1 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Tema 3 LA ENERGÍA

2 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad LA ENERGIA 1.IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL DESARROLLO TECNOLÓGICO EFECTO INVERNADERO LLUVIA ÁCIDA 2.LA ELECTRICIDAD: GENERACIÓN Y TRANSPORTE 3.CLASIFICACION DE LAS ENERGÍAS 3.1 ENERGÍAS NO RENOVABLES TÉRMICA NUCLEAR 3.2 ENERGÍAS RENOVABLES SOLAR EÓLICA HIDRÁULICA BIOMASA GEOTÉRMICA MARINA 4. AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA

3 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad La ENERGÍA es el alimento de la actividad humana Mueve nuestros cuerpos Propulsa nuestros vehículos Da calor y luz a nuestras casas La energía es la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo: como el mecánico, emitir luz, generar calor, etc. Cocina nuestra comida

4 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad La utilización de energías NO es nada nuevo Nuclear Rueda hidráulica y molino de viento Utiliza la madera como combustible Motor eléctrico y de combustión interna Carbón Doma y utiliza a animales de tiro Electricidad y petróleo Prehistoria: El hombre utiliza su fuerza muscular Revolución Industrial = Máquina de vapor Hace 400 000 años S. XIII 1950 1782 (J. Watt)‏ 1900 Automóvil: 1883 Bombilla: Edison

5 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad 1. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL DESARROLLO TECNOLÓGICO

6 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ACTUALMENTE, EL CONSUMO DE ENERGÍA ES TAL QUE EN UN AÑO LA HUMANIDAD CONSUME LO QUE LA NATURALEZA TARDA UN MILLÓN DE AÑOS EN PRODUCIR

7 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Demanda de Energía por Regiones Geográficas Hay grandes diferencias en la forma en que el consumo de energía está distribuido a lo ancho del mundo Tep América del Norte Antigua URSS Europa Occidental Europa Central y Oriental Iberoamérica Oriente Medio y Norte de África Pacífico África Subsahariana Asia Meridional - Resto del mundo 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 Demanda de energía per cápita por regiones geográficas

8 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad UN MODELO INSOSTENIBLE El mantenimiento del sistema energético actual durante un plazo de tiempo de una o dos generaciones es, simplemente, insostenible porque: - Está agotando las reservas de combustible - Coopera al efecto invernadero - Contribuye a la contaminación local, lluvia ácida y a la deforestación

9 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad AGOTANDO LAS RESERVAS DE COMBUSTIBLE PetróleoGas naturalCarbón 2000 2040 2080 2120 2160 2200 RESERVAS DE COMBUSTIBLES FÓSILES Fuente: Fórum Atómico Internacional

10 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad EFECTO INVERNADERO Sin nuestra atmósfera, la temperatura media de la Tierra sería de unos –18 ºC y no los 15 ºC actuales. Toda la luz solar que recibimos alcanzaría la superficie terrestre y simplemente volvería, sin encontrar ningún obstáculo, al vacío. La atmósfera aumenta la temperatura del globo terrestre unos 30 ºC y permite la existencia de océanos y criaturas vivas como nosotros.

11 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad EFECTO INVERNADERO EFECTOS: cambio climático (calentamiento global)‏ Un aumento al doble de la concentración actual subiría la temperatura media de la Tierra entre 3 y 5 ºC. Los elevados contenidos de CO2 y CH4 en las capas superiores de la atmósfera actúan como pantalla e impiden que la radiación calorífica de onda larga escape del planeta.

12 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad EFECTO INVERNADERO CONSECUENCIAS: - Elevación del nivel de las aguas del mar (consecuencia de la descongelación de parte de los casquetes polares). - Aumento de las sequías y salinización de los acuíferos. - Pérdida de muchos ecosistemas que no podrían adaptarse a un cambio tan rápido.

