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Conocimiento de las fuentes de energía renovable así como su potencial uso para disminuir la dependencia del petróleo extranjero (página 3)




Enviado por Edian Franco



Partes: 1, 2, 3, 4, 5

Energía de combustión directa

Energía de conversión térmica

Energía por fermentación alcohólica

Energía por descomposición anaeróbica

La energía de combustión directa se saca de la
leña y otros desechos orgánico como excrementos de
animales y
celulosa se
utiliza para obtener calor.

La energía por conversión térmica que
consiste en la destilación de leña para generar
carbón de leña, metanol, alcohol
metálico, entre otros.

La energía por fermentación alcohólica
que consiste en la fermentación de restos orgánicos
tales como la caña de azúcar,
la yuca y la madera, se
cree que podría reemplazar a los combustibles
fósiles. El etanol (alcohol etílico) se está
usando actualmente como añadido de la gasolina.

La energía anaeróbica que consiste en la
producción de gas en
cámaras cerradas; se denominan biodigestores. Esta se
logra mediante la fermentación de desechos
orgánicos (excrementos, residuos orgánicos, etc.).
El gas obtenido sirve para el gas de cocina y la iluminación.

Energía solar

La energía
solar es la energía obtenida de la radiación
solar transformándola en calor o electricidad. Los
colectores solares transfieren la energía proveniente de
la radiación solar al agua y la
calientan. Las celdas fotovoltaicas que generan su energía
eléctrica de la radiación
electromagnética del sol, transformándola en
energía eléctrica.

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Sistema fotovoltaico

Es el sistema por el
cual se genera la electricidad por la radiación
electromagnética (luz visible,
infrarrojos,ultravioletas…), éste consta de:

  • Un generador solar, compuesto de paneles
    fotovoltaicos que generan una corriente eléctrica, en
    función de la radiación solar.

  • Un acumulador, que guarda la energía
    electrica para disponerla en la noche y en los días
    nublados,baterías

  • Un regulador, que evita sobrecargas en el acumulador
    o descargas excesivas, ajustando la tension y
    corriente.

  • Un conversor, que convierte la electricidad
    producida(continua) en el mismo tipo que la red
    (España es 220 V alterna a 50 Hz).

Sistema solar térmico

Este sistema funciona calentando agua por el calor
producido por la radiación solar. Este calentamiento puede
producirse mediante concentración de radiación
solar produciendo vapor de agua, y con una turbina energía
eléctrica; O bien, puede emplearse sin
concentración en calefacción o agua caliente
sanitaria (ACS).

Energía geotérmica

Este tipo de energía trata de aprovechar el calor
desprendido por la Tierra para
obtener energía eléctrica. Dicho de otra forma, es
la energía calórica contenida en el interior de la
Tierra que se
transmite por conducción térmica hacia la
superficie.

También puede generarse energía
eléctrica mediante la utilización de un vapor que
pasa a través de una turbina que está conectada a
un generador, y que produce electricidad.

Los usos más comunes son:

  • Uso sanitario.

  • Varios usos industriales como la
    pasteurización de la leche.

  • La implantación de calefacción en
    distritos enteros y viviendas individuales.

  • Balnearios.

  • Cultivos en invernaderos durante el periodo de
    nevadas.

  • Reducir el tiempo de crecimiento de pescados,
    crustáceos, etc.

Entre sus ventajas, podemos destacar:

  • Es un recurso de bajo coste.

  • Contribuye tanto a la generación de
    energía (produce electricidad) como con usos
    directamente de calor.

  • Evita la dependencia energética del
    exterior.

  • Los residuos que produce son mínimos y
    ocasionan menor impacto ambiental que los combustibles
    fósiles (petróleo, carbón,
    etc.)

  • No produce ningún tipo de
    combustión

Funcionamiento de una central

  • Primero se perfora un agujero hasta el pozo de agua
    subterránea.

  • Se monta una tubería, destinada a llevar el
    vapor de agua a la superficie.

  • El vapor de agua pasa por una depuradora, porque
    lleva minerales que podrían ocasionar desperfectos en
    las turbinas.

  • Luego, pasan por las turbinas, que a su vez mueven
    un generador. El generador produce la electricidad y un
    transformador la convierte en corriente
    eléctrica.

La energía geotérmica es capaz de crear
energía limpia para autos,casas
etc. Islandia es unos de los lugares donde se crea más
energía geotérmica.

Energía Mareomotriz

La energía mareomotriz es la que resulta de
aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura en media
de los mares según la posición relativa de la
Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción
gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de
agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse
interponiendo partes móviles al movimiento
natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos
de canalización y depósito, para obtener movimiento
en un eje.

Mediante su acoplamiento a un alternador se puede
utilizar el sistema para la generación de electricidad,
transformando así la energía mareomotriz en
energía eléctrica, una forma energética
más útil y aprovechable. Es un tipo de
energía renovable limpia.

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Central en Francia

Energía Undimotriz

La Energía undimotriz es la energía producida
por el movimiento de las olas. Es menos conocida y extendida que
la maremotriz, pero cada vez se aplica más.

Algunos sistemas pueden
ser:

Un aparato anclado al fondo y con una boya unida a él
con un cable. El movimiento de la boya se utiliza para mover un
generador. Otra variante sería tener la maquinaria en
tierra y las boyas metidas en un pozo comunicado con el mar.

Un aparato flotante de partes articuladas que obtiene
energía del movimiento relativo entre sus partes. Como la
"serpiente marina" Pelamis.

Un pozo con la parte superior hermética y la inferior
comunicada con el mar. En la parte superior hay una
pequeña abertura por la que sale el aire expulsado
por las olas. Este aire mueve una turbina que es la que genera la
electricidad.

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    3.3-Ventajas e inconvenientes de la
    energía renovable

    Energías
    ecológicas

    Las fuentes de
    energía renovables son distintas a las de combustibles
    fósiles o centrales nucleares debido a su diversidad y
    abundancia. Se considera que el Sol
    abastecerá estas fuentes de energía
    (radiación solar, viento, lluvia, etc.) durante los
    próximos cuatro mil millones de años. La
    primera ventaja de una cierta cantidad de fuentes de
    energía renovables es que no producen gases de
    efecto invernadero ni otras emisiones, contrariamente a lo
    que ocurre con los combustibles, sean fósiles o
    renovables. Algunas fuentes renovables no emiten
    dióxido de carbono
    adicional, salvo los necesarios para su construcción y funcionamiento, y no
    presentan ningún riesgo
    suplementario, tales como el riesgo nuclear.

