GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Jorge Luis JaramilloPIET EET UTPL octubre 2010

Generación de EE

•Transformación de energía•Principios de generación de energía eléctrica•Esquema GTD de energía eléctrica•Centrales de generación de energía eléctrica•Uso de la energía renovable•Discusión y análisis

Transformación de energía

Balance de energía

Transformación de energía

•Fuentes primarias de energía: Las fuentes de energía son elaboraciones naturales más o menos complejas de las que el ser humano puede extraer energía para realizar un determinado trabajo u obtener alguna utilidad. Por ejemplo el viento, el agua, el sol, etc. Las fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables.

•Vectores energéticos. Se denomina vector energético a aquellas sustancias o dispositivos que almacenan energía, de tal manera que ésta pueda liberarse posteriormente de forma controlada. Ejemplos típicos de vectores energéticos son las baterías, las pilas, las aplicaciones con hidrógeno, los volantes inerciales, las aplicaciones de aire comprimido, entre otros.

Fuentes de energía

Transformación de energía

•Fiabilidad. •Transportabilidad • Direccionalidad

Requerimientos hacia las fuentes de energía

Transformación de energía

•La generación de electricidad, consiste en la transformación de alguna clase de energía «no eléctrica» (sea esta química, mecánica, térmica, luminosa u de otra índole) en energía eléctrica.

•Se han desarrollado iniciativas para transformar distintas formas de energía en energía eléctrica. Entres estas formas podemos anotar a la energía nuclear, energía hidráulica, energía solar, energía eólica; energía mareomotriz, energía undimotriz, energía geotérmica, etc.

•Se experimenta con generación de energía eléctrica a partir de energía humana.

Generación de energía eléctrica

Principios de la generación de energía eléctrica

Principio fundamental de la generación de energía eléctrica

Principios de la generación de energía eléctrica

Formatos de generación de energía eléctrica

•En formato DC•En formato AC

Principios de la generación de energía eléctrica

Generación de energía eléctrica en formato AC: descripción matemática

Principios de la generación de energía eléctrica

Generación de energía eléctrica en formato AC: descripción matemática

La tensión v(t), o la corriente i(t), se pueden expresar matemáticamente como una función del tiempo por medio de la ecuación:

En dónde:A0, es la amplitud o valor máximo pico (voltios o amperios)ω, es la pulsación (radianes/segundo)t, es el tiempo (s)β, es el ángulo de fase inicial (radianes)

También se utiliza la expresión:

En la que f es la frecuencia (Hz). Los valores de f más empleados en la distribución son 50 Hz y 60 Hz.

Principios de la generación de energía eléctrica

Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica

•Se denomina corriente trifásica al conjunto de tres corrientes alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en un orden determinado.

•Cada una de las corrientes que forman el sistema se designa con el nombre de fase.

Principios de la generación de energía eléctrica

Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica

•Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas en un sistema de tres electroimanes equidistantes angularmente entre sí.

Principios de la generación de energía eléctrica

Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica

•Los conductores de los tres electroimanes pueden conectarse en estrella o en triángulo. •En la disposición en estrella cada bobina se conecta a una fase en un extremo y a un conductor común en el otro, denominado neutro. Si el sistema está equilibrado, la suma de las corrientes de línea es nula, con lo que el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables. •En la disposición en triángulo o delta cada bobina se conecta entre dos hilos de fase, de forma que un extremo de cada bobina está conectado con otro extremo de otra bobina.

Principios de la generación de energía eléctrica

Generación de energía eléctrica en formato AC: generación trifásica

•La utilización de electricidad en forma trifásica es mayoritaria para transportar y distribuir energía eléctrica y para su utilización industrial, incluyendo el accionamiento de motores.

•El sistema trifásico presenta una serie de ventajas, tales como la economía de sus líneas de transporte de energía y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.

Principios de la generación de energía eléctrica

Generación de energía eléctrica en formato AC: generación monofásica

•Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una fase de la corriente trifásica y un cable neutro.

•En Ecuador y otros países, para uso domiciliario se emplea una tensión de 110/120 voltios.

•Desde el centro de transformación más cercano, hacia las viviendas se disponen cuatro hilos: un neutro (N) y tres fases (R, S y T). Si la tensión entre dos fases cualesquiera (tensión de línea) es de 220 voltios, entre una fase y el neutro es de 110 voltios.

Esquema de GTD de energía eléctrica

Steven W. Blume. ELECTRIC POWER SYSTEM BASICS: for the nonelectrical professional. IEEE Press Series on Power Engineering. IEEE, 2007

Centrales de generación de energía eléctrica

Centrales de generación de energía eléctrica

•Generación convencional: centrales termo-eléctricas (gas, petróleo), centrales carbo-eléctricas, centrales núcleo-eléctricas, centrales geotermo-eléctricas, centrales hidro-eléctricas

•Generación no convencional: centrales foto-eléctricas, centrales eólico-eléctricas, otros tipos.

Centrales de generación de energía eléctrica

Centrales convencionales de generación de energía eléctrica

Centrales de generación de energía eléctrica

Bloques estructurales en las centrales no convencionales de generación de EE

Transformación deenergía

Storage deenergía

Interfaz conel usuario final

Centrales de generación de energía eléctrica

Centrales no convencionales de generación de EE

Centrales de generación de energía eléctrica

Centrales no convencionales de generación de EE

Uso de la energía renovable

Potenciales aplicaciones de la energía renovable

Uso de la energía renovable

Potenciales aplicaciones de la energía renovable

Uso de la energía renovable

Potenciales aplicaciones de la energía renovable

Uso de la energía renovable

Potenciales aplicaciones de la energía renovable

Extras

•Infograma generación hidroeléctrica•Infograma generación termoeléctrica•Infograma generación nuclear•Infograma generación geotérmica•Video sobre uso prospectivo de la energía solar

DISCUSIÓN Y ANÁLISIS