Centrales Geotérmicas
Definición y objetivos
La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombre 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".
Ventajas e inconvenientes
Ventajas :
La energia Geotérmica presenta muchaas ventajas como que :
Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón... Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético. Ausencia de ruidos exteriores
Los recursos geotermicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natura y uranio combinados.No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales.
El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de tanques de almacenamiento de combustibles.
Invonvenientes:
Estas centrales presentan muchas ventajas pero también tienen sus inconvenientes como :
Emisiones de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc. Contaminación térmica. Deterioro del paisaje. No se puede transportar (como energía primaria) o que no está disponible más que en determinados lugares.
Funcionamiento con imágenes
Para aprovechar la energía geotérmica se recurre a sistemas similares a los empleados en energía solar con turbina, es decir, calentamiento de un líquido que puede tener distintas aplicaciones, pero que habitualmente se destina a producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un generador eléctrico.
Su funcionamiento es el siguiente :
Desde la superficie se inyecta agua fría a través de uno de los extremos del tubo, la cual se calienta al llegar al fondo formando vapor de agua y regresando a chorro a la superficie a través del otro tubo. En el extremo de éste está acoplada una turbina-generador que suministra la energía eléctrica para su distribución. El agua enfriada es devuelta de nuevo al interior por el primer tubo para repetir el ciclo.
Impacto ambiental
Si se libera el agua caliente, puede contaminar térmicamente los ecosistemas, al aumentar su temperatura natural, aunque la reinyección del agua empleada minimiza los posibles riesgos. Asimismo, el agua extraída asciende con sales y otros elementos disueltos que contaminan la atmósfera si no se purifican. En cuanto a las reservas, si bien algunos sitios pueden dar calor durante décadas, también pueden agotarse y enfriarse.
Implantación en España
En cuanto a España, aunque en Almería existen bastantes lugares idóneos para construir plantas geotérmicas, no se ha construído ninguna todavía. En la isla canaria de La Palma se estudia la construcción de una planta geotérmica que cubra parte de sus necesidades de electricidad, ya que en la actualidad la dependencia de la isla de los combustibles fósiles es de un 95%.
Centrales Eólicas
Definición y Objetivos
La 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.
Definición y Objetivos
La 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.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
La producción de energía eólica tiene muchas ventajas ya que:
Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.
Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.
No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático.
Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables.
Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc.
Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.
Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año.
Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas.
Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas.
Inconvenientes
Debido a la falta de seguridad en la existencia de viento, la energía eólica no puede ser utilizada como única fuente de energía eléctrica. Por lo tanto, para salvar los "valles" en la producción de energía eólica es indispensable un respaldo de las energías convencionales (centrales de carbón o de ciclo combinado, por ejemplo, y más recientemente de carbón limpio). Sin embargo, cuando respaldan la eólica, las centrales de carbón no pueden funcionar a su rendimiento óptimo, que se sitúa cerca del 90% de su potencia. Tienen que quedarse muy por debajo de este porcentaje, para poder subir sustancialmente su producción en el momento en que afloje el viento. Por tanto, en el modo "respaldo", las centrales térmicas consumen más combustible por kW/h producido. También, al subir y bajar su producción cada vez que cambia la velocidad del viento, se desgasta más la maquinaría. Este problema del respaldo en España se va a tratar de solucionar mediante una interconexión con Francia que permita emplear el sistema europeo como colchón de la variabilidad eólica.
Además, la variabilidad en la producción de energía eólica tiene 2 importantes consecuencias:
Para evacuar la electricidad producida por cada parque eólico (que suelen estar situados además en parajes naturales apartados) es necesario construir unas líneas de alta tensión que sean capaces de conducir el máximo de electricidad que sea capaz de producir la instalación. Sin embargo, la media de tensión a conducir será mucho más baja. Esto significa poner cables 4 veces más gruesos, y a menudo torres más altas, para acomodar correctamente los picos de viento.
Es necesario suplir las bajadas de tensión eólicas "instantáneamente" (aumentando la producción de las centrales térmicas), pues sino se hace así se producirían, y de hecho se producen apagones generalizados por bajada de tensión. Este problema podría solucionarse mediante dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica. Pero la energía eléctrica producida no es almacenable: es instantáneamente consumida o perdida.
