GESTIN ENERGTICAENERGA AZUL

Profesor:Ing. Portugal-Ali Ali, Manuel

Alumnos:Ferruzo Maz, PaulHilario Meza, SleePardo Figueroa Quea, Diego

Seccin:IN 71

Ciclo:2014 - 01

INTRODUCCIN

Enestos tiempos, la humanidad est buscando cada da nuevas formas con que abastecerse de energa sin causar un impacto negativo a la madre Tierra. Cada vez ms, se muestra mayor inters sobre el tema de las energas alternativas: el mundo no puede seguir dependiendo de una sola fuente de energa como los hidrocarburos (petrleo, gas y carbn). Debido a que, el tiempo que les queda es muy corto. Asimismo, la extraccin del petrleo se torna cada vez ms difcil, los pozos son ms profundos y los daos potenciales mucho ms grandes. Adems, los hidrocarburos son grandes aportantes de CO2, uno de los gases de efecto invernadero que ha aumentado ms en los ltimos 50 aos, originando el cambio climtico en el Planeta.A raz de estas evidencias, una de las fuentes de energa alternativa que se ha encontrado es la llamada Energa Azul, tambin llamada energa osmtica, la cual sebasa en la diferencia de salinidad entre el agua de mar y el agua de ro. A continuacin, en el presente informe se darn a conocer las implicancias de esta novedosa alternativa para generar electricidad.

OBJETIVOS

Objetivos:

Buscar fuentes alternativas para generar electricidad. Conocer una forma de generar energa renovable a partir de fuentes naturales, como el ro y el mar. Conocer las implicancias de la energa osmtica. Entender el proceso natural de la smosis. Entender el proceso presin osmtica retrasada. Conocer las ventajas y desventajas de la energa azul. Encontrar mejoras para la produccin eficiente de electricidad.

MARCO TERICO

Antecedentes

El origen de este descubrimiento se remonta a los aos 50 en que los cientficos Sidney Loeb (1917-2008) y Srinivasa Sourirajan, de la universidad de Los ngeles, desarrollaron un nuevo procedimiento de extraccin de agua potable del mar. Unos 15 aos despus, Loeb hall un proceso similar al que utilizaron para desalinizar el agua poda producirenerga elctrica. Utiliz un tanque con dos cmaras (una de agua dulce y otra de agua salada) separadas por una membrana semipermeable. El proceso natural de smosis conduca al agua dulce a colarse en la cmara de agua salada, aumentando la presin. Este aumento de presin se aprovechaba para producir electricidad con el uso de una turbina. Loeb denomin a este proceso como presin retardada por smosis y la patent en 1973.El uso de la membrana especial para permear el agua dulce result ser un reto pues se necesitaba de un material adecuado y de bajo costo para hacer factible la produccin de electricidad con energa azul.Otros cientficos, Torleit Holt y Thor Thorsen trabajaron en la teora de la energa osmtica durante los 80; en 1995 obtuvieron financiamiento para realizar un proyecto de viabilidad y en 1997 establecieron un convenio de colaboracin con la empresa noruegaStatkraft.En el 2003, Statkfraft obtiene su primera patente para las membranas de energa osmtica. En el 2009 que se construye en Tofte, la planta prototipo de energa osmtica y prev que el funcionamiento de una planta comercial pueda ser una realidad en el 2015.

Energa Azul

LaENERGA AZULuOSMTICAse basa en el principio qumico, fundamental para la vida celular, de que dos disoluciones de distintas concentraciones, independientemente de los solutos, puestas en contacto (hipertnicas, de mayor concentracin; hipotnicas, de menor concentracin) tienden a tener una homognea presencia de solutos. Este principio lleva implcito el consumo de energa por parte de las molculas presentes.

