Gestión estratégica de energía, hidrocarburos y electricidad (página 2)

• CLASIFICACION DE LOS VIENTOS

• LA DISTRIBUCION DE WEIBULL

FUENTE: mingaonline.uach.cl

Para que el viento pueda ser aprovechable energéticamente, es necesario que su comportamiento, el cual es aleatorio, se ajuste a una distribución de probabilidad denominada distribución de Weibull. Dicha distribución de probabilidades está caracterizada por dos parámetros k y c denominados respectivamente factor de forma y el factor de escala.

FUENTE: www.ipeman.com

Esta distribución presenta algunas características importantes. Esta distribución señala que la probabilidad que el viento tenga velocidad cero en un determinado lugar, debe ser también cero. Es decir, que el sitio es aprovechable energéticamente, si los tiempos de calma son prácticamente inexistentes (es decir que todo el tiempo hay viento). Por otra parte, la probabilidad que se produzcan vientos huracanados debe ser muy baja. Por lo tanto, entre estos dos extremos, esta distribución presenta un máximo, es decir, que existe una velocidad para la cual la probabilidad que se produzca es máxima.

Cuando se efectúan mediciones del viento en un determinado lugar, los datos obtenidos se deben correlacionar con una distribución de Weibull. Si la correlación es alta, entonces el sitio es aprovechable energéticamente y principalmente se puede predecir el comportamiento del viento y conocer la cantidad de energía que realmente puede ser aprovechada.

• LA LEY DE BETZ

Existe un límite superior para la potencia eólica aprovechada, según el cual ningún aerogenerador puede extraer del viento una potencia superior a la fijada por este límite, el cual está por la Teoría de Betz. Este teorema se demuestra para máquinas de eje horizontal (tipo hélice), sin embargo, sus conclusiones son aplicables a las de eje vertical. De hecho, el rendimiento de estas últimas se acostumbra a referir a la potencia máxima aprovechada dada por el límite de Betz.

La ley de Betz supone que la presión es la misma a ambos lados de la pala, pero de signo cambiado. La pala actúa como un obstáculo y por lo tanto aumenta la presión del viento justo delante de la pala; ahora bien, al otro lado de la pala la presión se ve aliviada y disminuye radicalmente invirtiendo su gradiente. Para que se produzca el movimiento de la pala, debe producirse sustentación sobre la pala y para ello debe haber un gradiente de presiones, aunque bastante pequeño, pero con sufienciente energía para lograr el movimiento de las palas, por efecto de la fuerza de sustentación.

La ley de Betz presupone que la presión justo delante y detrás de la pala es la misma, pero de signo cambiado. La variación de presión es asintótica en las proximidades de la pala y sólo cuando se encuentra el viento lo suficientemente lejos de la pala, vuelve a sus condiciones estáticas.

La energía eólica es extraída de la energía cinética del viento y no de la diferencia de presiones como en el caso de la energía hidráulica.

De acuerdo a la Ley de Betz, es sólo se puede extraer energía cinética del flujo del aire, 16/27 de la energía disponible del viento, es decir, sólo el 59,2%.

Energía útil = 16/27 * � ? * V3 (14) Esto significa que el COP de la ecuación (13 ) tiene como valor máximo 16/27.

• PERFIL DEL VIENTO A NIVEL DEL SUELO

En la siguiente figura se muestra el perfil del viento para diferentes alturas y diferentes tipos de suelos. De forma general, la velocidad del viento es nula a nivel del suelo y a medida que la altura va aumentando, también lo hace la velocidad del viento hasta alcanzar su valor de régimen. Cuando menos rugosa es la superficie, a menor altura el viento alcanza su valor de régimen. Por ejemplo, en una superficie como el agua, el viento alcanza el valor de régimen cerca de los 300 metros de altura, en cambio en una superficie tan rugosa como de la una ciudad, la velocidad de régimen se alcanza a los 500 metros de altura.