13 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad LA LLUVIA ÁCIDA I

14 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Hanshuhnenburg, en baja Sajonia (República Federal de Alemania) en 1983. Fuente: Revista ‘El Correo’. Enero, 1985. Editado por la UNESCO EFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA II La lluvia sin contaminar posee un PH de 5,6. cuando baja el PH gana en acidez produciendo efectos dañinos en plantas y animales, deteriora edificios y construcciones y deteriora la fertilidad de los suelos.

15 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad 2. LA ELECTRICIDAD: GENERACIÓN Y TRANSPORTE

16 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ¿PODEMOS IMAGINARNOS UN MUNDO SIN ELECTRICIDAD? La electricidad es la forma más sofisticada de energía que existe en la actualidad y permite su transporte entre lugares lejanos de forma económica y eficiente. El funcionamiento de la sociedad moderna se fundamenta en la utilización cotidiana de la electricidad. La electricidad nos permite una mayor calidad de vida, una vida donde muchas tareas son ejecutadas por aparatos eléctricos: desde lavar la ropa en la lavadora a almacenar la información en ordenadores, o conservar nuestros alimentos en la nevera, refrigerar o calentar nuestras viviendas y, últimamente, hasta cocinar y secar la ropa.

17 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ¿DÓNDE SE PRODUCE LA ELECTRICIDAD? ¿SABÍAS QUE…? Thomas Alba Edison (1847 – 1931), además de inventar la bombilla, también construyó la primera central eléctrica de la historia, que suministraba electricidad a 7200 bombillas. A raíz de esta experiencia, se inauguró el primer servicio de luz eléctrica en la ciudad de Nueva York, que daba luz a 85 clientes. La generación de electricidad a gran escala se lleva a cabo en las centrales eléctricas Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales se clasifican en: -Térmicas - Nucleares - Centrales de Energías Renovables

18 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad LA RED ELÉCTRICA - La energía eléctrica no se puede almacenar tan fácilmente como el carbón o los barriles de petróleo. - Una vez producida en las centrales, debe comenzar su viaje a través de líneas de alta tensión hacia los centros de consumo. - La Península Ibérica está cubierta por una densa red de transporte de electricidad conectada con la red europea, que incluye desde "autopistas" (principales líneas de alta tensión) hasta ramales secundarios, como el cable que lleva electricidad al frigorífico en los hogares. El transporte de energía eléctrica a largas distancias debe hacerse con el mayor voltaje posible para reducir al mínimo las pérdidas que crea la resistencia del cable (resistencia = voltaje / intensidad). Los transformadores son los aparatos encargados de modificar el voltaje de la corriente. ¿SABÍAS QUE…? La longitud total de la red eléctrica en España es de más de 600 000 km.; podría dar 15 veces la vuelta a la Tierra

19 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad 220/380 KV 30/66 KV

20 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad 3.CLASIFICACIÓN DE LAS ENERGIAS

21 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad - Las energías renovables: su potencial es inagotable, ya que provienen de la energía que llega a nuestro planeta de forma continua como consecuencia de la radiación solar o de la atracción gravitatoria de la Luna. Son la energía hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y las marinas. - Las energías no renovables: son aquellas que existen en una cantidad limitada en la naturaleza. No se renuevan a corto plazo y por eso se agotan cuando se utilizan. La demanda mundial de energía en la actualidad se satisface fundamentalmente con este tipo de fuentes, como son el carbón, el petróleo, el gas natural y el uranio. CLASIFICACIÓN DE LA ENERGÍA

22 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad 3.1 ENERGIAS NO RENOVABLES

23 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad CENTRALES TÉRMICAS I Convierten la energía química de un combustible en energía eléctrica. Según el combustible son: - de carbón - de fuel - de gas Las centrales térmicas constan de: - una caldera - una turbina que mueve un generador eléctrico La única diferencia entre ellas es el combustible, por lo que la caldera deberá adaptarse al combustible utilizado. El resto de componentes es igual.