Grfico N 01

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Simplificando: esta energa osmtica (o electrodilisis inversa) es la que, cuando se interpone entre las dos disoluciones de distinta concentracin (por ejemplo: hipertnica, agua de mar, e hipotnica, agua pura o dulce de ro) una membrana semipermeable que tan slo permite el paso de agua pura en el sentido del Grfico N 02, se produce un flujo neto de agua hacia el lado del agua salada, hace que la columna de agua de mar se eleve sobre la del ro, por la presin osmtica, convirtindose entonces en energa potencial que convencionalmente aprovechada produce electricidad a travs del uso de turbinas. Si el tanque de agua salada tiene un volumen fijo la presin se incrementara hasta un mximo terico de 26 bares. Esta presin es equivalente a una columna de agua de unos 120 metros de altura. El proceso se denomina presin osmtica retrasada (PRO).Esta propiedad ya se descubri all por el siglo XVIII, utilizndose una piel de vejiga de cerdo.Desde entonces hasta hoy en da, se han testado muchos tipos de membranas semipermeables que se caracterizaban generalmente por un alto coste. El plstico modificado elctricamente del polietileno, como vern, por su bajo coste ha dado una nueva dimensin al aprovechamiento de este tipo de Energa. Como consecuencia de ello se ven posibilidades comerciales, fundamentales para su futuro desarrollo.

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Evidencias

Prototipo de planta: empresa StatkraftLa empresa noruega Statkraft es pionera en este campo, habiendo puesto en marcha en 2009 la primera planta prototipo de este tipo de energa en Tofte, al sur de Oslo, localizada en un rea industrial con una amplia disponibilidad de agua dulce y agua marina. Ambos tipos de agua son alimentados a la planta prototipo mediante tuberas equipadas con filtros para retener humus y partculas que podran obstruir la membrana. El mdulo de membranas es el corazn de la planta. La membrana utilizada es polimrica y se dispone enrollada en cilindros metlicos a presin. El prototipo tiene instalados unos 2.000 m2de membrana. El resto de equipamiento se puede resumir en tuberas, vlvulas y bombas para conducir el agua, una turbina Pelton para generar electricidad, intercambiadores de presin y sistemas de purificacin del agua y de limpieza de las membranas. El prototipo se dimension para 10 kW y se esperaba que est operativo unos 2-3 aos. La membrana usada inicialmente tena una capacidad inferior a 1 W/m2, cuando el objetivo del prototipo era alcanzar valores de 5 W/m2. Segn la empresa, la siguiente fase era la construccin de una planta piloto de 1-2 MW, para luego construir una planta osmtica a gran escala (con estimaciones de que podra ponerse en marcha en 2015).Pero en el 2013, anunciaron que detendran sus trabajos en energa osmtica. Esto se debi a que la instalacin de esta planta es demasiado cara, a pesar que el costo de mantener en el funcionamiento y darle mantenimiento sea simple y barato. La membrana permeable es actualmente un recurso caro, y para tener cualquier salida significativa, se requiere un rea de membrana muy grande. La instalacin podra alcanzar una potencia de 4 kW en condiciones ideales. En comparacin, una turbina de gas de ciclo abierto una fraccin del tamao (como las turbinas de gas aero derivadas Rolls-Royce o GE) podra producir fcilmente superior a 15 MW por una fraccin de los costos de instalacin, aunque los costos de combustible y mantenimiento seran mayores. Este es un aumento en la potencia de salida 3750 veces mayor, con un uso de la tierra que es mucho ms pequeo. Se tiene en cuenta sin embargo que los avances en la tecnologa de materiales es probable que aumente en gran medida la produccin de energa por unidad de volumen de plantas con el tiempo y por lo tanto hacer de esto una forma ms til de la generacin de energa, especialmente en lugares remotos donde la fiabilidad es la clave y los repuestos son difciles de conseguir ( por ejemplo, los lugares costeros de difcil acceso, con un pequeo arroyo o ro cercano que pueden proporcionar el agua fresca que es necesario).