    No obstante, algunos sistemas de energía
    renovable generan problemas
    ecológicos particulares. Así pues, los primeros
    aerogeneradores eran peligrosos para los pájaros, pues
    sus aspas giraban muy deprisa, mientras que las centrales
    hidroeléctricas pueden crear obstáculos a la
    emigración de ciertos peces, un
    problema serio en muchos ríos del mundo (en los del
    noroeste de Norteamérica que desembocan en el
    Océano Pacífico, se redujo la población de salmones
    drásticamente).

    Naturaleza difusa

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    Un problema inherente a las energías
    renovables es su naturaleza
    difusa, con la excepción de la energía
    geotérmica la cual, sin embargo, sólo es
    accesible donde la corteza terrestre es fina, como las
    fuentes calientes y los géiseres.

    Puesto que ciertas fuentes de energía
    renovable proporcionan una energía de una intensidad
    relativamente baja, distribuida sobre grandes superficies,
    son necesarias nuevos tipos de "centrales" para convertirlas
    en fuentes utilizables. Para 1.000 kWh de electricidad,
    consumo
    anual per cápita en los países occidentales, al
    propietario de una vivienda ubicada en una zona nublada de
    Europa
    debe instalar ocho metros cuadrados de paneles fotovoltaicos
    (suponiendo un rendimiento energético medio del
    12,5%).

    Sin embargo, con cuatro metros cuadrados de colector
    solar térmico, un hogar puede obtener gran parte de la
    energía necesaria para el agua
    caliente sanitaria aunque, debido al aprovechamiento de la
    simultaneidad, los edificios de pisos pueden conseguir los
    mismos rendimientos con menor superficie de colectores y, lo
    que es más importante, con mucha menor inversión por vivienda.

    Irregularidad

    La producción de energía
    eléctrica permanente exige fuentes de alimentación
    fiables o medios de
    almacenamiento (sistemas hidráulicos de
    almacenamiento por bomba, baterías, futuras pilas de
    combustible de hidrógeno, etc.). Así pues,
    debido al elevado coste del almacenamiento de la
    energía, un pequeño sistema autónomo
    resulta raramente económico, excepto en situaciones
    aisladas, cuando la conexión a la red de energía
    implica costes más elevados.

    Diversidad geográfica

    La diversidad geográfica de los recursos
    es también significativa. Algunos países y
    regiones disponen de recursos sensiblemente mejores que
    otros, en particular en el sector de la energía
    renovable. Algunos países disponen de recursos
    importantes cerca de los centros principales de viviendas
    donde la demanda de
    electricidad es importante. La utilización de tales
    recursos a gran escala
    necesita, sin embargo, inversiones considerables en las redes de
    transformación y distribución, así como en la
    propia producción.

    Administración de las redes
    eléctricas

    Si la producción de energía
    eléctrica a partir de fuentes renovables se
    generalizase, los sistemas de distribución y
    transformación no serían ya los grandes
    distribuidores de energía eléctrica, pero
    funcionarían para equilibrar localmente las
    necesidades de electricidad de las pequeñas
    comunidades.

    Los que tienen energía en excedente
    venderían a los sectores deficitarios, es decir, la
    explotación de la red debería pasar de una
    "gestión pasiva" donde se conectan
    algunos generadores y el sistema es impulsado para obtener la
    electricidad "descendiente" hacia el consumidor, a una gestión "activa",
    donde se distribuyen algunos generadores en la red, debiendo
    supervisar constantemente las entradas y salidas para
    garantizar el equilibrio
    local del sistema. Eso exigiría cambios importantes en
    la forma de administrar las redes.

    Sin embargo, el uso a pequeña escala de
    energías renovables, que a menudo puede producirse "in
    situ", disminuye la necesidad de disponer de sistemas de
    distribución de electricidad. Los sistemas corrientes,
    raramente rentables económicamente, revelaron que un
    hogar medio que disponga de un sistema
    solar con almacenamiento de energía, y paneles de
    un tamaño suficiente, sólo tiene que recurrir a
    fuentes de electricidad exteriores algunas horas por semana.
    Por lo tanto, los que abogan por la energía renovable
    piensan que los sistemas de distribución de
    electricidad deberían ser menos importantes y
    más fáciles de controlar.

    La integración en el paisaje

    Un inconveniente evidente de las energías
    renovables es su impacto visual en el ambiente
    local. Algunas personas odian la estética de los generadores
    eólicos y mencionan la conservación de la
    naturaleza cuando hablan de las grandes instalaciones solares
    eléctricas fuera de las ciudades. Sin embargo, todo el
    mundo encuentra encanto en la vista de los "viejos molinos a
    viento" que, en su tiempo,
    eran una muestra bien
    visible de la técnica disponible.

    Otros intentan utilizar estas tecnologías de
    una manera eficaz y satisfactoria estéticamente: los
    paneles solares fijos pueden duplicar las barreras
    anti-ruido a lo
    largo de las autopistas, hay techos disponibles y
    podrían incluso ser sustituidos completamente por
    captadores solares, células fotovoltaicas amorfas que
    pueden emplearse para teñir las ventanas y producir
    energía, etc.

    3.4-Las energías Renovables en la
    Actualidad

    Representan un 20% del consumo mundial de
    electricidad, siendo el 90% de origen hidráulico. El
    resto es muy marginal: biomasa 5,5%, geotérmica 1,5%,
    eólica 0,5% y solar 0,05%.

    Alrededor de un 80% de las necesidades de
    energía en las sociedades
    industriales occidentales se centran en torno a la
    industria,
    la calefacción, la climatización de los
    edificios y el transporte
    (coches, trenes, aviones). Sin embargo, la mayoría de
    las aplicaciones a gran escala de la energía renovable
    se concentra en la producción de
    electricidad.

    En España, las renovables fueron
    responsables del 19,8 % de la producción
    eléctrica. La generación de electricidad con
    energías renovables superó en el año
    2007 a la de origen nuclear.