24 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad CENTRALES TÉRMICAS II Caldera: convierte el agua en vapor. El vapor sale de la caldera, mueve la turbina y ésta el generador (para calentar el agua a alta Tª y presión, se quema el combustible). El rendimiento de estos sistemas es del 33% ¿SABÍAS QUE…? En la actualidad, se están construyendo numerosas centrales de ciclo combinado (se basan en el acoplamiento de dos ciclos: uno con turbina de gas y otro con turbina de vapor), que pueden alcanzar rendimientos del 50%. Habría que añadir las pérdidas en el transporte y distribución de la electricidad a través de las líneas de alta, media y baja tensión. El rendimiento de una central convencional, incluyendo la distribución hasta los puntos de consumo, es aprox. del 25%.

25 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad CENTRALES NUCLEARES I ¿SABÍAS QUE…? Las centrales nucleares no producen gases de efecto invernadero, ni precisan del empleo de combustibles fósiles convencionales Una central nuclear de fisión emplea elementos químicos pesados (v.g. uranio, plutonio) que, mediante una reacción nuclear, proporcionan calor. Este calor es empleado para producir vapor y, a partir de este punto, el resto de los procesos en la central es análogo a los de una central térmica convencional. Las características de la reacción nuclear hacen que pueda resultar peligrosa si se pierde su control y la temperatura sube por encima de un determinado nivel al que se funden los materiales empleados en el reactor, o si se producen escapes de radiación nociva (Chernobil, 1986).

26 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ESQUEMA DE UNA CENTRAL NUCLEAR

27 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Categorías: - Residuos exentos de tratamiento - Residuos de baja y media actividad (RBMA)‏ - Residuos de alta actividad (RAA)‏ RBMA - Compactación y solidificación, introduciéndolos en bidones de 200 l. - El periodo de decaimiento de la radioactividad hasta considerarlos exentos es de 200 a 300 años. CENTRALES NUCLEARES II

28 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad RAA - Se efectúa un primer periodo de decaimiento en piscinas entre 10 y 15 años (normalmente en la misma central)‏ - Almacenamiento intermedio. La permanencia es de 40 a 70 años. CENTRALES NUCLEARES III

29 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Almacenamiento definitivo (AGP - Almacenamiento Geológico Profundo )‏ ¡El periodo de “reposo” es de 20 000 a 100 000 años! (No existe ningún AGP para residuos de centrales eléctricas en explotación)‏ CENTRALES NUCLEARES IV Estructuras profundas, geológicamente estables, “que garanticen capacidad de transmisión del calor, estanqueidad y facilidad para la implantación de sistemas de vigilancia”

30 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad 3.2 ENERGÍAS RENOVABLES

31 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad - Centrales solares - Centrales solares fotovoltaicas - Centrales solares térmicas de alta temperatura - Parques eólicos - Centrales hidráulicas - Centrales marinas - Centrales geotérmicas - Biomasa

32 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad LA ENERGÍA SOLAR

33 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad El Sol, de forma directa o indirecta, es el origen de todas las energías renovables, exceptuando la energía maremotriz y la geotérmica. ¿SABÍAS QUE…? La cantidad de energía del Sol que recibe la Tierra en 30 minutos es equivalente a toda la energía eléctrica consumida por la humanidad en un año. LA ENERGÍA SOLAR

34 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad La potencia generada por todas las plantas industriales del mundo trabajando juntas sería unos 200 billones de veces más pequeña que la que genera el Sol. ¿CUÁNTA ENERGÍA EMITE EL SOL? ¿SABÍAS QUE…? La energía procedente de la radiación solar, absorbida por la Tierra en un año, equivale a 15 veces la energía almacenada en todas las reservas de combustibles fósiles del mundo. > 200 billones de veces

35 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad El Sol puede aprovecharse energéticamente de 2 formas diferentes: - Como fuente de calor: Energía Solar Térmica de baja y media temperatura - Como fuente de electricidad: Energía Solar Fotovoltaica y Solar Térmica de alta temperatura

36 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad LA ENERGÍA SOLAR COMO FUENTE DE CALOR

37 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad El principio básico de funcionamiento de los sistemas solares térmicos es sencillo: la radiación solar se capta y el calor se transfiere a un fluido (generalmente agua). Para aprovechar la energía solar térmica se usa el captador solar (colector solar ). ¿CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA I?