Además, otros problemas son:
Técnicamente, uno de los mayores inconvenientes de los aerogeneradores es el llamado hueco de tensión. Ante uno de estos fenómenos, las protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de ardilla se desconectan de la red para evitar ser dañados y, por tanto, provocan nuevas perturbaciones en la red, en este caso, de falta de suministro. Este problema se soluciona bien mediante la modificación de la aparamenta eléctrica de los arogeneradores, lo que resulta bastante costoso, bien mediante la utilización de motores síncronos aunque es bastante más fácil asegurarse de que la red a la que se va a conectar sea fuerte y estable.
Uno de los grandes inconvenientes de este tipo de generación, es la dificultad intrínseca de prever la generación con antelación. Dado que los sistemas eléctricos son operados calculando la generación con un día de antelación en vista del consumo previsto, la aleatoriedad del viento plantea serios problemas. Los últimos avances en previsión del viento han mejorado muchísimo la situación, pero sigue siendo un problema. Igualmente, grupos de generación eólica no pueden utilizarse como nudo oscilante de un sistema.
Funcionamiento con imágenes
Es necesario suplir las bajadas de tensión eólicas "instantáneamente" (aumentando la producción de las centrales térmicas), pues sino se hace así se producirían, y de hecho se producen apagones generalizados por bajada de tensión. Este problema podría solucionarse mediante dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica. Pero la energía eléctrica producida no es almacenable: es instantáneamente consumida o perdida.
Además, otros problemas son:
Técnicamente, uno de los mayores inconvenientes de los aerogeneradores es el llamado hueco de tensión. Ante uno de estos fenómenos, las protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de ardilla se desconectan de la red para evitar ser dañados y, por tanto, provocan nuevas perturbaciones en la red, en este caso, de falta de suministro. Este problema se soluciona bien mediante la modificación de la aparamenta eléctrica de los arogeneradores, lo que resulta bastante costoso, bien mediante la utilización de motores síncronos aunque es bastante más fácil asegurarse de que la red a la que se va a conectar sea fuerte y estable.
Uno de los grandes inconvenientes de este tipo de generación, es la dificultad intrínseca de prever la generación con antelación. Dado que los sistemas eléctricos son operados calculando la generación con un día de antelación en vista del consumo previsto, la aleatoriedad del viento plantea serios problemas. Los últimos avances en previsión del viento han mejorado muchísimo la situación, pero sigue siendo un problema. Igualmente, grupos de generación eólica no pueden utilizarse como nudo oscilante de un sistema.
Funcionamiento con imágenes
Los aerogeneradores son dispositivos que convierten la energía cinética del viento en energía mecánica. La captación de la energía eólica se produce mediante la acción del viento sobre las palas. El principio aerodinámico por el cual el conjunto de palas gira, es similar al que hace que los aviones vuelen. Según este principio, el aire es obligado a fluir por las caras superior e inferior de un perfil inclinado, generando una diferencia de presiones entre ambas caras, y dando origen a una fuerza resultante que actúa sobre el perfil.
Si descomponemos esta fuerza en dos direcciones obtendremos:
Fuerza de sustentación, o simplemente sustentación de dirección perpendicular al viento
Fuerza de arrastre, de dirección paralela al viento.
Según cómo estén montadas las palas con respecto al viento y al eje de rotación, la fuerza que producirá el par motor será dominantemente de arrastre o de sustentación.
Con excepción de los molinos de eje vertical, hoy en todos los aerogeneradores la fuerza dominante es la de sustentación, pues permite obtener, con menor peso y coste, mayores potencias por unidad de área de rotor.
