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MANEJO DE LAS FUENTES DEENERGA:
ELICA, SOLAR, ELECTROQUMICA,
NUCLEAR.CLASE 8
Prof. Ing. Daniel Inciso Melgarejo
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1. INTRODUCCIN
Durante millones de aos, el clima de la Tierra se ha mantenido a
una temperatura media relativamente estable, lo que hapermitido el desarrollo de la vida.
Los gases de efecto invernadero han conservado su equilibriogracias, fundamentalmente, a la accin de la lluvia y de los
rboles, que regulan las cantidades de dixido de carbono (CO2)en la atmsfera. Pero, en los ltimos 50 aos, las concentracionesde los gases de efecto invernadero han contribuido a aumentar latemperatura media de la Tierra, provocando cambios drsticos
en el clima mundial, por lo que es impredecible evitar: El uso generalizado de los combustibles fsiles, El debilitamiento de la capa de ozono, La destruccin de las masas forestales,
La quema indiscriminada de materiales combustibles, etc.
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Ante esta perspectiva, los gobiernos, acordaron en 1997 elProtocolo de Kyoto dentro del Convenio Marco sobre CambioClimtico de la ONU (UNFCCC), que marc objetivos legalmente
obligatorios para que los pases industrializados reduzcan un 5,2% las emisiones de los principales gases de efecto invernaderodurante los aos 2008 a 2012, sobre los niveles de 1990 , ycada uno de los pases industrializados pueda contribuir en
alcanzar esta meta, incentivando el uso de las energasrenovables y fomentando el ahorro energtico, ya que sabemosque a medida que la sociedad desarrolla consume ms energa,que se obtiene del petrleo, gas natural y del carbn, elementos
no renovables y que se van agotando ao a ao.Lo inteligente es aprovechar otras fuentes de energa, como son: El viento, los rayos del sol, los residuos, etc., los cuales son
renovables, no se agotan y no contaminan el medio ambiente, loque significa una doble ventaja para los moradores de la tierra.
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El CONSUMO DE ENERGA es necesario para el desarrolloeconmico y social del ser humano.
Podemos diferenciar dos tipos de energa, como son:
1. Energas renovables:SOLAR HIDRULICA - ELICA BIOMASA - MAREOMOTRZ -
- ENERGA DE LAS OLAS - GEOTRMICA2. Energas no renovables:
PETRLEO - GAS NATURAL + SUS DERIVADOS - CARBN.Por qu es necesario utilizar las fuentes de energarenovables?. Porque las energas tradicionales o fsiles:
Se van agotando, pus no son renovables Su uso produce impacto negativo en el medio ambiente, Su abastecimiento energtico es desde el interior de la tierra, etc
Las energas renovables proceden del sol, del viento, del agua de los
ros y mares, del interior de la tierra, y de los residuos slidos.
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Hoy, las energas renovables, constituyen un complemento de las
energas convencionales fsiles(petrleo, gas natural, carbn) cuyo
consumo actual, es cada vez ms elevado, que provoca su agotamiento
como recurso natural, y graves problemas ambientales.Se pueden destacar las siguientes ventajas de las energas renovables
respecto a las energas convencionales o fsiles:
ASPECTOS E. RENOVABLES E. CONVENCIONALES
DIFERENCIAS
Son limpias Contaminan
Su uso no genera
residuos
Generan emisiones y
residuos.
Son inagotables Son limitadas
Son autctonasProvocan dependencia
exterior
Equilibran desajustes
interterritoriales Utilizan tecnologa importada
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E. RENOVABLES E. CONVENCIONALES
VENTAJAS
MEDIOAMBIEN -
TALES
Las energas renovables
no producen emisiones
de CO2y otros gasescontaminantes a la
atmsfera.
Las energas producidas a
partir de combustibles
Fsiles (petrleo, gas y
carbn) s los producen.
Las energas renovables
no generan residuos de
difcil tratamiento.
La energa nuclear y los
combustibles fsiles
generan residuos, que
constituyen una amenaza
durante generaciones
para el ser humano y el
medioambiente.
Las energas renovables
son inagotables
Los combustibles fsiles
son finitos o no
renovables.
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E. RENOVABLES E. CONVENCIONALES
VENTAJASESTRATGI -
CAS
Las energas renovables
son autctonas.
Los combustibles fsiles
existen slo en un nme
ro limitado de pases.Las energas renovables
disminuyen la dependen
cia exterior.
Los combustibles fsiles
son importados en un
alto porcentaje.
VENTAJAS
SOCIOECO -NMICAS
Las energas renovables
crean 5 veces ms
puestos de trabajo que
las convencionales.
Las energas tradicionales crean muy pocos
puestos de trabajo
respecto a su volumen
de negocio.
Las energas renovables
contribuyen decisivamen
te al equilibrio interterrito
rial porque suelen insta
larse en zonas rurales.