38 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ¿CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II? Elementos del colector solar: - cubierta frontal transparente: suele ser de vidrio. - superficie absorbente: por donde circula el fluido (normalmente agua). -aislamiento térmico: evita las pérdidas de calor. - carcasa externa: para su protección.

39 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ORIENTACIÓN DE LOS COLECTORES SOLARES Para optimizar las instalaciones es muy importante la orientación de las mismas (para poder obtener la mayor producción de ACS con la menor superficie de colectores y, consecuentemente, al menor precio). Los colectores han de orientarse al sur, y la inclinación es de unos 40º.

40 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad LA ENERGÍA SOLAR COMO FUENTE DE ELECTRICIDAD

41 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Electricidad con energía solar térmica I Las 3 tecnologías solares que se utilizan para la generación de electricidad son: 1.- Sistema solar con torre central receptor con helióstatos 2.- Colectores cilindro-parabólicos 3.- Discos parabólicos (Stirling)‏ Para producir electricidad con energía solar térmica hay que recurrir a un sistema de concentración de los rayos solares. Estos sistemas requieren de un dispositivo de seguimiento solar, de tal forma que siguen al Sol en su recorrido diario, consiguiendo así una mayor captación de la radiación solar.

42 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Electricidad con energía solar térmica II Colectores cilindro-parabólicos El colector consiste en un espejo cilindro-parabólico que refleja la radiación solar sobre un tubo de vidrio dispuesto a lo largo de la línea focal del espejo. El fluido caloportador pasa por una tubería situada en el foco de los colectores, donde puede alcanzar temperaturas de 400 ºC, y se utiliza para producir vapor sobrecalentado, lo que alimenta una turbina convencional, y genera así energía eléctrica.

43 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Electricidad con energía solar térmica III Sistema solar con torre central receptor con helióstatos Suelen estar constituidas por una serie de espejos (denominados helióstatos) que reflejan los rayos solares hacia una torre central, concentrando la radiación solar en un solo punto, donde se alcanzan temperaturas que pueden llegar a los 1000 ºC. Estas centrales han sido construidas en diversos tamaños, desde 0,5 a 10 MW.

44 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Discos parabólicos (Stirling)‏ Electricidad con energía solar térmica IV Están constituidos por espejos parabólicos en cuyo foco se sitúa el receptor solar. Esta tecnología es adecuada para una producción descentralizada, cercana al lugar de consumo, con los ahorros en infraestructuras de distribución que ello supone. Un disco de 8,5 m de diámetro es capaz de producir 10 kW. En la actualidad, es capaz de competir con pequeños motores diésel.

45 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad La energía solar fotovoltaica transforma directamente la luz del sol en energía eléctrica. ELECTRICIDAD CON ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA Este proceso se basa en la aplicación del efecto fotovoltaico, que se produce al incidir la luz sobre unos materiales denominados semiconductores: generando un flujo de electrones en el interior del material que se aprovecha para obtener energía eléctrica.

46 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad LA CÉLULA SOLAR FOTOVOLTAICA La electricidad producida por una célula fotovoltaica es en corriente continua, y sus parámetros característicos (intensidad y tensión) varían con la radiación solar, que incide sobre las células, y con la temperatura ambiente.

47 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad PANEL FOTOVOLTAICO Un panel fotovoltaico está constituido por varias células fotovoltaicas conectadas entre sí y alojadas en un mismo marco.