Para que un aerogenerador se ponga en marcha necesita de un valor mínimo del viento para vencer los rozamientos y comenzar a producir trabajo útil, a este valor mínimo se le denomina velocidad de conexión, sin la cual no es posible arrancar un aerogenerador ( esta velocidad esta comprendida entre 3-5 m/s ). A partir de este punto empezará a rotar convirtiendo la energía cinética en mecánica, siendo de esta forma hasta que alcance la potencia nominal, generalmente la máxima que puede entregar. Llegados aquí empiezan a actuar los mecanismos activos o pasivos de regulación para evitar que la máquina trabaje bajo condiciones para las que no fue concebida. Aunque continúe operando a velocidades mayores, la potencia que entrega no será diferente a la nominal, y esto se producirá hasta que alcance la velocidad de corte, donde, por razones de seguridad, se detiene (esta velocidad se considera a partir de 25 m/s).
Impacto ambiental
La producción de energía eólica produce bastantes impactos en el medio ambiente :
Generalmente se combina con centrales térmicas, lo que lleva a que existan quienes critican que realmente no se ahorren demasiadas emisiones de dióxido de carbono. No obstante, hay que tener en cuenta que ninguna forma de producción de energía tiene el potencial de cubrir toda la demanda y la producción energética basada en renovables es menos contaminante, por lo que su aportación a la red eléctrica es netamente positiva.
Al comienzo de su instalación, los lugares seleccionados para ello coincidieron con las rutas de las aves migratorias, o zonas donde las aves aprovechan vientos de ladera, lo que hace que entren en conflicto los aerogeneradores con aves y murciélagos. Afortunadamente los niveles de mortandad son muy bajos en comparación con otras causas como por ejemplo los atropellos (ver gráfico). Aunque algunos expertos independientes aseguran que la mortandad es alta. Actualmente los estudios de impacto ambiental necesarios para el reconocimiento del plan del parque eólico tienen en consideración la situación ornitológica de la zona. Además, dado que los aerogeneradores actuales son de baja velocidad de rotación, el problema de choque con las aves se está reduciendo. El impacto paisajístico es una nota importante debido a la disposición de los elementos horizontales que lo componen y la aparición de un elemento vertical como es el aerogenerador. Producen el llamado efecto discoteca: este efecto aparece cuando el sol está por detrás de los molinos y las sombras de las aspas se proyectan con regularidad sobre los jardines y las ventanas, parpadeando de tal modo que la gente denominó este fenómeno: “efecto discoteca”. Esto, unido al ruido, puede llevar a la gente hasta un alto nivel de estrés, con efectos de consideración para la salud. No obstante, la mejora del diseño de los aerogeneradores ha permitido ir reduciendo el ruido que producen.
La apertura de pistas y la presencia de operarios en los parques eólicos hace que la presencia humana sea constante en lugares hasta entonces poco transitados. Ello afecta también a la fauna.
La apertura de pistas y la presencia de operarios en los parques eólicos hace que la presencia humana sea constante en lugares hasta entonces poco transitados. Ello afecta también a la fauna.
Implantación en España
A 31 de diciembre de 2007, España tenía instalada una capacidad de energía eólica de 13.467 MW (16%), siendo así el segundo país en el mundo en cuanto a producción, junto con Estados Unidos, y sólo por detrás de Alemania.15 En 2005, el Gobierno de España aprobó una nueva ley nacional con el objetivo de llegar a los 20.000 MW de potencia instalada en 2012. Durante el periodo 2006-07 la energía eólica produjo 27.026 GWh (10% producción eléctrica Total).16
La energía eólica en España alcanzó el 27 de marzo de 2008 un nuevo máximo de producción de energía diaria con 209.480 MWh, lo que representó el 24% de la demanda de energía eléctrica peninsular durante ese día. Un día antes, el 26 de marzo, se registró un nuevo récord en la producción eólica horaria con 9.850 MWh entre las 17.00 y las 18.00 horas. El anterior record data del 4 de marzo de 2008 un nuevo record de producción: 10.032 MW a las 15.53 horas.17 Esta es una potencia superior a la producida por las seis centrales nucleares que hay en España que suman 8 reactores y que juntas generan 7.742,32 MW. Desde hace unos años en España es mayor la capacidad teórica de generar energía eólica que nuclear y es el segundo productor mundial de energía eólica, después de Alemania. España y Alemania también llegaron a producir en 2005 más electricidad desde los parques eólicos que desde las centrales hidroeléctricas.