Las energas
tradicionales se sitan
en general cerca de
zonas muy
desarrolladas
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E. RENOVABLES E. CONVENCIONALES
VENTAJASSOCIOECO -
NMICAS
Las energas renovables
han permiten desarrollar
tecnologas propias.
Las energas tradicionales
utilizan tecnologa
importada.
1. DEFINICIN DE LAS ENERGAS RENOVABLES
Las Energas Renovables son energas que:
Se producen de forma continua e inagotable a escala humana.
Son fuentes energticas respetuosas del medio ambiente.
La fuente de la energa renovable, depende del recurso natural
utilizado para la generacin de energa, del que toma su nombre:
Si se usa el aire, ser Energa elica,
Si se usa los rayos del sol, ser Energa solar,
Si se usa a la marea del mar, ser Energa mareomotrz, etc.
USO DE LAS ENERGIAS RENOVABLES
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RECURSO TECNOLOGA ELEMENTOS APLICACIN
SOLAR
Fotovoltaica Celdas solares Electricidad
Trmica Colectores Calor - electricidad
Pasiva Muros, ventanas, etc. Calor - iluminacin
ELICAGenerador
elctricoAerogeneradores Electricidad
Fza motrz Aerobombeo Fza motrz
BIOMASA
Digestinanaerbica
Biodigestin: Sinnecesidad de aire.
Combustiblebiogs
Gasificacin Gasificador Gas combustible
Pirlisis Pirolisador Combustible
Fermentacin
alcohlicaDestilera Bioetanol
EsterificacinUnidad de
esterificacinBiodisel
Combustin Hornos, calderas Calor, electricidad
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RECURSO TECNOLOGA ELEMENTOS APLICACIN
HIDRULICA
Centralitas Centrales pequeas Electricidad
HidroelctricaGrandes centrales
(Hidroelctricas)Electricidad
Pequeos apro
vechamientosRuedas
Fuerza
motrz
www.censat.org/censat_energa.htm
http.://hydropower.inel.gov
OCANOS
Mares Barreras, turbinas Electricidad
OlasFlotadores, columnas,
aparatos focalizadores.Electricidad
Diferencia de
temperatura Turbinas, condensadores Electricidad
Corrientes
marinasDestilera Electricidad
www.nrel.gov/olec/ www.poemsic.org/FAQ.html.
www.nrel.gov/clean_energy/ocean.html.
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RECURSO TECNOLOGA ELEMENTOS APLICACIN
GEOTRMIA
Generacin
elctrica
Plantas de
energaElectricidad
Usos diversos Aguas termales
Calor, recreacin,
salud
http.://geoheat.oit.edu/ http.://www.eren.doe.
gov/geothermal.html.http.://www.geothermal.marin.org.
SOLAR
Existen en el mercado guas de especificacionesfotovoltaicas, usadas para energizacin rural.
Especificaciones de sistemas de calentamiento de agua
para uso domstico.
Uso de variables bioclimticas, y rangos de fluctuaciones
para obtener condiciones de confort domsticos.
ELICA Uso de la energa elica para bombeo de agua, y
generacin elctrica.
Ver: www.awea.org
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BIOMASA
Existen guas para la obtencin de gas de la biomasa.
Gas metano (CH4)
La Organizacin de Naciones Unidas para la agricultura
y la alimentacin FAO, cuenta con informacin para la
transformacin de la biomasa.
Ver:
http.://Solstice.crest.org/renewables/rekiosk/biomass/index
.shtml.
El sitio del Laboratorio de las Naciones Unidas de energa
renovable de los EE. UU: www.biodiesel.org
ELICA
Uso de la energa elica para bombeo de agua, y
generacin elctrica.
Ver: www.awea.org
http://www.biodiesel.org/http://www.biodiesel.org/http://www.biodiesel.org/http://www.biodiesel.org/http://www.biodiesel.org/http://www.biodiesel.org/7/21/2019 8 Iim Manejo de Fuentes de Energia Alternativa
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1. Centrales Minihidrulicas
Generan la electricidad equivalente alconsumo de 1 100 000 familias.
Sustituyen 250 000 toneladas equivalentesde petrleo.
HistoriaEl agua es el elemento central de la naturaleza,de nuestra vida. Dentro del crculo hidrolgico,fluye por los ros al descender de un nivelsuperior a un nivel inferior generando energa cinticaque elhombre lleva siglos aprovechando.Hace ms de cien aos, esa energa, seusaba fundamentalmente para moler el trigo,comenz a emplearse en la generacin deelectricidad.De hecho, fue hasta mitad del siglo XX la
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principal fuente de le sirvi el hombre para producir energa a gran
escala. Turbina Pelton
Funcionamiento
Las centrales hidroelctricas funcionan
convirtiendo la energa cintica y potencial de una
masa de agua al pasar por un salto en energa elctrica.
El agua mueve una turbina cuyomovimiento de rotacin es transferido
mediante un eje a un generador de electricidad.