48 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ¿CUÁLES SON LAS APLICACIONES DE LA ESF? Las instalaciones fotovoltaicas se dividen en 2 grupos: Sistemas aislados (sistemas autónomos sin conexión a la red eléctrica) Sistemas conectados a la red eléctrica

49 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad SISTEMAS AISLADOS Se emplean en lugares con acceso complicado a la red eléctrica y donde resulta más fácil y económico instalar un sistema fotovoltaico que tender una línea de enganche a la red eléctrica general Módulos fotovoltaicos ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN AISLADA

50 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN AISLADA I Paneles fotovoltaicos Baterías Almacenan la electricidad generada por los paneles para poder así utilizarla en horas en donde la energía consumida es superior a la generada, o bien de noche.

51 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad APLICACIONES EN AISLADO I Zonas rurales aisladas El número de paneles que tiene que instalarse debe calcularse teniendo en cuenta: - la demanda energética en el mes más desfavorable - la radiación máxima disponible en dicho mes (dependerá de la zona en cuestión, la orientación y la inclinación elegida)

52 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Se instalan en zonas que disponen de red eléctrica y su función es producir electricidad para venderla a la compañía suministradora. SISTEMAS CONECTADOS A RED I Estos sistemas pueden ser de muy diversos tamaños: - pequeños sistemas instalados en tejados o azoteas. - instalaciones intermedias: grandes cubiertas de áreas urbanas, aparcamientos, centros comerciales, áreas deportivas, etc. - centrales fotovoltaicas instaladas en terrenos de grandes dimensiones (se pueden utilizar zonas rurales no aprovechadas para otros usos).

53 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad SISTEMAS CONECTADOS A RED II Estos sistemas constan de: - Paneles fotovoltaicos - Inversores - Cuadro de protecciones y contadores

54 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ¿DÓNDE SITUAR LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS? Los paneles fotovoltaicos se pueden instalar en: - edificios: terrazas, tejados, balcones, azoteas, patios - en infraestructuras urbanas: marquesinas, pérgolas, cubiertas de aparcamientos, etc. Hay que asegurarse de que no existen obstáculos que les puedan dar sombra: vegetación, otros edificios, elementos constructivos, otros módulos, etc.

55 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ¿CÓMO SITUAR LOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS I? La orientación de los paneles se hace hacia el sur en el hemisferio norte y hacia el norte en el hemisferio sur. En definitiva, los paneles se instalarán siempre mirando hacia el Ecuador. La inclinación óptima de los módulos fotovoltaicos depende de: - la latitud del lugar donde se van a instalar - la tipología: según sea conectada o aislada

56 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ¿Cuál es la vida de una instalación fotovoltaica? El módulo fotovoltaico se estima que tiene una vida útil superior a 30 años, siendo la parte más fiable de la instalación. La experiencia indica que los paneles nunca dejan de producir electricidad, aunque su rendimiento pueda disminuir ligeramente con el tiempo.

57 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad VENTA DE LA ELECTRICIDAD A LA RED I En sistemas conectados a la red toda la energía producida se vierte a la red eléctrica, independientemente del consumo que se tenga (este consumo se realiza a través de la conexión convencional que se tenía antes de la instalación de los paneles). El usuario no percibe ningún cambio en el servicio eléctrico que recibe, manteniendo las mismas ventajas (seguridad de suministro) e inconvenientes (riesgo de eventuales cortes de luz), pero sabiendo que cada kWh que produzca con los módulos fotovoltaicos es uno menos que se genera en las centrales convencionales. Nuestra casa funcionaría como una mini-central de energía limpia conectada a la red eléctrica y nosotros nos convertiríamos en productores de electricidad.

58 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Las instalaciones fotovoltaicas se caracterizan por: - Su simplicidad y fácil instalación. - Ser modulares. - Larga duración (vida útil de los módulos es superior a 30 años). - No requerir apenas mantenimiento. - Elevada fiabilidad. - No producir ningún tipo de contaminación ambiental. - Funcionamiento totalmente silencioso.