Está previsto para los próximos años un desarrollo de la energía eólica marina en España. Los Ministerios de Industria, Comercio y Turismo y Medio Ambiente ya están trabajando en la regulación e importantes empresas del sector han manifestado su interés en invertir.
By Aitor Bernal
02:54
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Centrales Solares Fotovoltaicas
Definición i Objetivos
Se denomina energía solar fotovoltaica a una forma de obtención de energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos.
Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.
Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.
A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica, operación sujeta a subvenciones para una mayor viabilidad.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
Las ventajas de la energía solar fotovoltaica son numerosas. En primer lugar, son sistemas silenciosos, limpios y respetuosos con el medio ambiente, y suponen un gran ahorro en el traslado de energía, puesto que se encuentran cerca del punto de consumo. Cuando se trata de centrales fotovoltaicas, se requiere poco tiempo para su construcción, cerca de las localidades a las que tiene que suministrar energía. En el caso de los paneles fotovoltaicos instalados en las viviendas, éstos requieren un mínimo mantenimiento ofreciendo un gran periodo de vida útil, con lo que se amortiza en un breve periodo de tiempo. En definitiva, su uso ofrece un suministro de energía continuo y fiable sin tener que depender de las fuentes de energía convencional.
Inconvenientes
En cuanto a los inconvenientes, las instalaciones fotovoltaicas tienen unas limitaciones que deben llevar a sus usuarios a la moderación en el consumo y al empleo de aparatos de consumo con elevados rendimientos. Asimismo, el precio y el gran tamaño de los paneles solares frenan su expansión, puesto que la tecnología disponible actualmente requiere de una gran superficie de captación.
Funcionamiento con imágenes
El proceso, simplificado, sería el siguiente: Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 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.
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.
Impacto Ambiental
El impacto medioambiental de las fuentes de energía incluye factores como daños a los bosques, por lluvia ácida, contaminación y calentamiento del planeta, por efecto invernadero, el impacto sobre la salud humana, animal y vegetal debido a accidentes, vertidos y escapes de sustancias peligrosas etc. El peso global de estos costes es más alto, evidentemente, en las energías convencionales que en las energías renovables.La generación de electricidad mediante energía solar fotovoltaica requiere la utilización de grandes superficies colectoras, y por tanto de una cantidad considerable de materiales para su construcción. La extracción, producción y transporte de estos materiales son los procesos que suponen un mayor impacto ambientalLa fabricación de un panel solar requiere también la utilización de materiales como aluminio (para los marcos), vidrio (como encapsulante), acero (para estructuras) etc., siendo estos componentes comunes con la industria convencional. El progresivo desarrollo de la tecnología de fabricación de estructuras y paneles solares, supondrá una reducción del impacto ambiental debido a estos conceptos.
Implantación en España
España es en la actualidad uno de los primeros productores mundiales de energía fotovoltaica con una potencia instalada estimada de 3.200 MW, por detrás de Alemania que cuenta con unos 3.850 MW. Tan solo en 2008 la potencia instalada en España ha sido de unos 2.500 MW, debido al anuncio de cambio de regulación a la baja de las primas a la generación que finalmente se produjo en septiembre.
Centrales Hidroeléctricas
Definición i objetivos
Una central hidroeléctrica es aquella que utiliza energía hidráulica para la generación de energí eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda.
En general estas centrales aprovechan la energía potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual trasmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.
En general estas centrales aprovechan la energía potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual trasmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
El beneficio obvio del proyecto hidroeléctrico es la energía eléctrica, la misma que puede apoyar el desarrollo económico y mejorar la calidad de la vida en el área servida. Los proyectos hidroeléctricos requieren mucha mano de obra y ofrecen oportunidades de empleo. Los caminos y otras infraestructuras pueden dar a los pobladores mayor acceso a los mercados para sus productos, escuelas para sus hijos, cuidado de salud y otros servicios sociales.
Además, la generación de la energía hidroeléctrica proporciona una alternativa para la quema de los combustibles fósiles, o la energía nuclear, que permite satisfacer la demanda de energía sin producir agua caliente, emisiones atmosféricas, ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de CO2.