    Greenpeace presentó un informe en
    el que sostiene que la utilización de energías
    renovables para producir el 100% de la energía es
    técnicamente viable y económicamente asumible,
    por lo que, según la
    organización ecologista, lo único que falta
    para que en España se dejen a un lado las
    energías sucias, es necesaria voluntad política. Para lograrlo, son necesarios
    dos desarrollos paralelos: de las energías renovables
    y de la eficiencia
    energética (eliminación del consumo
    superfluo).

    Por otro lado, un 64% de los directivos de las
    principales utilities consideran que en el horizonte de 2018
    existirán tecnologías limpias, asequibles y
    renovables de generación local, lo que obligará
    a las grandes corporaciones del sector a un cambio de
    mentalidad.

    3.5- Impacto
    Ambiental de la Energía Renovable

    Todas las fuentes de energía producen algún
    grado de impacto ambiental. La energía
    geotérmica puede ser muy nociva si se arrastran
    metales
    pesados y gases de efecto
    invernadero a la superficie; la eólica produce
    impacto visual en el paisaje, ruido de baja frecuencia, puede
    ser una trampa para aves. La
    hidráulica menos agresiva es la minihidráulica
    ya que las grandes presas provocan pérdida de biodiversidad, generan metano por
    la materia
    vegetal no retirada, provocan pandemias como fiebre
    amarilla, dengue,
    equistosomiasis en particular en climas templados y climas
    cálidos, inundan zonas con patrimonio
    cultural o paisajístico, generan el movimiento de
    poblaciones completas, entre otros Asuán,
    Itaipú, Yaciretá y aumentan la salinidad de los
    cauces fluviales.

    La energía solar se encuentra entre las menos
    agresivas salvo el debate
    generado por la electricidad fotovoltaica respecto a que se
    utiliza gran cantidad de energía para producir los
    paneles fotovoltáicos y tarda bastante tiempo en
    amortizarse esa cantidad de energía. La mareomotriz se
    ha discontinuado por los altísimos costos
    iniciales y el impacto ambiental que suponen. La
    energía de las olas junto con la energía de las
    corrientes marinas habitualmente tienen bajo impacto
    ambiental ya que usualmente se ubican en costas agrestes. La
    energía de la biomasa produce contaminación durante la
    combustión por emisión de CO2 pero que es
    reabsorbida por el crecimiento de las plantas
    cultivadas y necesita tierras cultivables para su desarrollo, disminuyendo la cantidad de
    tierras cultivables disponibles para el consumo humano y para
    la ganadería, con un peligro de aumento
    del coste de los alimentos y
    aumentando la producción de monocultivos.

    3.6- Islandia pionero en la Energía Renovable

    Islandia es un pequeño país el cual se
    provee de energía mediante la energía
    geotérmica e hidroeléctrica. La energía
    geotérmica abunda en Islandia por la gran cantidad de
    volcanes y
    géiseres. Islandia no es autosuficiente y no se puede
    proveer del petróleo que consume, así que
    debe importarlo en su totalidad.

    Pero en 2002 se encontró una alternativa que
    separa los átomos de hidrógeno mediante la
    electrólisis, debido a que en Islandia
    la energía sobra. Lo que se pretende es que dentro de
    pocos años la flota de buses sea completamente de
    hidrógeno, y que coches y barcos también. Por
    ahora hay una estación de hidrógeno y algunos
    coches y autobuses. Luego, pretende exportar el
    hidrógeno. Islandia es en este momento uno de los
    países con la tecnología del hidrógeno
    más desarrollada y le llevará una ventaja
    contundente a demás países que en este momento
    están empezando a desarrollar la energía de
    hidrógeno.

    Energía Solar

    La energía solar es aquella que proviene del
    aprovechamiento directo de la radiación del sol, y de
    la cual se obtiene calor y electricidad. El calor se obtiene
    mediante colectores térmicos, y la electricidad a
    través de paneles fotovoltaicos.

    La energía solar, además de ser
    renovable y no contaminar el Medio
    Ambiente, es una energía muy abundante en
    España. Su utilización contribuye a reducir el
    efecto invernadero producido por las emisiones de CO2 (oxido
    de carbono) a la atmósfera, así como el cambio
    climático provocado por el efecto
    invernadero.

    La potencia
    de la radiación varía según el momento
    del día, las condiciones atmosféricas que la
    amortiguan y la latitud. Se puede asumir que en buenas
    condiciones de irradiación el valor es
    de aproximadamente 1000 W/m² en la superficie terrestre.
    A esta potencia se la conoce como
    irradiación.

    La radiación es aprovechable en sus
    componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La
    radiación directa es la que llega directamente del
    foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La
    difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna
    gracias a los múltiples fenómenos de
    reflexión y refracción solar en la
    atmósfera, en las nubes y el resto de elementos
    atmosféricos y terrestres. La radiación directa
    puede reflejarse y concentrarse para su utilización,
    mientras que no es posible concentrar la luz difusa que
    proviene de todas las direcciones.

    La irradiancia directa normal (o perpendicular a los
    rayos solares) fuera de la atmósfera, recibe el nombre
    de constante solar y tiene un valor medio de 1354 W/m²
    (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de
    1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio de 1308
    W/m².)

    La energía del sol produce calor y hace
    posible que el hombre
    la utilice en forma directa mediante distintos elementos, es
    así como tenemos:

    • Colectores solares: Consiste en el
      aprovechamiento directo del sol, es decir absorben la
      radiación solar transfiriendo su energía
      calorífica al agua, que está almacenada en
      tubos, calentándola. Con el empleo de un conjunto
      de conectores se logra la forma más sencilla de
      generación a partir del sol; estos colectores
      calientan agua para producir vapor que a su vez hace
      girar una turbina y este giro en las turbinas crea el
      mismo funcionamiento que veremos mas adelante en las
      energías eólica.