59 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Capítulo 5 LA ENERGÍA EÓLICA

60 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad El Sol calienta de forma desigual las diferentes zonas del planeta, provocando el movimiento del aire que rodea la Tierra y dando lugar al viento. ¡El viento es energía en movimiento! La energía del viento se ha utilizado desde la antigüedad: - Navegación a vela - Molinos para triturar grano - Carros a vela …

61 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad En la actualidad, el viento se utiliza para mover aerogeneradores, que son molinos que, a través de un generador, producen energía eléctrica. ¿SABÍAS QUE...? Sólo el 2% de la energía procedente del Sol se convierte en viento. El potencial eólico es 10 veces mayor que el actual consumo eléctrico en todo el mundo. ¿CÓMO PRODUCIR ELECTRICIDAD CON EL VIENTO?

62 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad El viento ha tenido tal importancia en la vida cotidiana del hombre que, en la antigüedad, llegó a elevarlo a la categoría de Dios. En la mitología griega, el Dios padre de los vientos era Eolo, quien, según cuenta la leyenda, tenía encerrados los vientos en un zurrón y los sacaba cuando le parecía oportuno.

63 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Torre: Se utiliza para aumentar la altura del elemento que capta la energía del viento (rotor) - a mayor altura, mayor velocidad. PARTES DE UN AEROGENERADOR I ¿SABÍAS QUE...? Un aerogenerador de 850 kW suele tener una torre de 40 a 60 metros (la altura de un edificio de unas 15 plantas).

64 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad PARTES DE UN AEROGENERADOR II Rotor: El rotor es el conjunto formado principalmente por las palas y el buje (elemento de la estructura al que se fijan las palas). ¿SABÍAS QUE...? El diseño de palas se parece mucho al de las alas de un avión y suelen estar fabricadas con plásticos (poliéster o epoxy), reforzadas internamente con fibra de vidrio o de carbono.

65 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad PARTES DE UN AEROGENERADOR III Góndola: En su interior se encuentran los elementos que transforman la energía mecánica en energía eléctrica. Componentes de la góndola:  generador eléctrico  los ejes  el multiplicador  los sistemas de control, orientación y freno.

66 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad PARTES DE UN AEROGENERADOR IV Multiplicador: Elemento mecánico formado por un sistema de engranajes. Objetivo: transformar la velocidad del giro del rotor (velocidad del eje principal) a la velocidad de trabajo del generador eléctrico. El multiplicador funciona de forma parecida a la caja de cambios de un coche: multiplica entre unas 20 y 60 veces la velocidad del eje del rotor, alcanzando una velocidad de 1 500 revoluciones /min. en el eje del generador, lo que hace posible el funcionamiento del generador eléctrico. Permite así convertir la energía mecánica del giro del eje en energía eléctrica.

67 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad PARTES DE UN AEROGENERADOR V Generador eléctrico: Máquina eléctrica encargada de transformar la energía mecánica en energía eléctrica. El eje del generador lleva acoplado un sistema de freno de disco (similar al de los coches). Para frenar un aerogenerador, también se pueden girar las palas colocando su superficie en la dirección del viento (posición de bandera). ¿SABÍAS QUE...? La vida útil de los aerogeneradores es de más de 20 años y tienen una disponibilidad del 98%, por lo que sólo necesitan una revisión de mantenimiento cada 6 meses. Estos datos resultan sorprendentes si se comparan con el del motor de un automóvil, que sólo funciona unas 5 000 horas a lo largo de su vida útil.

68 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad PARTES DE UN AEROGENERADOR VI ¿SABÍAS QUE...? La 1ª turbina eólica para la generación de electricidad fue construida en EE UU a finales del siglo XIX. Fue un gigante de 144 palas construidas en madera de cedro y funcionó durante 20 años. Finalmente, la electricidad producida en el generador baja por unos cables hasta el transformador del parque eólico, donde se eleva la tensión hasta alcanzar la tensión nominal de la red eléctrica. (Esto es necesario dado que, para inyectar energía en la red, esta electricidad ha de tener la misma tensión que la red eléctrica).