Si el reservorio es, realmente, una instalación de usos múltiples, es decir, si los diferentes propósitos declarados en el análisis económico no son, mutuamente, inconsistentes, los otros beneficios pueden incluir el control de las inundaciones y la provisión de un suministro de agua más confiable y de más alta calidad para riego, y uso doméstico e industrial.
La intensificación de la agricultura, localmente, mediante el uso del riego, puede, a su vez, reducir la presión que existe sobre los bosques primarios, los hábitat intactos de la fauna, y las áreas en otras partes que no sean adecuadas para la agricultura. Asimismo, las represas pueden crear pesca en el reservorio y posibilidades para producción agrícola en el área del reservorio que pueden más que compensar las pérdidas sufridas por estos sectores debido a su construcción.
Además, la generación de la energía hidroeléctrica proporciona una alternativa para la quema de los combustibles fósiles, o la energía nuclear, que permite satisfacer la demanda de energía sin producir agua caliente, emisiones atmosféricas, ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de CO2.
Si el reservorio es, realmente, una instalación de usos múltiples, es decir, si los diferentes propósitos declarados en el análisis económico no son, mutuamente, inconsistentes, los otros beneficios pueden incluir el control de las inundaciones y la provisión de un suministro de agua más confiable y de más alta calidad para riego, y uso doméstico e industrial.
La intensificación de la agricultura, localmente, mediante el uso del riego, puede, a su vez, reducir la presión que existe sobre los bosques primarios, los hábitat intactos de la fauna, y las áreas en otras partes que no sean adecuadas para la agricultura. Asimismo, las represas pueden crear pesca en el reservorio y posibilidades para producción agrícola en el área del reservorio que pueden más que compensar las pérdidas sufridas por estos sectores debido a su construcción.
Inconvenientes
Los proyectos hidroeléctricos, necesariamente, implican la construcción de líneas de transmisión para transportar la energía a los centros de consumo. Esto conlleva la construcción de conductos para transportar esta energía y con la construcción de estas afecta al medio natural.
Funcionamiento con imágenes
Las formas más frecuentemente utilizadas para explotar esta energía son:
Desvío del cauce de agua
El principio fundamental de esta forma de aprovechamiento hidráulico de los ríos se basa en el hecho de que la velocidad del flujo de estos es básicamente constante a lo largo de su cauce, el cual siempre es descendente. Este hecho revela que la energía potencial no es íntegramente convertida en cinética como sucede en el caso de una masa en caída libre, la cual se acelera, sino que ésta es invertida en las llamadas pérdidas, es decir, la energía potencial se "pierde" en vencer las fuerzas de fricción con el suelo, en el transporte de partículas, en formar remolinos, etc.. Entonces esta energía potencial podría ser aprovechada si se pueden evitar las llamadas pérdidas y hacer pasar al agua a través de una turbina. El conjunto de obras que permiten el aprovechamiento de la energía anteriormente mencionada reciben el nombre de central hidroeléctrica.
El balance de energía arriba descrito puede ser ilustrado mejor a través del principio de Bernoulli.
El balance de energía arriba descrito puede ser ilustrado mejor a través del principio de Bernoulli.
Interceptación de la corriente de agua
Este método consiste en la construcción de una presa de agua que retenga el cauce de agua causando un aumento del nivel del río en su parte anterior a la presa de agua, el cual podría eventualmente convertirse en un embalse. El dique establece una corriente de agua no uniforme y modifica la forma de la superficie de agua libre del río antes y después de éste, que toman forma de las llamadas curvas de remanso. El establecimiento de las curvas de remanso determinan un nuevo salto geodésico aprovechable de agua.
Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
- La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación.
- La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.
La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (megavatios), como en el caso de las minicentrales hidroeléctricas, hasta 14.000 MW como en Paraguay y Brasil donde se encuentra la segunda mayor central hidroeléctrica del mundo, la Itaipú que tiene 20 turbinas de 700 MW cada una.