Se consideran centrales minihidrulicas a
aquellas con cuya potencia instalada es de10 MW o menos, una frontera que hasta hace
poco se situaba en los 5 MW.
Existen fundamentalmente dos tipos de centrales
hidroelctricas:
Esquema de Turbina Pelton
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Centrales de agua fluyente: Son aquellos que mediante una toma,
captan una parte del caudal circulante por el ro y lo conducen por un
canal y una cada por una tubera hacia la central para ser turbinado.
Despus, este caudal es devuelto al cauce del ro. Estas centrales se
caracterizan por tener un salto til prcticamente constante, y un
caudal turbinado muy variable, dependiendo de la hidrologa.
Por tanto: En este tipo de aprovechamiento, la potencia instalada
est directamente relacionada con el caudal que pasa por el ro.
Centrales de pie de presa: Son aquellas situadas aguas debajo de
una presa, y captan el caudal circulante por el ro y lo conducen por
un canal y una cada de gran altura por una tubera hacia una central
para ser turbinado y producir energa elctrica, con consumo de
volmenes de agua. Despus, el caudal es devuelto al cauce del ro
Tienen la ventaja de almacenar la energa del agua y emplearlos en
los momentos que ms lo necesitan. El caudal es regulado por una
compuerta en la presa. En la central se regula la capacidad del
sistema elctrico logrando el mejor balance consumo/produccin.
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En las centrales de agua fluyente el esquema
bsico de las mismas suele contar con todos
o algunos de los siguientes elementos:
Un azud o presa de derivacin, que desva
parte del caudal a travs de un canal o
tubera hacia una cmara de carga;
Una tubera que conduce el agua hasta la cmara de carga turbina.
Un generador elctrico y los elementos auxiliares.
Un canal de descarga devuelve el agua al cauce del ro.
La potencia de una central hidroelctrica depende del
caudal que pueda turbinar y del salto, es decir, de la
diferencia de cotas del agua a la entrada y salida de laEn funcin de dichos parmetros (salto y caudal) se
elegir el tipo de turbina ms adecuada.
Para conocer correctamente las caractersticas mencionadas es
necesario disponer de datos de al menos veinte (20) aos hidrolgicos.
Turbina Francis
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Las turbinas empleadas en las centrales
minihidrulicas se dividen en dos tipos:
Turbinas de accin
Turbinas de reaccin
La turbina de accin es aquella que
aprovecha nicamente la velocidad del agua,
es decir su energa cintica.
El modelo ms habitual es la Pelton, queconsta de un disco circular o rodete que tiene
montados unos labes o cucharas de doble cuenca. Tambin existen
otros modelos como la:
Turgo de inyeccin lateral, o De Ossberger, o
De Michel Banki de doble impulsin.
Este tipo de turbina se emplea fundamentalmente para el
aprovechamiento hidroelctrico de salto elevado y pequeo caudal.
Fluido
Esquema de Turbina Francis
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La turbina de reaccin aprovecha, la:
Velocidad del agua (Energa cintica), y
Presin que le resta a la corriente en el
momento de contacto.
Las ms utilizadas entre las de reaccin son
la turbina Francis y la turbina Kaplan.
Estas suelen tener cuatro elementos
fundamentales:
Carcasa o caracol,
Distribuidor,
Rodete y
Tubo de aspiracin.
2. Energa Elica
Evita la emisin de 6 120 000 toneladas de CO2 /ao.
Sustituye 760 000 toneladas equivalentes de Petrleo (TEP).
Genera electricidad para 1 700 000 de familias.
Esquema de Turbina Kaplan
Turbina Kaplan
Hi t i
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HistoriaEl aprovechamiento del viento para generar energa
es casi tan antiguo como la civilizacin.
La primera y la ms sencilla aplicacin fue la de las
velas para la navegacin marina.
Hace dos mil quinientos aos ya podemos encontrar
referencias escritas de la existencia de molinos en la
antigua Medo Persia.
Durante veinticinco siglos, para moler el grano o para bombear agua,el viento ha movido las aspas de los molinos.
En el Siglo XX el hombre comienza a utilizar la energa
elica para producir electricidad pero en principio slo
para autoabastecimiento de pequeas instalaciones.En la dcada de los noventa comienza el desarrollo del
uso de sta energa cuando se toma conciencia de la
necesidad de modificar el modelo energtico basado
en los combustibles fsiles y la energa nuclear, por los
problemas que estos causan al medio ambiente.
E l lti di d l Si l XX i d ll
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En los ltimos diez aos del Siglo XX y, gracias a un desarrollo
tecnolgico y a un incremento de su competitividad en trminos
econmicos, la energa elica ha pasado de ser una utopa marginal a
una realidad que se consolida como alternativa futura y, de momento
complementaria, a las fuentes contaminantes.
Tecnologa Elica
Aerogenerador es el nombre que recibe la
mquina empleada para convertir la fuerza
del viento en electricidad.