Grfico N 05

Centro holands para la Tecnologa Sostenible del AguaLa desembocadura de los grandes ros puede proporcionar una sencilla fuente de energa renovable. Esto es lo que asegura el ingeniero holands Joost Veerman; y puede hacerse sin la necesidad de construir presas ni de interrumpir el abundante trfico de barcos que suele haber en los ros grandes.Veerman y sus compaeros de investigacin del Centro holands para la Tecnologa Sostenible del Agua creen que se puede se puede aprovechar el potencial de esta nueva energa canalizando agua dulce del Rin y agua salada del Mar del Norte. Segn sus clculos, se podra producir un Giga vatio de electricidad mediante el proceso que ellos denominan Energa Azul, suficiente para abastecer a 650.000 hogares.

Beneficios

El potencial mundial global se estima en 1.600-1.700 TWh, equivalente aproximadamente al 50% de la generacin elctrica total de la UE hoy da. Por tanto, la energa osmtica podra contribuir de forma importante a un futuro mix de energa renovable. Se estima que una planta con el tamao de un estadio de futbol podra suministrar electricidad a alrededor de 30.000 hogares europeos.

Restricciones

Las plantas de energa osmtica pueden construirse en cualquier sitio en el que haya una corriente de agua dulce fluyendo al mar, siempre que la concentracin de sales sea suficientemente alta. De hecho, la mayora de las desembocaduras de ros del mundo seran localizaciones potenciales, incluso aunque unos ros necesiten un mayor acondicionamiento del agua que otros.

Ventajas

No hay necesidad de construir las plantas en reas despobladas. Estas puede ser construidas parcial o totalmente bajo tierra y de esta forma no afectar al entorno local. Por ejemplo en los stanos de un edificio industrial o debajo de un parque, minimizando el impacto visual Tiene gran potencial en comparacin a otras fuentes de energa renovables La produccin de energa que se realiza es predecible y estable, no depende de cuestiones climticas como si sucede en otras fuentes. Las plantas osmticas no generaran emisiones ni a la atmsfera ni al agua. Es muy tranquilo cuando opera y necesita poca supervisin Es comn en muchas ciudades y pueblos que en estas zonas portuarias se ubiquen industrias por lo que es de gran utilidad para poder abastecer deenergano solo para uso domstico sino industrial.

Desventajas

La ruta de navegacin puede desviarse y el caudal que produce la planta podra causar un desastre natural. La membrana necesaria para una planta de gran magnitud resulta costosa.

Alternativas de mejoras

Mejora en el mtodo por parte de universidad de StanfordEl proceso consiste en cuatro sencillos pasos que tienen lugar dentro de una batera. Primero se llena deagua dulcey mediante unos electrodos se carga de electricidad, despus se va llenando poco a poco deagua marina. Por ltimo, vuelve a los electrodos lista para ser utilizada. La Universidad de Stanford ha descubierto este nuevo sistema, ms simple y de mayor rendimiento a la hora de convertir el potencial en energa real. Hasta ahora se haban utilizado en estos procesos unas membranas muy costosas y frgiles, pero ahora el mtodo se ha simplificado y se ha conseguido un mejor rendimiento.Los principios son duros a pesar de que este sistema ha conseguido un alto nivel de conversin, los investigadoresconsideran que se puede conseguir hasta un 85% de efectividad.Las previsiones de esta nueva modalidad son muy favorables. Si en todas las desembocaduras de los ros del mundo se implantase el sistema, se podra llegar a cubrir ms de una dcima parte de la energa mundial.

Consiguen generar energa a partir del agua salada lejos de zonas costerasLa generacin de energa a partir del gradiente de salinidad entre agua dulce y salada es una alternativa de produccin de electricidad mediante procesos de electrodilisis inversa, muy interesante en zonas costeras. Sin embargo, hasta el momento, haba sido imposible de realizar en el interior de los continentes. Un grupo de ingenieros de la Pennsylvania State University de Estados Unidos ha conseguido ahora superar esta limitacin, mediante el empleo de una solucin de bicarbonato de amonio y la degradacin bacteriana de aguas residuales.