69 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad CLASIFICACIÓN DE AEROGENERADOR I Clasificación de los aerogeneradores según la orientación del eje del rotor: - Eje vertical - Eje horizontal

70 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Clasificación de los aerogeneradores según el número de palas: - Bipalas - Tripalas - Multipalas ¿SABÍAS QUE...? En la actualidad, la mayoría de los aerogeneradores es tripala, de eje horizontal y paso variable (hace girar el ángulo de las palas de manera que ataquen al viento de forma óptima en cada momento). CLASIFICACIÓN DE AEROGENERADOR II

71 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad TIPOS DE INSTALACIONES CON AEROGENERADORES II En este caso, la instalación requeriría de baterías. Para este tipo de aplicaciones, se suelen utilizar aerogeneradores de pequeña potencia. 3. Parques eólicos aislados Los aerogeneradores no sólo se utilizan para inyectar electricidad en la red eléctrica, sino que también sirven para dar electricidad a zonas aisladas, donde no llega la red eléctrica.

72 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Parques eólicos en el mar (Parques off-shore)‏ Los parques off-shore se ubican en lugares donde la plataforma marina no es muy profunda. En el mar, los vientos son más fuertes y constantes, por lo que, a pesar de que los parques marinos son más caros, se está alcanzando una alta rentabilidad, lo que ha hecho que este tipo de tecnología prolifere rápidamente. ÚLTIMAS TENDENCIAS DE LA ENERGÍA EÓLICA I

73 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ENERGÍA HIDRÁULICA

74 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad CENTRALES HIDROELÉCTRICAS ¿SABÍAS QUE…? La energía minihidráulica (potencia menor a los 10 MW) sí es considerada renovable Generan electricidad mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa o embalse. Tiene 2 ventajas respecto a los combustibles de origen fósil y nuclear: - el agua (combustible) no se consume, ni la calidad empeora - no tiene problemas de producción de desechos

75 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ¿Cómo se genera la energía hidráulica? Gran ventaja de la energía hidráulica: constante y previsible → se utiliza para satisfacer la demanda eléctrica base

76 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad El agua (embalse o presa): 1.se deja caer por una tubería 2.a la salida se coloca una turbina 3.el eje de la turbina comienza a dar vueltas al caer el agua este giro pone en marcha el generador eléctrico → electricidad

77 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad BIOMASA

78 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad

79 Energía de la biomasa La energía se extrae de la materia procedente de compuestos orgánicos: animales o vegetales. A través de diversos procedimientos se obtiene carbón vegetal, compost, gases combustibles, biocarburantes,etc. Su principal ventaja el el aprovechamiento de residudos tanto animales como vegetales para producir energía. Con ello se obtiene, además de un rendimiento económico, una gestión de residuos muy adecuada.

80 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Fuentes de biomasa con fines energéticos II Cultivos energéticos Cultivos tradicionales: cultivos que se utilizan para la alimentación. Inconveniente: compiten con el uso alimentario. Cultivos no alimentarios: cultivos que pueden plantarse en terrenos en los que son difícil cultivar productos tradicionales. Biomasa residual - Explotaciones agrícolas, forestales o ganaderas - Residuos orgánicos en la industria y en núcleos urbanos (RSU)‏

81 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ENERGÍA GEOTÉRMICA

82 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ENERGÍA GEOTÉRMICA La energía geotérmica procede del calor interno de la Tierra. Existe una gran diferencia entre la temperatura de la superficie terrestre (15 ºC) y la de su interior (núcleo: 6000 ºC). Este gradiente térmico origina un continuo flujo de calor desde el interior hacia la superficie. La energía geotérmica se puede aprovechar de 2 formas: - directamente como calor - productor de electricidad

83 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad CENTRALES GEOTÉRMICAS Aprovecha la salida del vapor de las fuentes geotérmicas para accionar turbinas que ponen en marcha generadores eléctricos. Ventaja: no es intermitente (como la mayoría de las renovables). Se puede utilizar para suministrar la base de carga de la demanda. Yacimientos de alta temperatura La temperatura del agua subterránea ha de ser superior a 150 ºC.