    • Paneles o Celdas
      Fotovoltaicas:

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    El sol también emite radiaciones
    electromagnéticas, las cuales son aprovechadas por un
    sistema llamado fotovoltaico, el cual transforma estas
    radiaciones en energía eléctrica. Esto es
    debido a que Los paneles fotovoltaicos constan de un conjunto
    de celdas solares y son utilizadas para la producción
    de electricidad, y se perfilan como una adecuada
    solución para el abastecimiento eléctrico en
    las áreas rurales. La electricidad obtenida mediante
    los sistemas fotovoltaicos puede utilizarse en forma directa,
    o bien ser almacenada en baterías para utilizarla
    durante la nocheo cuando el día este
    nubaldo.

    4.1- Rendimiento de la energía
    solar

    Cada sistema tiene diferentes rendimientos. Los
    típicos de una célula fotovoltaica (aislada) de
    silicio policristalino oscilan alrededor del 10%. Para
    células de silicio monocristalino, los
    valores oscilan en el 15%. Los más altos se
    consiguen con los colectores solares térmicos a baja
    temperatura (que puede alcanzar el 70% de
    transferencia de energía solar a
    térmica).

    También la energía solar
    termoeléctrica de baja temperatura, con el sistema de
    nuevo desarrollo, ronda el 50% en sus primeras versiones.
    Tiene la ventaja que puede funcionar 24 horas al día a
    base de agua caliente almacenada durante las horas de
    sol.

    A continuación, el sistema de discos Stirling
    (30-40%). Como ventaja añadida, el calor residual
    puede ser reaprovechado por cogeneración.

    Los paneles solares fotovoltaicos tienen, como hemos
    visto, un rendimiento en torno al 15 % y no producen
    calor que se pueda reaprovechar -aunque hay líneas de
    investigación sobre paneles
    híbridos que permiten generar energía
    eléctrica y térmica simultáneamente. Sin
    embargo, son muy apropiados para instalaciones sencillas en
    azoteas y de autoabastecimiento –proyectos de
    electrificación rural en zonas que no cuentan con red
    eléctrica-, aunque su precio es
    todavía alto. Para incentivar el desarrollo de la
    tecnología con miras a alcanzar la paridad -igualar el
    precio de obtención de la energía solar
    fotovoltaica al de otras fuentes más ecnómicas
    en la actualidad-, existen primas a la producción, que
    garantizan un precio fijo de compra por parte de la red
    eléctrica. En el caso de Alemania,
    Italia o
    España.

    También se estudia obtener energía de la
    fotosíntesis de algas y plantas, con un
    rendimiento del 3%.

    Según el 21º Estudio del World Energy Council,
    para el año 2100 el 70% de la energía consumida
    será de origen solar.

    4.2-Elementos que Forman el Sistema
    Fotovoltaico

    El Sistema fotovoltaico consta de los siguientes
    elementos:

    • Un generador solar, compuesto por un conjunto
    de paneles fotovoltaicos, que captan la radiación
    luminosa procedente del sol y la transforman en corriente
    continua a baja tensión (12 ó 24 V).

    • Un acumulador, que almacena la energía
    producida por el generador y permite disponer de corriente
    eléctrica fuera de las horas de luz o días
    nublados.

    • Un regulador de carga, cuya misión
    es evitar sobrecargas o descargas excesivas al acumulador,
    que le produciría daños irreversibles; y
    asegurar que el sistema trabaje siempre en el punto de
    máxima eficiencia.

    • Y si es necesario un inversor, la cual
    transforma la corriente continua de 12 ó 24 V
    almacenada en el acumulador, en corriente
    alterna de 120 V.

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    4.3- Célula Solar

    Algunas células solares funcionan en base a
    una plaqueta delgada de silicio monocristalino, que ha sido
    tratada para poder
    convertir la luz del sol en corriente eléctrica. El
    silicio se obtiene de la arena ordinaria. Dada la eficiencia
    de la
    célula solar y la duración de su vida
    útil, se calcula que una tonelada de arena puede
    generar la misma cantidad de electricidad que se produce
    quemando más de medio millón de toneladas de
    carbón. (Philippe Ilailly/SPL).

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    La producción de electricidad a partir de
    células fotovoltaicas en 1997 es aún seis veces
    más cara que la obtenida en centrales de
    carbón, pero hace tan sólo una década
    era dieciocho veces más, lo que permite que el
    empleo de
    células fotovoltaicas para producir electricidad en
    lugares alejados de las redes de distribución ya
    compita con las alternativas existentes, como generadores
    eléctricos a partir del petróleo. En los próximos 5
    años se espera reducir el coste del kWh a 12 centavos
    de dólar, a 10 para antes del año 2010 y a 4
    centavos para el 2030. A lo largo de toda la década el
    mercado
    fotovoltaico creció a ritmos anuales superiores al
    40%; entre 1971 y 1996 se han instalado en el mundo 700
    megavatios de células fotovoltaicas.

    La energía solar fotovoltaica, es decir, los
    paneles solares para producción de electricidad tienen
    ahora un peso estadísticamente nulo entre las
    renovables y en el IDAE creen que deberán pasar
    bastantes años para que despegue. Dicen que es muy
    cara porque la tecnología no está
    suficientemente desarrollada para hacerla rentable.
    Greenpeace no está de acuerdo, José Luis
    García Ortega, experto en renovables de esta organización ecologista, asegura que
    "si el billón de pesetas que el Gobierno
    va a donar a las eléctricas se destinara a la solar
    fotovoltaica tendría un presente y futuro asegurado".
    Este grupo
    ecologista mantiene que el futuro de la solar fotovoltaica
    pasa porque el Ejecutivo, además de fijar el precio
    para su trasvase a la red (60 pesetas por kilovatio
    transferido), las exigencias de la reglamentación no
    sean disuasorias sino que la potencien. Las empresas que
    fabrican estos paneles confían en que esta nueva norma
    impulse considerablemente su industria.

    4.4 -Funcionamiento en Gráficos

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    4.5- Clasificación de la tecnología
    solar

    Clasificación por tecnologías y su
    correspondiente uso más general:

    • Energía solar pasiva: Aprovecha el calor
      del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas
      mecánicos.

    • Energía solar térmica: Para
      producir agua caliente de baja temperatura para uso
      sanitario y calefacción.

    • Energía solar fotovoltaica: Para producir
      electricidad mediante placas de semiconductores que se
      excitan con la radiación solar.