Los aerogeneradores se dividen en dos:
Los de eje horizontal, los ms utilizados
y eficientes, y
Los de eje vertical.El aerogenerador de eje horizontal, empleado mayoritariamente en el
parque elico de todo el mundo, consta de dos cjtos de partes bsicas:
El rotor, que incluye el buje y las palas, generalmente tres.
La gndola, dnde se sitan el generador elctrico, los multiplicadores y sistemas hidrulicos de control, orientacin y freno.
L t d b t b l l d l l
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La torre, que debe ser tubular, ya que las de celosa no se emplean en
la actualidad.
Los aerogeneradores han pasado en tan slo unos aos de generar
una potencia de 25 kW a 2000 kW, ms an hoy hay prototipos,
especialmente para ser instalados en el mar, que tienen ms de 5000
kW.
La explotacin de la energa elica se lleva a cabo en la actualidad
fundamentalmente para la generacin de electricidad que se vende a la
red y ello se hace instalando un conjunto de molinos que se denomina
parque.
En la actualidad los parques tienen normalmente una potencia instalada
que oscila entre los (10 a 50) MW.
Los parques cuentan con una central de control que:
Regula la puesta en marcha de los aerogeneradores,
Controla la energa generada en cada momento,
Recibe partes meteorolgicos, etc.
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3. LA BIOMASA: Qu es?
La Biomasa, abreviatura de "masa biolgica",
Es una diversidad de tipos de combustibles energticos que se
obtienen directa o indirectamente de los recursos biolgicos queson transformados por el reino animal, incluido el hombre, por
procedimientos naturales o artificiales.
Todo este proceso da lugar a elementos utilizables directamente,
pero tambin a subproductos que tienen la posibilidad de encontrar
aplicacin en el campo energtico.
A cada tipo de biomasa corresponde una tecnologa diferente; as a:
La biomasa slida, como la madera, se quema o gasifica, La biomasa lquida, como los aceites vegetales, se utilizan como
combustible para hacer funcionar a motores o turbinas, y
La biomasa hmeda se convierte biolgicamente en gas metano
u otro gas para realizar la combustin.
Ti d bi
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Tipos de biomasa
La energa derivada de la biomasa
es renovable indefinidamente.
Al contrario de las energas elica
y solar, la de la biomasa es fcil
de almacenar.
En cambio, opera con enormes
volmenes combustibles que hacen su transporte oneroso y
constituyen un argumento en favor de una utilizacin local y sobre
todo rural.
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Residuos agrcolas y
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Bosques:
Residuos agrcolas y
deyecciones y camas
de ganado:
Cultivos energticos:
La nica biomasa explotada
actualmente para fines ener-
gticos es la de los bosques.No obstante, el recurso siste
mtico de a la biomasa de
los bosques para cubrir la
demanda energtica slo
puede constituir una opcin
razonable en pases dondela densidad territorial de
dicha demanda es muy baja,
as como tambin la de la
poblacin (Tercer mundo).
En Espaa (por lo dems
pas deficitario de madera)
slo es razonable contem-
plar el aprovechamiento
energtico de la corta y seca
y de la limpia de las explota-
ciones forestales (lea,
ramaje, follaje, etc.), as
Estos constituyen
otra fuente importante
de bioenerga,aunque no siempre
sea razonable darles
este tipo de utilidad.
En Espaa slo
parece recomendable
el uso a tal fin de lapaja de los cereales
en los casos en que
el retirarla del campo
no afecte apreciable-
mente a la fertilidad
del suelo, y de las
deyecciones y camas
del ganado cuando el
no utilizarlas
sistemticamente
como estircol no
perjudique las
Es muy discutida la convenien-
cia de los cultivos o plantacio-
nes con fines energticos, noslo por su rentabilidad en s
mismos, sino tambin por la
competencia que ejerceran
con la produccin de alimentos
y otros productos necesarios
(madera, etc.). Las dudasaumentan en el caso de las
regiones templadas, donde la
asimilacin fotosinttica es
inferior a la que se produce en
zonas tropicales. As y todo, en
Espaa se ha estudiado de
modo especial la posibilidad de
ciertos cultivos energticos,
especialmente sorgo dulce y
caa de azcar, en ciertas
regiones de Andaluca, donde
ya hay tradicin en el cultivo de
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Bosques:
(Cont. )
Residuos agrcolas
y deyecciones y
camas de ganado:
Cultivos energticos:
(Cont. )
como de los residuos
de la industria de lamadera.
En este sentido, la
oferta energtica
subyacente a las
leas ha sido
evaluada en2.500.000 TEP,
partiendo de la base
de que la produccin
de lea en t/ha es
aproximadamente
igual a la cuarta partede la cifra
correspondiente al
crecimiento anual de
madera, en m3/ha.
productividades
agrcolas.Siguiendo este
criterio, en
Espaa se ha
evaluado una
hipottica oferta
energtica de3.700.000 TEP
procedentes de
paja de cereales.