Las centrales hidroeléctricas y las centrales térmicas (que usan combustibles fósiles) producen la energía eléctrica de una manera muy similar. En ambos casos la fuente de energía es usada para impulsar una turbina que hace girar un generador eléctrico, que es el que produce la electricidad. Una Central térmica usa calor para, a partir de agua, producir el vapor que acciona las paletas de la turbina, en contraste con la planta hidroeléctrica, la cual usa la fuerza del agua directamente para accionar la turbina.
Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
- La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación.
- La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.
La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (megavatios), como en el caso de las minicentrales hidroeléctricas, hasta 14.000 MW como en Paraguay y Brasil donde se encuentra la segunda mayor central hidroeléctrica del mundo, la Itaipú que tiene 20 turbinas de 700 MW cada una.
Las centrales hidroeléctricas y las centrales térmicas (que usan combustibles fósiles) producen la energía eléctrica de una manera muy similar. En ambos casos la fuente de energía es usada para impulsar una turbina que hace girar un generador eléctrico, que es el que produce la electricidad. Una Central térmica usa calor para, a partir de agua, producir el vapor que acciona las paletas de la turbina, en contraste con la planta hidroeléctrica, la cual usa la fuerza del agua directamente para accionar la turbina.
Impacto ambiental
Los potenciales impactos ambientales de los proyectos hidroeléctricos son siempre significativos. Sin embargo existen muchos factores que influyen en la necesidad de aplicar medidas de prevención.
Principalmente:
La construcción y operación de la represa y el embalse constituyen la fuente principal de impactos del proyecto hidroeléctrico. Los proyectos de las represas de gran alcance pueden causar cambios ambientales irreversibles, en una área geográfica muy extensa; por eso, tienen el potencial de causar impactos importantes. Ha aumentado la crítica de estos proyectos durante la última década. Los críticos más severos sostienen que los costos sociales, ambientales y económicos de estas represas pesan más que sus beneficios y que, por lo tanto, no se justifica la construcción de las represas grandes. Otros mencionan que, en algunos casos, los costos ambientales y sociales puede ser evitados o reducidos a un nivel aceptable, si se evalúan, cuidadosamente, los problemas potenciales y se implantan medidas correctivas que son costosas.
Algunas presas presentan fallos o errores de construcción como es el caso de la Presa Sabaneta ubicada en La Provincia San Juan, Republica Dominicana. Esta presa ha presentado grandes inconvenientes en las temporadas ciclónicas pasadas, producto de su poca capacidad de desagüe y también a que su dos vertederos comienzan a operar después que el embalse está lleno.
El área de influencia de una represa se extiende desde los límites superiores del embalse hasta los esteros y las zonas costeras y costa afuera, e incluyen el embalse, la represa y la cuenca del río, aguas abajo de la represa. Hay impactos ambientales directos asociados con la construcción de la represa (p.ej., el polvo, la erosión, problemas con el material prestado y de los desechos), pero los impactos más importantes son el resultado del embalse del agua, la inundación de la tierra para formar el embalse, y la alteración del caudal de agua, aguas abajo. Estos efectos ejercen impactos directos en los suelos, la vegetación, la fauna y las tierras silvestres, la pesca, el clima y la población humana del área.
Los efectos indirectos de la represa incluyen los que se asocian con la construcción, el mantenimiento y el funcionamiento de la represa y el desarrollo de las actividades agrícolas, industriales o municipales que posibilita la represa.
Además de los efectos directos e indirectos de la construcción de la represa sobre el medio ambiente, se deberán considerar los efectos del medio ambiente sobre la represa. Los principales factores ambientales que afectan el funcionamiento y la vida de la represa son aquellos que se relacionan con el uso de la tierra, el agua y los otros recursos en las áreas de captación aguas arriba del reservorio (p.ej., la agricultura, la colonización, el desbroce del bosque) que pueden causar una mayor acumulación de limos, y cambios en la cantidad y calidad del agua del reservorio y del río. Se tratan estos aspectos en los estudios de ingeniería.