    • Energía solar termoeléctrica: Para
      producir electricidad con un ciclo termodinámico
      convencional a partir de un fluido calentado a alta
      temperatura (aceite térmico)

    • Energía solar híbrida: Combina la
      energía solar con la combustión de biomasa,
      combustibles fósiles, Energía eólica
      o cualquier otra energía alternativa.

    • Energía eólico solar: Funciona con
      el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea
      donde están los generadores.

    4.6- Usos de la Energía Solar

    Otros usos de la energía solar y ejemplos
    más prácticos de sus aplicaciones:

    • Huerta solar

    • Central térmica solar, como:

    • la que está en funcionamiento desde el
      año 2007 en Sanlúcar la Mayor (Sevilla), de
      11 MWh de potencia que entregará un total de 24
      GWh al año

    • y la de Llanos de Calahorra, cerca de Guadix, de
      50 MWh de potencia. En proyecto Andasol I y
      II.

    • Potabilización de agua

    • Cocina solar

    • Destilación

    • Evaporación

    • Fotosíntesis

    • Secado

    • Arquitectura sostenible

    • Cubierta Solar

    • Acondicionamiento y ahorro de energía en
      edificaciones

    • Calentamiento de agua

    • Calefacción doméstica

    • Iluminación

    • Refrigeración

    • Aire acondicionado

    • Energía para pequeños
      electrodomésticos

    La
    Energía Hidráulica

    La energía hidráulica se basa en
    aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La
    energía potencial, durante la caída, se
    convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a
    gran velocidad,
    provocando un movimiento de rotación que finalmente,
    se transforma en energía eléctrica por medio de
    los generadores. Es un recurso natural disponible en las
    zonas que presentan suficiente cantidad de agua, y una vez
    utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo
    requiere construir pantanos, presas, canales de
    derivación, y la instalación de grandes
    turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello
    implica la inversión de grandes sumas de dinero,
    por lo que no resulta competitiva en regiones donde el
    carbón o el
    petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las
    consideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez
    estén en funcionamiento centran la atención en esta fuente de
    energía.

    La fuerza del
    agua ha sido utilizada durante mucho tiempo para moler trigo,
    pero fue con la Revolución
    Industrial, y especialmente a partir del siglo XIX,
    cuando comenzó a tener gran importancia con la
    aparición de las ruedas hidráulicas para la
    producción de energía eléctrica. Poco a
    poco la demanda de electricidad fue en aumento. El bajo
    caudal del verano y otoño, unido a los hielos del
    invierno hacían necesaria la construcción de
    grandes presas de contención, por lo que las ruedas
    hidráulicas fueron sustituidas por máquinas de vapor con en cuanto se pudo
    disponer de carbón.

    La primera central hidroeléctrica moderna se
    construyó en 1880 en Northumberland, Gran
    Bretaña. El
    renacimiento de la energía hidráulica se
    produjo por el desarrollo del generador eléctrico,
    seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica
    y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios
    del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas
    generaban ya una parte importante de la producción
    total de electricidad.

    Monografias.com

    Toma para el canal de riego en
    Alloz

    A principios de la década de los noventa, las
    primeras potencias productoras de energía
    hidroeléctrica eran Canadá y Estados Unidos.
    Canadá obtiene un 60% de su electricidad de centrales
    hidráulicas. En todo el mundo, este tipo de
    energía representa aproximadamente la cuarta parte de
    la producción total de electricidad, y su importancia
    sigue en aumento. Los países en los que constituye
    fuente de electricidad más importante son Noruega
    (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%).
    La central de Itaipú, en el río Paraná,
    está situada entre Brasil y Paraguay; se
    inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora
    del mundo. Como referencia, la presa Grand Coulee, en
    Estados
    Unidos, genera unos 6500 Mw y es una de las más
    grandes.

    En algunos países se han instalado centrales
    pequeñas, con capacidad para generar entre un
    kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por
    ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente
    de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo
    están utilizando este sistema con buenos resultados.
    En Euskadi, debido a que los ríos son de curso corto y
    no conducen caudales importantes, existen bastantes
    minicentrales hidráulicas. En el resto de
    España hay problemas de escasez de
    agua y se han construido presas para riego. Posteriormente
    han sido aprovechadas para generar energía, y
    actualmente tenemos una fracción importante de
    energía hidroeléctrica instalada.

    Monografias.com

    Presa de bóveda de
    Alloz

    5.1 Origen

    El origen de la energía hidráulica
    está en el ciclo hidrológico de las lluvias y
    por tanto, en la evaporación solar y la
    climatología que remontan grandes cantidades de agua a
    zonas elevadas de los continentes alimentando los
    ríos. Este proceso
    está originado, de manera primaria, por la
    radiación solar que recibe la Tierra.

    Estas características hacen que sea
    significativa en regiones donde existe una combinación
    adecuada de lluvias, desniveles geológicos y
    orografía favorable para la construcción de
    represas. Es debida a la energía potencial contenida
    en las masas de agua que transportan los ríos,
    provenientes de la lluvia y del deshielo. Puede ser utilizada
    para producir energía eléctrica mediante un
    salto de agua, como se hace en las centrales
    hidroeléctricas.

    5.1.1 –Evolución
    Histórica

    Los antiguos romanos y griegos aprovechaban ya la
    energía del agua; utilizaban ruedas hidráulicas
    para moler trigo. Sin embargo, la posibilidad de emplear
    esclavos y animales de carga retrasó su
    aplicación generalizada hasta el siglo XII.

    Durante la edad
    media, las grandes ruedas hidráulicas de madera
    desarrollaban una potencia máxima de cincuenta
    caballos. La energía hidroeléctrica debe su
    mayor desarrollo al ingeniero civil británico John
    Smeaton, que construyó por vez primera grandes ruedas
    hidráulicas de hierro colado.

    Monografias.com

    Antigua rueda
    hidráulica

    La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante
    la Revolución Industrial. Impulsó
    las industrias
    textil y del cuero y
    los talleres de construcción de máquinas a
    principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor
    ya estaban perfeccionadas, el carbón era escaso y la
    madera poco satisfactoria como combustible. La energía
    hidráulica ayudó al crecimiento de las nuevas
    ciudades industriales que se crearon en Europa y América hasta la construcción de
    canales a mediados del siglo XIX, que proporcionaron
    carbón a bajo precio.