84 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad PRODUCCIÓN DE CALOR Aplicaciones de baja y media temperatura Aprovechan directamente el agua subterránea, que ha de estar entre 30 ºC y 150 ºC. Aplicaciones: calefacción de edificios, de invernaderos, del agua de piscifactorías y de piscinas, balnearios, usos industriales como el secado de tejidos, secado de pavimentos y para evitar la formación de hielo en pavimentos (con tuberías enterradas a ras del suelo por las que circula el agua de los yacimientos). Aplicaciones de muy baja temperatura Utilizan una bomba de calor geotérmica (pueden aprovechar aguas de 15 ºC). ¿SABÍAS QUE…? En la UE hay instaladas unas 356 000 bombas de calor geotérmicas para su uso en calefacción o aire acondicionado

85 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad ENERGÍAS MARINAS

86 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad CENTRALES MARINAS Tipos de centrales marinas: - mareas - corrientes oceánicas - olas - gradiente térmico de los océanos - biomasa marina (obteniendo gases combustibles de ciertas algas marinas)‏

87 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad MAREAS I Las mareas son debidas a las acciones gravitatorias de la Luna y el Sol La energía maremotriz utiliza la diferencia entre las mareas para generar electricidad. La diferencia entre la marea alta y la baja ha de ser de 5 metros. ¿SABÍAS QUE…? Durante las fases de Luna llena, cuando el Sol, la Luna y la Tierra están alineados, se producen las mareas vivas. En este caso, los efectos de la Luna y el Sol se suman, produciendo pleamares más altas y bajamares más bajas que las mareas promedio.

88 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad MAREAS II Cuando la marea baja, las compuertas se abren dando paso a un salto de agua que hace girar una turbina que, a su vez, pone en marcha un generador eléctrico.

89 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad OLAS ¿SABÍAS QUE…? Existe un número elevado de diseños para la conversión de la energía del oleaje. Por ejemplo, las oscilaciones en la altura del agua pueden hacer subir o bajar un pistón dentro de un cilindro, moviendo de esta forma un generador eléctrico. La energía cinética contenida en el movimiento de las olas puede transformarse en electricidad de distintas formas. Ec = m * v2

90 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad GRADIENTE TÉRMICO El gradiente térmico se produce por la diferencia de Tª entre la superficie marina (≥ 20 ºC) y el fondo (oscila entre 0 y 7 ºC). Es necesario que la diferencia de Tª sea de, al menos, 20 ºC entre la superficie y la capa situada a 100 metros de profundidad (lo que sucede en los mares tropicales y subtropicales). CORRIENTES MARINAS Estas corrientes se pueden aprovechar utilizando turbinas de baja presión. El SeaGen es un generador de 1,2 MW que está instalado en la costa de Irlanda del Norte (será capaz de producir electricidad para 1000 hogares)‏

91 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad 4. AHORRO Y EFICIENCIA ENERGETICA

92 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Ahorro de energía: evitar un consumo mayor de energía mediante cambios en las pautas de uso. Ejemplo: apagar la luz cuando se sale de una habitación. Eficiencia energética: consumir menos energía para obtener un mismo servicio (“hacer lo mismo con menos”). ¿ES LO MISMO EL AHORRO QUE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA? Para reducir al máximo el consumo energético habría que aunar medidas de ahorro y eficiencia energética Ejemplo: Utilizar una lavadora “clase energética A” y usar los programas cortos de lavado, lavadora llena y con agua fría (todas estas medidas permiten ahorrar energía al utilizar las lavadoras).

93 Energías renovables y eficiencia energética: 1 Energía y electricidad Crisis energética: agotamiento y encarecimiento de los combustibles fósiles. Reducción de emisiones contaminantes de CO2. Disminución del grado de contaminación, riesgo de lluvia ácida, mareas negras y destrucción de bosques y espacios naturales. Ahorro económico ¿POR QUÉ ES NECESARIO AHORRAR ENERGÍA?