TEP = Toneladas
equivalentes de
Petrleo
estas plantas de elevada asimilacin
fotosinttica. No obstante, el problema dela competencia entre los cultivos clsicos y
los cultivos energticos no se planteara
en el caso de otro tipo de cultivo
energtico: Los cultivos acuticos.
Una planta acutica particularmente
interesante desde el punto de vistaenergtico sera el jacinto de agua, que
posee una de las productividades de
biomasa ms elevadas del reino vegetal
(un centenar de toneladas de materia seca
por hectrea y por ao).
Podra recurriese tambin a ciertas algasmicroscpicas (microfitos), que tendran la
ventaja de permitir un cultivo continuo.
As, el alga unicelular Botryococcus
braunii, en relacin a su peso, produce
directamente importantes cantidades de
hidrocarburos.
Mtodos de conversin de la biomasa en energa
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Mtodos de conversin de la biomasa en energa
Aparte del caso excepcional de Brotryococcus
braunii, que producira directamente petrleo, la
utilizacin prctica de las diferentes formas debiomasa requiere unas tcnicas de conversin.
Mtodos termoqumicos: Mtodos biolgicos:
Estos mtodos se basan en la utilizacin
del calor como fuente de transformacinde la biomasa. Estn bien adaptados al
caso de la biomasa seca, y, en particular,
a los de la paja y de la madera.
La combustin: Es la oxidacin
completa de la biomasa por el oxgenodel aire, libera simplemente agua y gascarbnico, y puede servir para la
calefaccin domstica y para la
produccin de calor industrial.
La fermentacin alcohlica es una
tcnica empleada desde tiempos antiguoscon los azcares, que puede utilizarsetambin con la celulosa y el almidn, a
condicin de realizar una hidrlisis previa
(en medio cido) de estas dos sustancias.
Pero la destilacin, que permite obtener
alcohol etlico prcticamente anhdrido, esuna operacin muy costosa en energa.
En estas condiciones, la transformacin de
la biomasa en etanol y despus la
utilizacin de este alcohol en motores de
explosin, tienen un balance energtico
global dudoso. A pesar de esta reserva,ciertos ases Brasil, E.U.A.
Mtodos termoq micos Mtodos biolgicos
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Mtodos termoqumicos: Mtodos biolgicos:
La pirlisis: Es la combustin incompleta de
la biomasa en ausencia de oxgeno, a unos
500 C, se utiliza desde hace mucho tiempo
para producir carbn vegetal.
Aparte de este, la pirlisis lleva a laliberacin de un gas pobre, mezcla de
monxido y dixido de carbono, de
hidrgeno y de hidrocarburos ligeros.
Este gas de dbil poder calorfico, puede
servir para accionar motores diesel, o para
producir electricidad, o para mover
vehculos.
Una variante de la pirlisis es la pirlisis
flash, lleva a 1000 C en menos de un
segundo, tiene la ventaja de asegurar una
gasificacin casi total de la biomasa.
De todas formas, la gasificacin total puede
obtenerse mediante una oxidacin parcial
de los productos no gaseosos de la pirlisis.
Las instalaciones en las que se realiza la
pirlisis y la gasificacin de la biomasa
reciben el nombre de gasgenos.
tienen importantes proyectos de produccin de
etanol a partir le biomasa con un objetivo
energtico (propulsin de vehculos; cuando el
alcohol es puro o mezclado con gasolina, el
carburante recibe el nombre de gasohol).
La fermentacin metnica es la digestin
anaerbica de la biomasa por bacterias. Es
idnea para la transformacin de la biomasa
hmeda (ms del 75 % de humedad relativa).
En los fermentadores, o digestores, la celulosa es
esencialmente la sustancia que se degrada en un
gas, que contiene alrededor del 60 % de metano
y 40 % de gas carbnico.
El problema principal consiste en la necesidad de
calentar el equipo, para mantenerlo a la
temperatura ptima de 3035 C.
No obstante, el empleo de digestores es un
camino prometedor hacia la autonoma
energtica de las explotaciones agrcolas, por
recuperacin de las deyecciones y camas del
ganado.
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Mtodos termoqumicos: Mtodos biolgicos:
El gas pobre puede utilizarse
directamente como se indica antes, obien servir de base para la sntesis de
un alcohol muy importante, el metanol,
que podra sustituir las gasolinas para
la alimentacin de los motores de
explosin (carburol).
Adems, es una tcnica de gran inters
para los pases en vas de desarrollo.As, millones de digestores ya son utilizados
por familias campesinas chinas.
4 ENERGA SOLAR
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4. ENERGA SOLAR
Qu es la solar trmica?
Se denomina energa solar trmica de baja
temperatura a un sistema que aprovecha laenerga de los rayos solares para utilizarla
en forma de calor, que puede utilizar
directamente por ejemplo, para calentar una piscina o
indirectamente, como en un sistema calefactor.