    Las presas y los canales eran necesarios para la
    instalación de ruedas hidráulicas sucesivas
    cuando el desnivel era mayor de cinco metros. La
    construcción de grandes presas de contención
    todavía no era posible; el bajo caudal de agua durante
    el verano y el otoño, unido a las heladas en invierno,
    obligaron a sustituir las ruedas hidráulicas por
    máquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de
    carbón.

    La primera central hidroeléctrica se
    construyó en 1880 en Northumberland, Gran
    Bretaña. El renacimiento de la energía
    hidráulica se produjo por el desarrollo del generador
    eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina
    hidráulica y debido al aumento de la demanda de
    electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales
    hidroeléctricas generaban ya una parte importante de
    la producción total de electricidad. La
    tecnología de las principales instalaciones se ha
    mantenido igual durante el siglo XX.

    A principios de la década de los noventa, las
    primeras potencias productoras de hidroelectricidad eran
    Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60%
    de su electricidad de centrales hidráulicas. En todo
    el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la
    cuarta parte de la producción total de electricidad, y
    su importancia sigue en aumento. Los países en los que
    constituye fuente de electricidad más importante son
    Noruega (99%), República Democrática del Congo
    (97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú, en el
    río Paraná, está situada entre Brasil y
    Paraguay; se inauguró en 1982 y tiene la mayor
    capacidad generadora del mundo. Como referencia, la presa
    Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6.500 MW y es
    una de las más grandes.

    En algunos países se han instalado centrales
    pequeñas, con capacidad para generar entre un
    kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por
    ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente
    de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo
    están utilizando este sistema con buenos
    resultados.

    Desarrollo de la energía
    hidroeléctrica

    La primera central hidroeléctrica se
    construyó en 1880 en Northumberland, Gran
    Bretaña. El renacimiento de la energía
    hidráulica se produjo por el desarrollo del generador
    eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina
    hidráulica y debido al aumento de la demanda de
    electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales
    hidroeléctricas generaban ya una parte importante de
    la producción total de electricidad.

    La tecnología de las principales
    instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX. Las
    centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por
    una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener
    casi constante. El agua se transporta por unos conductos o
    tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el
    flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El
    agua que entra en la turbina sale por los canales de
    descarga. Los generadores están situados justo encima
    de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del
    caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para
    caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turninas
    Pelton para grandes saltos y pequeños
    caudales.

    Además de las centrales situadas en presas de
    contención, que dependen del embalse de grandes
    cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en
    la caída natural del agua, cuando el caudal es
    uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente. Una
    de ellas es la de las Cataratas del Niágara, situada
    en la frontera
    entre Estados Unidos y Canadá.

    A principios de la década de los noventa, las
    primeras potencias productoras de hidroelectricidad eran
    Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60%
    de su electricidad de centrales hidráulicas. En todo
    el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la
    cuarta parte de la producción total de electricidad, y
    su importancia sigue en aumento. Los países en los que
    constituye fuente de electricidad más importante son
    Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%). La central de
    Itaipú, en el río Paraná, está
    situada entre Brasil y Paraguay; se inauguró en 1982 y
    tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Como
    referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera
    unos 6.500 Mw y es una de las más grandes.

    En algunos países se han instalado centrales
    pequeñas, con capacidad para generar entre un
    kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por
    ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente
    de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo
    están utilizando este sistema con buenos
    resultados.

    La energía hoy

    Desde hace años, el desarrollo de nuestra
    sociedad
    se basa en la utilización de la energía, un
    amplio abanico de actividades productivas y recreativas. En
    un esquema simple sus aplicaciones se pueden dividir en dos
    grupos:

    • Combustibles de uso directo, empleados
      básicamente para la calefacción
      doméstica y de edificios de servicios, en
      diferentes procesos y equipos industriales y en
      automoción. Provienen en gran medida del
      petróleo, pero también del carbón y
      el gas natural. Suponen dos tercios del consumo de
      energía primaria en un país industrializado
      medio.

    • Electricidad, que se emplea en
      iluminación y en accionamiento de equipos;
      electrodomésticos y maquinaria industrial, hornos
      y otros procesos industriales. Proviene de diferentes
      fuentes: carbón y otros combustibles
      fósiles, energía hidráulica y
      nuclear. Representa un tercio de la energía
      primaria que utiliza un país industrializado
      medio.

    En ambos casos, la energía se recibe desde
    empresas de medio y gran tamaño a través de
    redes de transportes y distribución complejas que
    suponen unas inversiones de fuerte magnitud. En la vuelta a
    las energías renovables, éstas se utilizan en
    gran medida para la producción de electricidad, pero
    también se obtienen de ellas combustibles de uso
    doméstico e industrial, así como
    biocombustibles líquidos para
    automoción.

    La inserción de las renovables en el esquema
    energético se hace a través de las redes ya
    existentes de suministro eléctrico o de combustibles
    de uso directo, aunque también se plantea el uso de
    estas energías para satisfacer las demandas de
    comunidades aisladas de las redes de distribución
    energética convencionales.

    5.2- Central Hidroeléctrica

    Una central hidroeléctrica es aquella que utiliza
    energía hidráulica para la generación de
    energía eléctrica. Son el resultado actual de
    le evolución de los antiguos molinos que aprovechaban
    la corriente de los ríos para mover una rueda.

    En general 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 o varias turbinas hidráulicas las
    cuales trasmiten la energia a
    un alternador en cual la convierte en energía
    eléctrica.

    Las dos características principales de una central
    hidroeléctrica, desde el punto de vista de su
    capacidad de generación de electricidad son:

  • La potencia, que es 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 la turbina y del
    generador.
  • 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 mayor es la Presa de las
    Tres Gargantas, en China, con una potencia de 22.500 MW), la
    Itaipú que tiene 20 turbinas de 700 MW cada una. Cada
    turbina suele tener unas 20 pulgadas de longitud con un
    perímetro de 40 cm.