Las pilas que funcionan mediante electrodilisis inversa extraen energa de la diferencia inica entre el agua dulce y el agua salada. Desafortunadamente, la utilizacin exclusiva de pilas de este tipo para producir electricidad es compleja y poco eficiente, debido a que se requiere un gran nmero de unidades y se necesita contar con agua salada.Pero utilizando bacterias que se encuentran en las aguas residuales, que consumen material orgnico y producen una corriente elctrica, se reduce el nmero de pilas necesarias y aumenta la produccin de electricidad a travs de las bacterias. Anteriormente, ya se haban realizado experiencias con clulas microbianas de electrodilisis inversa, pero empleando agua salada.Sin embargo, este enfoque requiere complejos procesos de limpieza y el tratamiento del agua a utilizar, adems de restringir la operacin a las zonas costeras. Entretanto, los residuos de alimentos,desechosdomsticos y de animales contienen en forma potencial alrededor de 17 gigavatios de energa solamente en Estados Unidos. Cabe recordar que un reactor nuclear produce normalmente un gigavatio.Buscando eliminar la dependencia del agua de mar, los investigadores utilizaron bicarbonato de amonio, que se extrae fcilmente del agua a una temperatura por encima de los 110 grados Fahrenheit, una solucin salina poco comn, que funciona de manera similar al agua de mar en el proceso de electrodilisis inversa microbiana celular, pero que a la vez no requiere de los cuidados y la limpieza de sta ltima.

Grfico N 06

Bsqueda de la industrializacin (enero 22, 2014)Eldespegue del sector de la energa ocenica renovableen el entorno europeo, podra ser un hecho. La Comisin Europea acaba de presentar un plan de accincon el cual elaborar unahoja de rutaestratgica para este sector y que podra servir de base para una iniciativa industrial en el viejo continente. Y es que mares y ocanos suponen una gran fuente de energa renovable, cuestin que explica el progresivo desarrollo de tecnologas para explotar el potencial de las mareas y las olas, as como las diferencias en la temperatura y la salinidad. El objetivo esindustrializarel todava incipiente sector de la energa azul de forma que su explotacin contribuya a la descarbonizacin de la economa de la UE. De esta forma, se proporcionara una energa renovable segura y fiable para Europa que, adems, generara un gran crecimiento econmico junto a la creacin de empleo especialmente en las zonas costeras de Europa, que, a menudo, soportan una alta tasa de desempleo. El elemento central del plan de accin proyectado por Bruselas ser lacreacin de un foro de energa ocenicaque rena a las partes interesadas para reforzar las capacidades, estimular la cooperacin, crear sinergias, aportar soluciones creativas y, en definitiva, impulsar el sector. Para el comisario europeo de Energa, Gnther Oettinger, la energa ocenica tiene un gran potencial para incrementar la seguridad de abastecimiento. Adems, la explotacin de la energa de los ocanos permitira a la UEavanzar hacia una economa hipocarbnicay, as, al reducir la dependencia respecto a los combustibles fsiles, mejorara la seguridad energtica. Sin embargo, a pesar de su potencial indiscutible,este prometedor sector se enfrenta a varios desafos. En concreto, loscostes tecnolgicosson elevados y el acceso a la financiacin es difcil; asimismo, hay que considerar que existen grandesobstculos de infraestructura, como, por ejemplo, problemas de conexin a la red o de acceso a instalaciones portuarias adecuadas y a buques especializados. Y, tambin, encontramosobstculos administrativosen el caso de los procedimientos de autorizacin y licencia complejos, que pueden retrasar los proyectos y elevar costes.

Conclusiones

La diferencia de salinidad entre estos las aguas de ro y de mar, crean una fuente de energa amigable con el medioambiente denominada Energa Azul u Osmtica. La energa del agua a presin se puede usar para generar energas renovables amigables con el medio ambiente. La presin generada, equivalente a una columna de agua de unos 120 metros de altura, puede alcanzar un mximo de 26 bares. El proceso que se utiliza para la produccin de electricidad se denomina presin osmtica retrasada (PRO). Una planta del tamao de un estadio de futbol podra suministrar electricidad a alrededor de 30.000 hogares europeos. Se produce 125 MW con unos 5 km2 de membrana. Las plantas de energa osmtica pueden construirse en cualquier sitio en el que haya una corriente de agua dulce fluyendo al mar.

Bibliografa

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