power • Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 º C hasta 1000 º C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato. • Los fluidos y ciclos termodinámicos escogidos en las configuraciones experimentales que se han ensayado, así como los motores que implican, son variados, y van desde el ciclo Rankine (centrales nucleares, térmicas de carbón) hasta el ciclo Brayton (centrales de gas natural) pasando por muchas otras variedades como el motor de Stirling, siendo las más utilizadas las que combinan la energía termosolar con el gas natural.
• Se entiende por energía solar térmica, a la transformación de la energía radiante solar en calor o energía térmica. La energía solar térrmica se encarga de calentar el agua de forma directa alcanzando temperaturas que oscilan entre los 40ºy 50º gracias a la utilización de paneles solares (siempre temperaturas inferiores a los 80ºC). El agua caliente queda almacenada para su posterior consumo: calentamiento de agua sanitaria, usos industriales, calefacción de espacio, calentamiento de piscinas, secaderos, refrigeración, etc. Por tanto, la energía solar térmica utiliza directamente la energía que recibimos del Sol para calentar un fluido. La diferencia con la energía solar fotovoltaica es que ésta aprovechado las propiedades físicas de ciertos materiales semiconductores para generar electricidad a partir de la radiación solar.