    5.2.1- Tipos de Centrales
    Hidroeléctricas

    Por la Presión ejercida por el
    agua

    Centrales de baja presión: Son
    centrales hidroeléctricas situadas en corrientes de
    agua con desniveles de caída de 10 metros o superiores
    y se construyen intercalándolas en los cursos de los
    ríos o de los canales. Por razones de índole
    económica y ecológica el agua se utiliza en su
    curso natural, siendo embalsada mediante presas. Estas
    centrales hidroeléctricas pequeñas tienen la
    desventaja de proporcionar una corriente eléctrica
    fluctuante, puesto que las variaciones estacionales de las
    precipitaciones pueden hacer variar el flujo de agua, y por
    tanto la cantidad de agua disponible.

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    Centrales de mediana o alta presión:
    Son centrales hidroeléctricas de acumulación o
    de bombeo (desniveles hasta 100 m.). Estas centrales disponen
    de zonas de embalse en forma de embalses de gran
    tamaño o zonas enteras de ríos en las que el
    agua se acumula durante períodos cortos
    (acumulación diaria) o más prolongados
    (acumulación anual). Las centrales
    hidroeléctricas de acumulación se construyen
    casi siempre en presas de valles, y aprovechan el agua de
    cursos naturales renovables. Las centrales
    hidroeléctricas de bombeo, por el contrario, son
    centrales que en las épocas de superproducción
    de energía eléctrica bombean el agua hasta un
    nivel más elevado para volver a transformar la
    energía potencial generada, en energía
    eléctrica en horas de pico de carga. Por esta
    razón, las centrales hidroeléctricas de bombeo
    no pueden clasificarse en la categoría de plantas que
    aprovechan energías renovables.

    Según su concepción
    arquitectónica

    • Centrales al aire libre, al pie
      de la presa, o relativamente alejadas de esta, y
      conectadas por medio de una tubería en
      presión.

    • Centrales en caverna,
      generalmente conectadas al embalse por medio de
      túneles, tuberías en presión, o por
      la combinación de ambas.

    Según su régimen de
    flujo

    • Centrales a filo de agua. También
      denominadas centrales de agua fluyente o de
      pasada
      , utilizan parte del flujo de un río
      para generar energía eléctrica. Operan en
      forma continua porque no tienen capacidad para almacenar
      agua, no disponen de embalse. Turbinan el agua disponible
      en el momento, limitadamente a la capacidad instalada. En
      estos casos las turbinas pueden ser de eje vertical,
      cuando el río tiene una pendiente fuerte u
      horizontal cuando la pendiente del río es
      baja.

    • Centrales de embalse. Es el tipo
      más frecuente de central hidroeléctrica.
      Utilizan un embalse para reservar agua e ir graduando el
      agua que pasa por la turbina. Es posible generar
      energía durante todo el año si se dispone
      de reservas suficientes. Requieren una inversión
      mayor.

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    • Centrales de acumulación por
      bombeo
      Se trata de un tipo de central que solo genera
      energía en horas punta y la consume en
      horas valle (noches y fines de semana), mediante
      un grupo electromecánico de bombeo y
      generación. Justifican su existencia para hacer
      frente a variaciones de demanda energética en
      horas determinadas. Distinguimos tres tipos; centrales
      puras de acumulación, centrales mixtas de
      acumulación y centrales de acumulación por
      bombeo diferencial.

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    Otros tipos de centrales
    hidroeléctricas

    • Centrales mareomotrices.Utilizan el flujo
      y reflujo de las mareas. Pueden ser ventajosas en zonas
      costeras donde la amplitud de la marea es amplia, y las
      condiciones morfológicas de la costa permiten la
      construcción de una presa que corta la entrada y
      salida de la marea en una bahía. Se genera
      energía tanto en el momento del llenado como en el
      momento del vaciado de la bahía.

    • Centrales mareomotrices
      sumergidas
      .Utilizan la energía de las
      corrientes submarinas. En 2002, en Gran Bretaña se
      implementó la primera de estas centrales a nivel
      experimental.

    • Centrales que aprovechan el movimiento de las
      olas
      . Este tipo de central es objeto de
      investigación desde la década de los 80. A
      inicios de agosto de 1995, el "Ocean Swell Powered
      Renewable Energy (OSPREY)" construyó la primera
      central que utiliza la energía de las olas en el
      norte de Escocia. La potencia de esta central es de 2 MW.
      Lamentablemente fue destruida un mes más tarde por
      un temporal.

    Los tipos de turbinas qué hay son Francis,
    Turgo, Kaplan y Pelton. Para la transformación de la
    energía mecánica en energía
    eléctrica.

    5.3- Aspectos Generales de una
    Hidroeléctrica

    El emplazamiento

    Dado que, normalmente, el caudal de los ríos
    no asegura una aportación regular de agua, la
    construcción de una central hidroeléctrica
    requiere del embalse previo del agua , en una presa. Se forma
    así un lago artificial en el que puede generarse un
    salto a partir del cual se libera la energía potencial
    de la masa de agua, que se transforma posteriormente en
    energía eléctrica.

    El emplazamiento de una central
    hidroeléctrica viene condicionada lugar, por las
    peculiaridades orográficas del terreno. No obstante,
    existen dos modelos
    básicos: el aprovechamiento por derivación de
    las aguas y el aprovechamiento acumulación.

    Aprovechamiento por
    derivación

    En este primer caso, las aguas del río se
    desvían mediante la construcción de una
    pequeña presa hacia un canal que las conduce hasta un
    depósito, la cámara de carga procurando que la
    pérdida de nivel sea mínima.

    Aprovechamiento por
    acumulación

    En las centrales de aprovechamiento por
    acumulación se construye una presa a altura
    determinada, en un tramo del río que presenta un
    desnivel apreciable. De esta manera, el nivel del agua se
    sitúa en un punto cercano al extremo superior de la
    presa. Para aprovechar el volumen de
    embalse de ¡a cota superior, a medía altura se
    emplaza la toma de aguas; en la base inferior se sitúa
    el sistema de turbina-alternador

    5.4- Funcionamiento de una central
    hidroeléctrica: componentes principales

    La presa

    Se trata de un elemento esencial en los
    aprovechamientos hidráulicos. Existen dos grandes
    tipos de presas, las de gravedad y las de bóveda. En
    el primer caso, el propio peso del muro de la presa sirve
    para contener el agua. En las presas de bóveda, Li
    contención de las aguas se consigue mediante el empuje
    que ejercen los dos extremos del arco formado por la presa
    sobre las paredes laterales de la roca.