FUENTE: http://www.estrucplan.com.ar/articulos/verarticulo.asp?IDArticulo=3141

BIOMASA

http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/biomasa.htm

La biomasa es una fuente de energía orgánica que se ha formado principalmente a partir de la fotosíntesis y que tiene su origen en la energía solar. A partir de su combustión o de su fermentación, es posible extraer energía bajo la forma de calor o metano. El CO2 que produce proviene de un ciclo natural por lo que en el balance de emisiones de gases de efecto invernadero no cuenta.

Los grandes problemas en la utilización de la biomasa radican en su recolección y procesamiento para producir su combustión o fermentación. Por otra parte, la eficiencia de la combustión depende directamente de la cantidad de agua contenida en la biomasa, de los procesos a utilizarse para su combustión (gasificación y pirolisis) y sobre todo de la configuración del horno de combustión en el cual se produce la reacción química con la presencia del oxígeno.

http://icasasecologicas.com/tipos-de-biomasa/

Como la combustión es un proceso estequiométrico (las cantidades de biomasa y oxígeno deben ser proporcionales) y posible por encima de una determinada temperatura (temperatura de ignición), estas condiciones no siempre son posibles de conseguir, por ejemplo en una cocina de tres piedras o en un fogón cerámico sin suficiente aislamiento térmico.

GEOTERMIA

La energía geotérmica tiene su origen en el calor almacenado debajo de la superficie terrestre. Este calor tiene varios orígenes, el choque entre placas continentales es el principal. En la figura siguiente se muestra el mecanismo de transporte de la energía geotérmica. El agua es un factor que juega un rol muy importante en el proceso de transporte.

Como el agua, a varios kilómetros de la superficie está sometido a altas presiones, a pesar de encontrarse a temperaturas elevadas, aún puede encontrarse en fase líquida o como se denomina vapor sobresaturado. Esta propiedad es la que se también se aprovecha para explotar la energía geotérmica.

El agua es capaz de filtrase a través de las fracturas o de la porosidad de las rocas hasta lograr liberarse a la presión atmosférica como vapor sobrecalentado con una fuerza considerable, aspecto que es aprovechado para hacer mover una turbina a vapor.

En Bolivia, el principal yacimiento de energía geotérmica se encuentra en Potosí en Sud Lipez, en Laguna Colorada. Existen varios pozos perforados que sirvieron para evaluar inicialmente el potencial del yacimiento. ENDE tiene proyectado el desarrollo de una central geotérmica inicialmente de 50 MW hasta ser ampliada hasta los 100 MW.

http://eerrbolivia.blogspot.com/2010/11/chile-quiere-desarrollar-geotermia-con.html

Esta fuente energética presenta algunos problemas ambientales, sobre todo por la calidad del agua que sube a la superficie. Por lo general es agua con un alto contenido de azufre, arsénico y otros componentes que al ser depositados en la superficie contaminan el medio ambiente. Todo ello provoca alteraciones en la superficie, hundimiento de la tierra causado por el socavamiento por las aguas, contaminación térmica, y la expulsión de químicos dañinos.

En la fotografía siguiente se puede apreciar el vapor sobresaturado que es expulsado del pozo de observación. Los factores que permiten evaluar el potencial están referidos al flujo o cantidad de vapor que es extraído, la presión del vapor y la temperatura de salida. Estos datos que sólo pueden ser obtenidos mediante los pozos de observación permiten efectuar la evaluación correspondiente.

Existen algunos yacimientos geotérmicos en los cuales no existe agua que circule en sus profundidades (dry rock). En este caso, se introduce agua mediante un pozo de inyección, se la calienta y se la debe recuperar en otro pozo de extracción. Este proceso debe evitar que el yacimiento se pierda si no fracturan las capas internas. Existen muchos casos en los que las fracturas internas provocadas por las perforaciones de los pozos ha extinguido el yacimiento geotérmico.

http://www.ende.bo/generacion.php

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