Energías Renovables

(1)

ENERGÍAS RENOVABLES

(2)

1.

1. Energía hidráulica

Energía hidráulica

2.

2. Energía solar

Energía solar

3.

3. Energía eólica

Energía eólica

4.

4. Energía del mar

Energía del mar

5.

5. Biomasa

Biomasa

6.

6. Energía geotérmica

Energía geotérmica

7.

(3)

ENERGÍA HIDRÁULICA

Partes de una central:

►

Embalse y presa

►

Conductos de agua:



Compuerta

_Compuerta



Tuberías de conducción

_{Tuberías de conducción}

►

Sala de máquinas:



_Turbinas



Alternador

_Alternador

(4)

ENERGÍA HIDRÁULICA

Tipos de centrales

► Según la potencia

Según la potencia



_{Minihidráulicas: P < 10 MW}



_{Grandes centrales: P > 10 MW}

► Según el funcionamiento

Según el funcionamiento

(5)

CENTRAL HIDRAÚLICA DE

GRAVEDAD

(6)

CENTRAL HIDRAÚLICA DE

(7)

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL

HIDRAÚLICA I

(8)

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL

HIDRAÚLICA II

(9)

ENERGÍA HIDRÁULICA

Tipos de Turbina

► Turbinas Kaplan

Turbinas Kaplan

: para saltos < 25 m

(10)

ENERGÍA HIDRÁULICA

Tipos de Turbina

► Turbinas Pelton

Turbinas Pelton

: de cuchara; para grandes

(11)

ENERGÍA HIDRÁULICA

Tipos de Turbina

►

Turbinas Francis

: para un amplio rango de saltos

y caudales.

(12)

ENERGÍA HIDRÁULICA

Tipos de presa

(13)

ENERGÍA HIDRÁULICA

Potencia y energía obtenida

P = 9’8 . Q . h

E = P . t

P : potencia teórica de la central en kW

Q: caudal de agua en m3/s

h: altura en m

t: tiempo en horas

(14)

ENERGÍA HIDRÁULICA

(15)

(16)

(17)

CENTRAL HIDRÚLICA MÁS GRANDE DEL MUNDO

CENTRAL DE ITAIPÚ.

Situada en el río Paraná que hace de frontera natural entre Brasil, Paraguay y Argentina.

(18)

CENTRAL HIDRÚLICA MÁS GRANDE DE ESPAÑA Y CENTRAL HIDRÚLICA MÁS GRANDE DE ESPAÑA Y

SEGUNDA DE EUROPA SEGUNDA DE EUROPA

CENTRAL DE ALDEADÁVILA (Salamanca)

Construida en uno de los tramos más abruptos del río Duero, que hace de frontera natural entre España y Portugal.

Construida entre 1952 y 1962 Con una potencia superior a los 1.100 MW

La presa, es del tipo de arco de gravedad, con una longitud de

(19)

ENERGÍA SOLAR

► Formas de aprovechamiento:

Formas de aprovechamiento:



_{Hornos solares.}



_{Centrales termosolares.}



Colector solar.

_{Colector solar.}

(20)

HORNOS SOLARES

Permite concentrar la luz del sol en un punto, donde se alcanzan temperaturas de hasta 3800º C.

Se aprovecha para producir vapor de agua y mover una turbina acoplada a un alternador y producir energía

eléctrica.

Reflector parabólico

(21)

Un campo de helióstatos (Espejos orientados por ordenador), refleja la luz a un gran espejo de forma parabólica

(22)

HORNO SOLAR DE ODEILLO

(23)

CENTRAL TERMOSOLAR

Campo de

(24)

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL

TERMOSOLAR

(25)

COMPONENTES DE UNA CENTRAL

TERMOSOLAR I

(26)

COMPONENTES DE UNA CENTRAL

TERMOSOLAR II

(27)

COLECTOR SOLAR PARABÓLICO

(28)

CENTRALES DE

COLECTORES

_COLECTORES

SOLARES PARABÓLICOS

(29)

COMPONENTES DE UNA CENTRAL DE

COLECTORES SOLARES PARABÓLICOS I

(30)

COMPONENTES DE UNA CENTRAL DE

COLECTORES SOLARES PARABÓLICOS II

(31)

CLIMATIZACIÓN SOLAR

(32)

UTILIDAD CLIMATIZACIÓN SOLAR

►

Agua caliente

sanitaria.