Funcionamiento
El sol calienta un captador o colector solar las tpicas placas,
aunque hay otros modelos, como los tubos de vaco
, que transmitela energa a un fluido suele ser agua , que es aprovechado
directamente o que, a su vez, termina en un depsito de
almacenamiento para su aprovechamiento posterior.
Tipos de energa solar:
ENERGA SOLAR TRMICA Qu es?
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ENERGA SOLAR TRMICA Qu es?
Se denomina energa solar trmica de baja temperatura a un sistema
que aprovecha la energa de los rayos solares para utilizarla en forma
de calor, que puede utilizar directamente
por ejemplo, para calentaruna piscinao indirectamente, como en un sistema calefactor.
Funcionamiento
El sol calienta un captador o colector solar
las tpicas placas, aunquehay otros modelos, como los tubos de vaco, que transmite la energa
a un fluido suele ser agua, que es aprovechado directamente o que,
a su vez, termina en un depsito de almacenamiento para su
aprovechamiento posterior.
ENERGA SOLAR TERMOELCTRICA Qu es?
A diferencia de la trmica habitual o trmica de baja temperatura, la
termoelctrica o trmica de alta temperaturaagrupa un conjunto de
tecnologas orientadas a producir electricidad y no calor.
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Se trata de un sistema de produccin elctrica muy nuevo que se halla
en los inicios de su posible desarrollo comercial y que todava opera de
un modo prcticamente experimental. Precisamente, uno de los
escasos proyectos existentes est en Espaa, en la Plataforma Solarde Almera.
A pesar de su novedosa aplicacin industrial, los orgenes de la solar
termoelctrica tambin son lejanos en el tiempo, pues su primera
aplicacin data de 1860, fecha en que se logr convertir vino en coac
gracias a la destilacin solar.
Funcionamiento
Bsicamente, consiste en concentrar la luz solar mediante espejos
(helistatos), cilindros o discos parablicos para alcanzar altas
temperaturas (ms de 400 C), que se utiliza para generar vapor y
activar una turbina que produzca electricidad.
ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA Qu es?
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ENERGA SOLAR FOTOVOLTAICA Qu es?
Corra el ao 1839 cuando se observ por primera vez el efecto
fotovoltaico, consistente en la produccin de electricidad gracias a un
material que absorba la luz solar.
En 1885, Charles Fritts construy el primer mdulo fotoelctrico al
extender una capa de selenio sobre un soporte metlico y recubrirla con
una fina capa de oro. Y en 1941 se construy la primera clula
fotoelctrica con silicio, material que se emplea en la actualidad.
Las primeras aplicaciones importantes, tras algunas implantaciones en
zonas aisladas de la red elctrica convencional, se produjeron en la
industria espacial en la dcada de 1960: alimentar de energa lossatlites artificiales. A mediados de la dcada siguiente, volvieron a
investigarse sus aplicaciones en tierra firme.
Hoy en da, la solar fotovoltaica tiene un futuro muy prometedor y ya es
competitiva para electrificar emplazamientos relativamente alejados de
las lneas elctricas como por ejemplo viviendas rurales bombeo de
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las lneas elctricas como, por ejemplo, viviendas rurales, bombeo de
agua, sealizacin, alumbrado pblico, equipos de emergencia,
etctera.
Funcionamiento
Una instalacin fotovoltaica aislada est formada por los equipos
destinados a producir, regular, acumular y transformar la energa
elctrica, son los siguientes:
Clulas fotovoltaicas: Es dnde se produce la conversinfotovoltaica, las ms empleadas son las realizadas con silicio
cristalino. La incidencia de la radiacin luminosa sobre la clula crea
una diferencia de potencial y una corriente aprovechable.
Placas fotovoltaicas: Son un conjunto de clulas fotovoltaicasconectadas entre s. Estas clulas estn encapsuladas para formar
un conjunto estanco y resistente.
El Regulador: Tiene por funcin regular la carga y la descarga de
las bateras y eventualmente protegerlas de una sobrecargaexcesiva.
Bateras: son el almacn de la energa elctrica generada En
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Bateras: son el almacn de la energa elctrica generada. En
este tipo de aplicaciones normalmente se utilizan bateras
estacionarias, que no slo permiten disponer de electricidad durante
la noche y en los momentos de baja insolacin sino para varios das.
El inversor: Transforma la corriente continua (a 12, 24 o 48 v)
generada por las placas fotovoltaicas y la acumulada en las
bateras a corriente alterna (a 230 v y 50 Hz).
5. ENERGA GEOTRMICAHistoria
El aprovechamiento del calor terrestre para producir energa til es
conocido desde hace milenios por la humanidad, y basta el recuerdo
de Pompeya - la ciudad romana tristemente sepultada por el Vesubio,que aprovechaba el calor del volcn para sus termas -.
Hoy, en Islandia, la calefaccin de muchos hogares se nutre del calor
de la tierra.
Sin embargo, la aplicacin moderna para producir electricidad son
recientes datan de inicios del si lo XX en el caso de Italia.