Implantación en españa
España se encuentra en la línea de otros países de la OCDE respecto a la producción de energía eléctrica, siendo el 18.5% de esta energía de origen hidráulico. La evolución de la energía hidroeléctrica en España en las últimas décadas ha sido siempre creciente aunque la participación de ésta en el total de eléctrica producida ha ido disminuyendo (92% en 1940 vs 18% en 2001) Esto se debe al incremento de la producción de energía termal y nuclear de los últimos 50 y 30 años respectivamente. En el 2010 se espera alcanzar los 2.220 MW de potencia en España. La central de producción hidráulica con mayor potencia instalada es la de Aldeadávila en el Río Duero (Salamanca) con 1140 MW, seguido por el embalse José María de Oriol en el Río Tajo (Cáceres) con un 915 MW. Otros embalses de capacidad por encima de los 500 MW son el de Cortés-La Muela en el Júcar (Valencia), Villarino en el Tormes (Salamanca) o Saucelle en el Duero (Salamanca).
Centrales de Biomasa
Definición i Objectivos
La biomasa es el conjunto de recursos forestales, plantas terrestres y acuáticas, y de residuos y subproductos agrícolas, ganaderos, urbanos e industriales.
Esta fuente energética puede ser aprovechada mediante su combustión directa a través de su transformación en biogás, bioalcohol, etc.
Los métodos de conversión de la biomasa en combustible pueden agruparse en dos tipos: conversión bioquímica y conversión termoquímica. De la primera, se puede obtener el etanol y metano mediante la fermentación alcohólica y digestión anaerobia. De la segunda, se puede obtener gas pobre, carbón y jugos piroleñosos mediante gasificación y pirolisis.
Tipos de Biomasa:
La más amplia definición de biomasa sería considerar como tal a toda la materia orgánica de origen vegetal o animal, incluyendo los materiales procedentes de su transformación natural o artificial.
Clasificándolo de la siguiente forma:
- Biomasa natural: es la que se produce en la naturaleza sin la intervención humana.
- Biomasa residual: que es la que genera cualquier actividad humana, principalmente en los procesos agrícolas, ganaderos y los del propio hombre, tal como, basuras y aguas residuales.
- Biomasa producida: que es la cultivada con el propósito de obtener biomasa transformable en combustible, en vez de producir alimentos, como la caña de azúcar en Brasil, orientada a la producción de etanol para carburante.
En esta definición quedan excluidas del término de biomasa todos los productos agrícolas que sirven de alimentación al hombre y a los animales domésticos, así como los combustibles fósiles. Estos últimos, aunque derivan de materiales biológicos, a través de transformaciones se ha alterado muy profundamente su naturaleza.
La naturaleza de la biomasa es muy variada, ya que depende de la propia fuente, pudiendo ser animal o vegetal, pero generalmente se puede decir que se compone de hidratos de carbono, lípidos y prótidos. Siendo la biomasa vegetal la que se compone mayoritariamente de hidratos de carbono y la animal de lípidos y prótidos.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
Es renovable.Es la única fuente de energía que aporta un balance de CO2 favorable, de manera que la materia orgánica es capaz de retener durante su crecimiento más CO2 del que se libera en su combustión. No depende de ninguna fuerza (como en la eólica).
Los combustibles que se generan a partir de la biomasa tienen una gran variedad de usos (probablemente sean los únicos combustibles primarios que puedan sustituir a la gasolina para el transporte). La construcción de una central y su mantenimiento generan puestos de trabajo.
Es una forma de crear infraestructura rural, abre nuevas oportunidades.
Tiene un gran potencial para rehabilitar tierras degradadas.
Se evita la contaminación del medio aprovechando los residuos orgánicos para la obtención de energía. Ausencia de emisión de azufres e hidrocarburos altamente contaminantes (lluvia ácida).
Obtención de productos biodegradables.
Inconvenientes
Sólo es capaz de aprovechar residuos orgánicos.
La construcción de una central provoca alteraciones en el medio natural.
Para conseguir un buen aporte energético se necesita gran cantidad de biomasa y por lo tanto ocupar grandes extensiones de tierra en el caso del cultivo energético.
Menor coste de producción de la energía proveniente de los combustibles fósiles.