►

Calefacción.

►

Permite un

60% de

ahorro.

(33)

COLECTOR SOLAR

(34)

FUNCIONAMIENTO COLECTOR SOLAR

(35)

FUNCIONAMIENTO DE LA

CLIMATIZACIÓN SOLAR

(36)

ENERGÍA FOTOVOLATAICA

•Los sistemas fotovoltaicos se basan

en dispositivos denominamos células solares o fotovoltaicas.

•Las células solares funcionan por el efecto fotovoltaico, por el cual la

energía de los fotones de la luz se transforma directamente en energía eléctrica.

(37)

ENERGÍA FOTOVOLATAICA

(38)

PARTES DE UNA CÉLULA SOLAR

Las células, en este caso de Silicio está dividida en dos partes:

Capa N (iluminada)

(39)

CRISTALES TIPO N Y P

Cristales Tipo N: son conductores por que los átomos de

impurezas que se le añaden, aportan electrones que se mueven libremente y transmiten así la corriente a un circuito externo. Cristales Tipo P: los átomos de las impurezas crean vacíos de electrones denominados huecos, que los electrones utilizan para moverse de un átomo a otro.

(40)

ELEMENTOS DOPANTES I

Impurezas tipo P

(41)

ELEMENTOS DOPANTES II

•Un átomo de Silicio tiene 4 electrones de valencia, que enlazan con 4 átomos adyacentes.

•Si lo dopamos con Boro, producirá un hueco.

(42)

EFECTO FOTOVOLTAICO

El fotón choca contra el Semiconductor tipo N, liberando un electrón.

Capa N: exceso de electrones. Capa P: exceso de huecos.

(43)

TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO I

► AisladosAislados: Total autonomía energética. Por motivos : Total autonomía energética. Por motivos económicos o medioambientales no es conveniente

económicos o medioambientales no es conveniente

hacer llegar la red eléctrica a ese lugar.

(44)

TIPOS DE SISTEMAS FOTOVOLTAICO II

► Sistemas conectados a la redSistemas conectados a la red: se utilizan para el consumo : se utilizan para el consumo

del propio edificio. La electricidad sobrante se vende a la

red eléctrica.

(45)

ENERGÍA EÓLICA

►

Su aprovechamiento es muy antiguo.

►

Aparecieron en la antigua Persia (Irán), hace

2500 años.

►

Los primeros molinos de viento, se utilizaban para

moler cereales, harina o extraer agua de pozos

(46)

TIPOS DE MOLINOS DE VIENTO

(47)

AEROGENERADORES

►

Transforman la energía

cinética del viento en

energía eléctrica.

►

Formando grupos se

les llama parque eólico

o central eólica.

(48)

PEQUEÑOS AEROGENERADORES

►Se utilizan en casas de campo, instalaciones aisladas Se utilizan en casas de campo, instalaciones aisladas y pequeños veleros.

y pequeños veleros.

►Tienen muy poca potencia entre 200W y 10KW.Tienen muy poca potencia entre 200W y 10KW. ►La energía que producen se almacena en baterías.La energía que producen se almacena en baterías.

(49)

PEQUEÑOS AEROGENERADORES

Regulador: previenes de sobrecargas y descargas de la batería

Transformador

(50)

GRANDES AEROGENERADORES

Generador Eje secundario Eje principal Multiplicador Freno mecánico

Mecanismo de giro Ordenador

Veleta

(51)

ANEMÓMETRO

(52)

(53)

(54)

CENTRALES EÓLICAS

(55)

(56)

(57)

CONSTRUCCIÓN DE PARQUE

(58)

Transporte del rotor

(59)

Montaje de la torre

(60)

VISTA DEL PARQUE EÓLICO EN

(61)

ENERGÍA EÓLICA EN ESPAÑA

(62)

ENERGÍA EÓLICA EN ESPAÑA

(63)

(64)

VENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA

► No contamina ni genera residuos.

No contamina ni genera residuos.

► Se genera de forma natural.