Funcionamiento
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Funcionamiento
Hay distintas tecnologas, en funcin del tipo de explotacin: muy
baja, baja y alta temperatura, y roca seca caliente. En Espaa no hay
plantas de aprovechamiento elctrico y son escasas las instalacionestrmicas, la mayora asociada a balnearios y centros similares.
6. ENERGA OLAS Y MAREAS (mareomotriz)
HistoriaLa inmensa mayora de los ingenios
orientados a explotar la energa de las
olas y las mareas energa mareomotriz son prototipos en fase
precomercial y algunos estn operativos desde los aos 60.
Funcionamiento
Dependiendo del tipo de aprovechamiento energtico, hay columnas
de agua oscilante, canales estrechados, centrales mareomotrices.
Funcionamiento
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Funcionamiento
Hay distintas tecnologas, en funcin del tipo de explotacin: muy
baja, baja y alta temperatura, y roca seca caliente.
Por ejemplo en Espaa no hay plantas de aprovechamiento elctricoy son escasas las instalaciones trmicas, la mayora asociada a
balnearios y centros similares.
6. ENERGA OLAS Y MAREAS (mareomotriz)
Historia
La inmensa mayora de los ingenios orientados a explotar la energa
de las olas y las mareas energa mareomotriz son prototipos en
fase precomercial y algunos estn operativos desde los aos 60.
Funcionamiento
Dependiendo del tipo de aprovechamiento energtico, hay columnas
de agua oscilante, canales estrechados, centrales mareomotrices.
7 ENERGA DEL BIOGS Qu es?
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7. ENERGA DEL BIOGS Qu es?
En sentido estricto, el biogs es un biocombustible
surgido a partir de la biomasa, pero dado que tiene
un desarrollo propio, merece la pena tratarlosingularmente.
El biogs se produce con la digestin anaerobia de biomasa de un
modo natural y espontneo en pantanos o lagunas.
La digestin anaerobia es un proceso tpico de depuracin, razn por
lo que su explotacin comercial se orienta al tratamiento de residuos
biodegradables: residuos ganaderos, lodos de depuradora, efluentes
industriales y residuos slidos urbanos.Su poder calorfico est determinado por la concentracin de metano
(gas muy contaminante que consume durante el proceso de digestin
anaerobia), y se suele utilizar para usos trmicos o producir
electricidad.
8. ENERGA BIOCARBURANTES Qu es?
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8. ENERGA BIOCARBURANTES Qu es?
Los biocombustibles son combustibles
producidos a partir de la biomasa.
Y dentro de los biocombustibles, los
biocarburantes abarcan al subgrupo
caracterizado por la posibilidad de su
aplicacin a los actuales motores de combustin interna (motores
Disel y Otto).
Son, en general, de naturaleza lquida.
Actualmente se encuentran desarrollados principalmente dos tipos: el
biodiesel, obtenido a partir de semillas oleaginosas mediante
esterificacin del aceite virgen extrado o a partir de aceites usados; y
el bioetanol, obtenido fundamentalmente a partir de semillas ricas en
azcares mediante fermentacin.
esterificacin del aceite virgen extrado o a partir de aceites usados; y
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esterificacin del aceite virgen extrado o a partir de aceites usados; y
el bioetanol, obtenido fundamentalmente a partir de semillas ricas en
azcares mediante fermentacin.
Ventajas frente a carburantes fsilesLa produccin y utilizacin de los biocarburantes en el sector transporte
presenta una serie de ventajas medioambientales, energticas y
socioeconmicas respecto a los combustibles de origen fsil:
Desde el punto de vista medioambiental, su utilizacin
contribuye a la reduccin de emisiones de gases contaminantes
y de efecto invernadero a la atmsfera.
Concretamente:
o El biodiesel no emite dixido de azufre, lo cual ayuda a prevenir la
lluvia cida, y disminuye la concentracin de partculas en
suspensin emitidas, de metales pesados, de monxido de
carbono, de hidrocarburos aromticos policclicos y de compuestos
orgnicos voltiles.
o El bioetanol, en comparacin con la gasolina, reduce las emisiones
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o El bioetanol, en comparacin con la gasolina, reduce las emisiones
de monxido de carbono e hidrocarburos.
o Son biodegradables, por no inciden negativamente en la
contaminacin de suelos.
oAyudan a la eliminacin de residuos en los casos en que los
mismos se utilizan como materia prima en la fabricacin de
biocarburantes (por ejemplo, los aceites usados en la fabricacin
de biodiesel).
Desde el punto de vista energtico, los biocarburantesconstituyen una fuente energtica renovable y limpia.Adems, suutilizacin contribuye a reducir la dependencia energtica de los
combustibles fsiles y otorga una mayor seguridad en cuanto al
abastecimiento energtico. Desde el punto de vista socioeconmico, los biocarburantes
constituyen una alternativa para aquellas tierras agrcolas afectas a la
Poltica Agrcola Comn (PAC). De esta forma, se fijara la poblacin
en el mbito rural, manteniendo los niveles de trabajo y renta, y
fomentando la creacin de diferentes industrias agrarias.