Menor rendimiento de los combustibles derivados de la biomasa respecto de los combustibles fósiles
El potencial energético de la biomasa existente en el planeta podría bastar para cubrir la totalidad de las necesidades energéticas mundiales. No obstante, una serie de circunstancias limitan notablemente su aprovechamiento.
Por el momento, la mayor parte de la biomasa que se utiliza para fines energéticos es explotada a través de medios tradicionales, poco eficaces y productivos, y que permiten únicamente el aprovechamiento de una pequeña parte de su potencial energético.
Funcionamiento con imágenes
Una central de biomasa se ocupa de obtener energía eléctrica mediante los diferentes procesos de transformación de la materia orgánica.
Básicamente el funcionamiento de una central es el siguiente:
1. La biomasa recogida se prepara para transformarla en combustible líquido.
2. Este combustible se quema y se calienta agua.
3. Se produce vapor a alta presión que mueve la turbina y esta a su vez mueve el generador que producirá energía eléctrica.
4. La energía eléctrica producida es transportada por el tendido eléctrica.
5. El calor producido por el vapor se transmite en forma de agua caliente.
Impacto ambiental
- Alrededor del 40% de la biomasa es acuática. Se produce fundamentalmente en los océanos y es de muy difícil recuperación.
- De la biomasa terrestre, una gran parte está muy dispersa y es imposible utilizarla de forma eficaz.
- El aprovechamiento directo y a gran escala de los recursos forestales para fines energéticos podría conducir a un agotamiento de dichos recursos y dar lugar a efectos medioambientales negativos.
- Aprovechar la parte utilizable de la biomasa existente exige aportar una notable cantidad de energía para su recolección, transporte y transformación en combustible útil, lo cual reduce considerablemente la energía neta resultante
Implantación en España
La biomasa es la energía renovable que más contribuye al abastecimiento energético español. En 1994, se consumieron 3,8 millones de toneladas equivalentes de petróleo de la biomasa, lo que supone más de 91% de la contribución total de las energías renovables. La mayor parte de la biomasa consumida -alrededor del 56% del total- lo fue en el sector doméstico. De la cifra de consumo total de biomasa antes citada, unas 62.700 toneladas equivalentes de petróleo lo fueron de forma de residuos sólidos urbanos.
La biomasa, en su forma residual, es la fuente renovable cuantitativamente más importante en España (casi el 52% del consumo de energías renovables). La diversidad de recursos, sus múltiples aplicaciones, la dispersión geográfica de su utilización y el hecho de que, en general, su distribución no pasa por las redes comerciales tradicionales, ha dificultado enormemente la cuantificación de su aporte al abastecimiento energético.
Por otra parte, el interés en el consumo en los diferentes sectores industriales se encuentra directamente relacionado con el precio del combustible al que sustituye.
En cuanto a los residuos sólidos urbanos, su aprovechamiento energético se basa en modernas plantas incineradoras, cuya utilización no ha de tener una repercusión negativa respecto al aumento del reciclado y a las políticas tendentes a disminuir la cantidad de residuos, ya que son complementarias cuando se diseña una estrategia de tratamiento integral de los residuos.
Respecto al aprovechamiento de los cultivos energéticos, los proyectos existentes no pasan de ser meros estudios piloto de algunas especies autóctonas, por lo que no cabe esperar avances significativos en este campo durante los próximos años.
Por otra parte, el interés en el consumo en los diferentes sectores industriales se encuentra directamente relacionado con el precio del combustible al que sustituye.
En cuanto a los residuos sólidos urbanos, su aprovechamiento energético se basa en modernas plantas incineradoras, cuya utilización no ha de tener una repercusión negativa respecto al aumento del reciclado y a las políticas tendentes a disminuir la cantidad de residuos, ya que son complementarias cuando se diseña una estrategia de tratamiento integral de los residuos.
Respecto al aprovechamiento de los cultivos energéticos, los proyectos existentes no pasan de ser meros estudios piloto de algunas especies autóctonas, por lo que no cabe esperar avances significativos en este campo durante los próximos años.
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