Se genera de forma natural.

► Las centrales se construyen en poco tiempo.

Las centrales se construyen en poco tiempo.

► Mantenimiento escaso, cada 6 meses

Mantenimiento escaso, cada 6 meses

(65)

INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA

EÓLICA

► Provocan un impacto visual.

Provocan un impacto visual.

► Su producción es discontinua.

Su producción es discontinua.

► Provocan daños en aves.

Provocan daños en aves.

► Contaminación acústica generada por el

Contaminación acústica generada por el

(66)

ENERGÍA DEL MAR

► Energía mareomotriz

Energía mareomotriz

► Energía de las olas

Energía de las olas

(67)

ENERGÍA MAREOMOTRIZ

►

Aprovecha las mareas para producir energía

eléctrica.

►

Las mareas se producen por la atracción

gravitatoria del agua del mar por la Luna y el

Sol.

(68)

Formación de las mareas I

(69)

Formación de las mareas II

(70)

Pleamar y Bajamar

(71)

LUGAR DE EMPLAZAMIENTO DE

UNA CENTRAL MAREOMOTRIZ

(72)

FUNCIONAMIENTO DE UNA

CENTRAL MAREOMOTRIZ I

►

Funcionamiento parecido a una central hidroeléctrica.

►

Se construye un dique que encierra un trozo de mar,

en zonas donde las mareas son

(73)

FUNCIONAMIENTO DE UNA

CENTRAL MAREOMOTRIZ II

(74)

Paso 1º: Se cierra la compuerta Paso 2º: Baja la marea

(75)

ENERGÍA MAREOMOTRIZ EN EL MUNDO

(76)

CENTRAL MAREOMOTRIZ DE LA RANCE

(77)

VENTAJAS DE LA ENERGÍA

MAREOMOTRIZ

► No contamina, ya no emite gases.

No contamina, ya no emite gases.

► Se genera de forma natural.

Se genera de forma natural.

(78)

► Inversión muy elevada para construir la

Inversión muy elevada para construir la

central.

► Producción de energía no es continua,

Producción de energía no es continua,

ya que solo se genera durante unas

horas del día.

► Impacto ambiental en la zona

Impacto ambiental en la zona

instalada.

(79)

ENERGÍA DE LAS OLAS

(80)

FUNCIONAMIENTO DE LA

(81)

SISTEMA DE BOYAS

► La central eléctrica se

La central eléctrica se

compone de boyas.

► El levantamiento y el caer de

El levantamiento y el caer de

las ondas de orilla hace la

boya moverse libremente hacia

arriba y hacia abajo.

► El rozamiento mecánico

El rozamiento mecánico

resultante que se produce en

el interior de la boya activa el

(82)

ENERGÍA DE LAS OLAS EN SANTOÑA

► Iberdrola pone en funcionamiento en Marzo

Iberdrola pone en funcionamiento en Marzo

de 2008, un sistema compuesto por 10

Boyas.

► 4 Km de la costa de Santoña.

4 Km de la costa de Santoña.

► Pionero en Europa.

Pionero en Europa.

(83)

ENERGÍA DE LAS OLAS EN SANTOÑA

►

Cada una de las boyas, de seis metros de

diámetro, está anclada al fondo a una

profundidad de unos 30 metros.

(84)

SISTEMA PELAMIS

►

Consiste en una serie de secciones cilíndrica,

parcialmente sumergidas, unidas por juntas bisagra.

La ola induce un movimiento entre dichas secciones,

activando un sistema hidráulico interior que bombea

aceite a alta presión a través de un sistema de

motores hidráulicos.

►

Los motores hidráulicos están acoplados a un

generador eléctrico para producir electricidad.

(85)

SISTEMA PELAMIS

► Se estima que la cantidad de energía

Se estima que la cantidad de energía

obtenida por 30 de estos sistemas, podría

abastecer aproximadamente 20.000 hogares

con un consumo medio europeo.

► El objetivo es que el sistema pueda

El objetivo es que el sistema pueda

sobrevivir casi sin mantenimiento en

condiciones meteorológicas marinas muy

(86)

TURBINAS MARINAS: Sea Gen

►

En Abril de 2008 se ha instalado en Irlanda del

Norte el par de turbinas acuáticas

generadoras de electricidad más grandes del

mundo.