Aplicaciones
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p
En cuanto a su aplicacin en de los motores de combustin interna,
el biodiesel puede ser mezclado con diesel tradicional o puede
sustituirlo totalmente.
El bioetanol puede ser mezclado en diferentes proporciones con la
gasolina, si bien a partir de porcentajes del 15% pueden requerirse
pequeas modificaciones del motor. Adems, el bioetanol se puede
utilizar para fabricar ETBE, aditivo de la gasolina.En un principio, las prestaciones del biodiesel y el bioetanol son
similares a las del gasleo y las gasolinas tradicionales, respectiva-
mente, pudindose utilizar sustituyendo total o parcialmente a stos.
Historia
Industrialmente comienza a inicios de los aos 80, pero durante la
primera demostracin de funcionamiento de un motor diesel, en la
Feria de Exhibicin de Pars de 1898, se utiliz aceite de cacahuete
como combustible.
Su inventor, Rudolph Disel, pensaba que el futuro de dicho motor
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, p , p q
(en contraposicin con los de vapor de la poca) pasaba por la
utilizacin de combustibles procedentes de la biomasa, y as fue de
hecho hasta los aos 20, en que la industria petrolera releg los
mismos a un plano muy inferior.
De igual manera los primeros vehculos estadounidenses de
American Ford funcionaban con bioetanol, y su creador, Henry Ford,
mantena tesis muy similares a las de Rudolph Diesel.Como respuesta a las crisis del petrleo de 1973 y 1978, las polticas
energticas de los aos 80 favorecieron la bsqueda de alternativas
a la dependencia de los combustibles fsiles, especialmente en EE
UU y Brasil.
La percepcin actual es que los biocarburantes no podrn sustituir
totalmente a los combustibles fsiles, pero s complementarlos en
forma de diferentes mezclas con el fin de reducir la dependencia
respecto del petrleo, a diferencia de otras alternativas que son
excluyentes (por ejemplo, los gases licuados del petrleo) y necesitan
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y (p j p , g p ) y
cierta duplicacin del sistema motor. En el mismo sentido, los
biocarburantes pueden utilizar la misma red logstica de distribucin
que los combustibles fsiles.
TIPOS DE BIOCARBURANTES
Los dos tipos de biocarburantes ms importantes en Espaa son
biodisel y bioetanol, pero hay ms:
Bioetanol: Se obtiene a partir de azcar, almidn y fangos deaguas residuales, entre otros. Puede ser empleado como
sustitutivo o mezcla para gasolina, incluso en altos porcentajes de
mezcla en los llamados vehculos FFV (Flexible Fuel Vehicles).
Bio-ETBE: Se produce mediante la mezcla de bioetanol (al45 % en volumen) e isobutileno. Puede ser empleado en motores
de gasolina sin necesidad de modificaciones en el motor.
Biodiesel: Se obtiene por un proceso de esterificacin de
aceites vegetales o grasas animales.
Sus propiedades son parecidas a las del gasleo de automocin
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p p p g
en cuanto a densidad y al nmero de cetano. Adems su punto de
inflamacin es superior al del gasleo, lo que implica una mayor
seguridad en su utilizacin.
Biometanol: Podra convertirse en una opcin para los vehculos
propulsados mediante pilas de combustibles (con reprocesado del
hidrgeno a bordo) debido a su elevado contenido en hidrgeno.
Bio-MTBE (Similar al Bio-ETBE): Mediante la mezcla del
biometanol (al 36 % en volumen) e isobutanol.
Biogs: Se produce mayoritariamente a travs de la fermentacin
anaerbica (sin aire) de biomasa hmeda.
Biodimetilter: Es un combustible prometedor para motores
Diesel debido a sus propiedades de combustin y emisin.
Tiene propiedades fsicas similares al GLP, por lo que se puede
emplear como sustituto del GLP, o como aditivo para la gasolina o
un componente para mezclar el Disel.
Combustibles biosintticos: Se obtienen a partir del biogs
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p g
derivado de la biomasa mediante el proceso Fisher-Tropsch,
construyendo cadenas de polmeros a partir de las molculas
bsicas del CO y H2
. A travs de este proceso se puede producir
un amplio abanico de combustibles de gran calidad; sin embargo,
es un proceso caro.
El Protoco lo d e Kyoto
Entr en vigencia el 16 de Febrero de 2005, se supone que los pases
industrializados que lo han ratificado, entre ellos Espaa, deben reducir sus
emisiones de gases de efecto invernadero durante el periodo 2008- 2012
respecto a los niveles de 1990.
La Unin Europea se comprometi a alcanzar una reduccin de gases de
efecto invernadero del 8 % en 2010, as como a cubrir el 12 % de la demanda
europea de energa primaria con energas renovables.
El objetivo para 2010 es cubrir un 12 % de la demanda con energas
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