►

Situada a unos 400 metros de la costa, en una

zona de fuertes corrientes.

(87)

TURBINAS MARINAS: Sea Gen

(88)

(89)

ENERGÍA MAREOTÉRMICA

► Basada en la diferencia de Temperatura

Basada en la diferencia de Temperatura

entre la superficie del mar (foco caliente) y

la situada a cierta profundidad (foco frío).

► El rendimiento de estas centrales depende

El rendimiento de estas centrales depende

de esta diferencia de Temperatura.

► Solo será aplicable donde la superficie del

Solo será aplicable donde la superficie del

mar tenga altas Temperaturas (zonas

(90)

MAPA DE APROVECHAMIENTO:

(91)

LOCALIZACIÓN ENERGÍA

MAREOTÉRMICA: COSTA RICA

OCÉANO ATLÁNTICO

(92)

CENTRAL HIDROTÉRMICA

DENTRO DEL OCÉANO

(93)

CENTRAL HIDROTÉRMICA:

(94)

ENERGÍA GEOTÉRMICA

(95)

ENERGÍA GEOTÉRMICA

►

Energía calorífica procedente del interior de la

Tierra: + 3ºC / 100 m

Aprovechamiento:

E. térmica

(96)

ENERGÍA GEOTÉRMICA

Vapor agua

Turbina

Generador

Condensador

Torre

enfriamiento

(97)

PLANTA GEOTÉRMICA EN

(98)

IMPACTO AMBIENTAL DE LA

ENERGÍA GEOTÉRMICA

►

Inconvenientes:

 Posibles emisiones de C02, ácido sulfhídrico (letal) y _{Posibles emisiones de C02, ácido sulfhídrico (letal) y}

otros

 Posible contaminación de aguas próximas_{Posible contaminación de aguas próximas}

 No es explotable en cualquier lugar_{No es explotable en cualquier lugar}

 Impacto visual en zonas de alto valor paisajístico_{Impacto visual en zonas de alto valor paisajístico}

►

Ventajas:

 Recurso renovable_{Recurso renovable}

 Menores emisiones atmosféricas que las térmicas _{Menores emisiones atmosféricas que las térmicas}

convencionales

(99)

OTRAS FORMAS DE APROVECHAMIENTO

DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

(100)

INSTALACIÓN ENERGÍA GEOTÉRMICA

DOMÉSTICA

(101)

GEISER

(102)

(103)

ENERGÍA DE LA BIOMASA

Y LOS RSU

► Biomasa:Biomasa: procedente de la materia orgánica de seres procedente de la materia orgánica de seres

vivos.

(104)

RSU

► RSU:

RSU:

_{Residuos Sólidos Urbanos, conjunto}

heterogéneo de materiales procedentes de: la

actividad doméstica, comercial e industrial, enseres

desechados, residuos sanitarios, residuos

procedentes de construcciones y demoliciones

►

Son sometidos a uno de estos métodos:

• Vertido: almacenamiento sobre el terreno

_{Vertido: almacenamiento sobre el terreno}

(controlado o incontrolado).

• Compostaje: Fermentación para obtener abono o

_{Compostaje: Fermentación para obtener abono o}

biogás.

(105)

Cultivos energéticos

►

Leñosos (poco utilizados): cardo, chopo, sauce,

eucalipto.

►

Caña de azúcar

►

Cereales

►

Remolacha

►

Colza

►

Soja

►

Girasol

Bioetanol (Motores de gasolina)

Bioaceites=biodiésel

(106)

LA BIOMASA

(107)

(108)

APLICACIONES DE LA BIOMASA I

(109)

APROVECHAMIENTO DE LA

BIOMASA I

PROCESOS TERMOQUÍMICOS

Combustión Directa _{Gasificación}

Utilización directa como combustible para obtener

energía térmica

Pirólisis

La biomasa se mezcla con aire, oxígeno o vapor, En recipiente cerrado (gasógeno)

Obtención: gas pobre. Energía térmica o combustible

Descomposición de la biomasa a elevadas Temperaturas

(110)

APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA II:

BIODIGESTORES

► Digestión anaeróbica: Tiene lugar por acción de determinadas Digestión anaeróbica: Tiene lugar por acción de determinadas

bacterias, en ausencia de oxígeno y a 30ºC Biogás

Salida del biogás

(111)

IMPACTO AMBIENTAL DE LA

BIOMASA

►

Muy bajas emisiones de dióxido de azufre y

nitrógeno

►

Emisión de CO

_{Emisión de CO}

2

compensada por la que se fija

durante la fotosíntesis

►

Utilización racional de residuos agrícolas

►

Inconvenientes:

 Elevado coste energético y económico de las _{Elevado coste energético y económico de las}

transformaciones

 Conflicto de intereses en la explotación de cultivos _{Conflicto de intereses en la explotación de cultivos}

energéticos (¿producción sostenible?)

(112)

ENERGÍA NUCLEAR: FUSIÓN

►

Principio:

Unión de dos núcleos

ligeros (Tritio + Deuterio)

en uno de mayor peso y estable.

Helio + 1 Neutrón +

ENERGÍA

TÉRMICA

1

(113)

ENERGÍA NUCLEAR: FUSIÓN

►

Deuterio

: átomo de Hidrógeno con un protón +

un neutrón.

Se extrae fácilmente del agua de mar.

►

Tritio

: átomo de Hidrógeno con un protón + dos

neutrones. Es radiactivo.

Se obtiene en el reactor, bombardeando átomos

de

(114)

ENERGÍA NUCLEAR: FUSIÓN

► Se basa:Se basa:

Los núcleos atómicos se repelen debido a que están

cargados positivamente

cargados positivamente, de forma que cuanto más cerca estén más , de forma que cuanto más cerca estén más

intensa es la fuerza repulsiva. Pero también ocurre otro proceso: existen

fuerzas nucleares

fuerzas nucleares atractivas que son extremadamente intensas a atractivas que son extremadamente intensas a

distancias muy pequeñas. Esto hace que la fusión solo pueda darse en

condiciones de

condiciones de temperaturatemperatura y y presiónpresión muy elevadas que permitan muy elevadas que permitan compensar la

compensar la fuerza de repulsiónfuerza de repulsión. .

► Problemas:Problemas:

 Para iniciar el proceso, hace falta aportar más energía que la que se _{Para iniciar el proceso, hace falta aportar más energía que la que se}

libera.

 Hacen falta materiales que soporten_{Hacen falta materiales que soporten}

Tª>10

Tª>1077-10-1088 ºC (gas plasma). ºC (gas plasma).

► Métodos en desarrollo:Métodos en desarrollo:

 Confinamiento inercial del plasma_{Confinamiento inercial del plasma}

(115)

FUSIÓN POR CONFINAMIENTO INERCIAL

(116)

FUSIÓN POR CONFINAMIENTO MAGNÉTICO

•Se aísla el plasma de deuterio y tritio mediante un campo magnético.

(117)

Tokamak

Mayo 2006

Sudeste de Francia

4.570 millones de euros.

La duración de la construcción en 10 años

(118)

Plasma: Interior del

(119)

(120)

(121)

(122)

Central Eléctrica de Fusión

(123)

FUSIÓN EN FRÍO

► Temperaturas muy inferiores a Temperaturas muy inferiores a

10

1077-10_-1088 ºC_ºC. _.

► El 23 de marzo de 1989 losEl 23 de marzo de 1989 los

químicos Stanley Pons y Martin

Fleischmann, realizaron una conferencia de prensa

en la que anunciaron la producción de fusión fría con la

consiguiente liberación de energía.

► Realización: un par de electrodos conectados a una batería y Realización: un par de electrodos conectados a una batería y

sumergidos en un recipiente de agua pesada rica en deuterio.

► El anuncio fue reflejado a nivel internacional constituyendo El anuncio fue reflejado a nivel internacional constituyendo

portadas en la mayoría de los periódicos.

► La fusión fría como tal fue descartada al poco tiempo por otros La fusión fría como tal fue descartada al poco tiempo por otros

equipos, constituyendo

equipos, constituyendo uno de los fraudes más escandalosos uno de los fraudes más escandalosos de la ciencia en los tiempos modernos