    Aliviaderos

    En la pared principal de la presa existen puntos
    donde parte del agua retenida se ¡ibera sin necesidad
    de que pase previamente por la sala de máquinas, donde
    se localiza el sistema de turbina-alternador Los aliviaderos
    entran en funcionamiento cuando se producen grandes avenidas
    en el río o para asegurar las necesidades del
    riego.

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    La salida del agua por los aliviaderos se regula
    gracias a la presencia de grandes puertas metálicas.
    La energía de caída del agua ha de ser disipada
    para evitar cause daños en su caída a los
    terrenos emplazados aguas abajo de la presa. La
    instalación de cuencos de amortiguación permite
    guiar la corriente.

    Tomas de agua

    Se sitúan en la pared anterior de la presa,
    la que da al embalse. Desde las agua parten diversas
    conducciones que se dirigen hacia las turbinas. Unas
    compuertas permite regular el volumen de agua que llega a la
    sala de máquinas otra parte, la existencia de rejillas
    metálicas impide el acceso de elementos tales como
    troncos o ramas, que podrían dañar la
    maquinaria. Desde la toma de agua pasa a una tubería
    forzada que atraviesa el cuerpo de la presa y con hacia las
    máquinas de la central. En el interior de la
    tubería, el agua transforma la energía
    potencial en cinética, es decir, adquiere
    velocidad.

    La sala de máquinas: turbina y
    alternador

    La turbina y el alternador son los mecanismos
    esenciales de la central hidroelélectrica. Cuando el
    agua llega a las máquinas, actúa sobre los
    alabes de la turbinas,—girar el rodete y perdiendo
    energía. El rodete de la turbina permanece unido al
    rotor del alternador, que, al girar con los polos excitados
    por una corriente induce una corriente alterna en las bobinas
    del estator del alternador. Cuando ha cedido su
    energía, es restituida nuevamente al río, aguas
    abajo de la instalación. Unido al eje de la turbina y
    el alternador gira un generador de corriente empleado para
    excitar los polos del rotor del alternador. De esta manera,
    en los terminales del estator aparece una corriente alterna
    de media tensión y alta intensidad. Mediante un
    transformador esta corriente altera sus propiedades y pasa a
    ser alta tensión y baja intensidad. Se encuentra ya
    disponible para ser transportada mediante líneas de
    alta tensión hacia los centro de distribución y
    consumo

    5.5- Turbina hidráulica

    Una turbina hidráulica es una
    turbomáquina motora hidráulica, que aprovecha
    la energía de un fluido que pasa a través de
    ella para producir un movimiento de rotación que,
    transferido mediante un eje, mueve directamente una
    máquina o bien un generador que transforma la
    energía mecánica en eléctrica,
    así son el órgano fundamental de una Central
    hidroeléctrica.

    Clasificación.

    Por ser turbomáquinas siguen la misma
    clasificación de estas, y pertenecen, obviamente, al
    subgrupo de las turbomáquinas hidráulicas y al
    subgrupo de las turbomáquinas motoras. En el
    lenguaje común de las turbinas hidráulicas
    se suele hablar en función de las siguientes
    clasificaciones:

    De acuerdo al cambio de presión
    en el rodete o al grado de reacción

    • Turbinas de acción: Son aquellas
      en las que el fluido de trabajo no sufre un
      cambio de presión importante en su paso a
      través de rodete.

    • Turbinas de reacción: Son aquellas
      en las que el fluido de trabajo si sufre un
      cambio de presión importante en su paso a
      través de rodete.

    Para clasificar a una turbina dentro de esta
    categoría se requiere calcular el grado de
    reacción de la misma. Las turbinas de acción aprovechan únicamente la
    velocidad del flujo de agua, mientras que las de
    reacción aprovechan además la pérdida de
    presión que se produce en su interior.

    De acuerdo al diseño del
    rodete

    Esta clasificación es la más
    determinista, ya que entre las distintas de cada género
    las diferencias sólo pueden ser de tamaño,
    ángulo de los àlabes o cangilones, o de otras
    partes de la turbomáquina distintas al rodete. Los
    tipos más importantes son:

    • Turbina Kaplan: son turbinas axiales, que
      tienen la particularidad de poder variar el ángulo
      de sus palas durante su funcionamiento. Están
      diseñadas para trabajar con saltos de agua
      pequeños y con grandes caudales.(Turbina de
      reacción)

    • Turbina Hélice: son exactamente
      iguales a las turbinas kaplan, pero a diferencia de
      estas, no son capaces de variar el ángulo de sus
      palas.

    • Turbina Pelton: Son turbinas de flujo
      transversal, y de admisión
      parcial. Son resultado directo de la
      evolución de los antiguos molinos de agua, y en
      vez de contar con álabes o palas si dice que tiene
      cucharas. Están diseñadas para
      trabajar con saltos de agua muy grandes, pero con
      caudales pequeños.(Turbina de
      acción)

    • Turbina Francis: Son turbinas de flujo
      mixto y de reacción. Existen alguno diseños
      complejos que son capaces de variar el ángulo de
      sus álabes durante su funcionamiento. Están
      diseñadas para trabajar con saltos de agua medios
      y caudales medios.

    5.6- Centrales  Minihidraulicas

    Monografias.com

    Minihidraulica

    Las centrales hidroeléctricas con potencia
    inferior a 10 MW se denominan centrales
    minihidráulicas. La energía
    minihidráulica sí se considera, sin embargo,
    como una energía renovable ya que los sistemas de
    distribución y gestión empleados son diferentes
    a los de las centrales de elevada potencia y su impacto
    ambiental es mucho más reducido. Para la
    obtención de energía minihidráulica no
    siempre es necesario incluir una presa en la
    instalación y si esta existe no debe superar los 15
    metros de altura.

    A principios del siglo XX se construyeron numerosas
    centrales minihidráulicas para abastecer a
    pequeños municipios o industrias, aunque en el
    último cuarto de siglo éstas se sustituyeron
    por otras centrales de mayor tamaño y con mayor poder
    de distribución. Actualmente se está intentando
    volver a poner en marcha antiguas instalaciones,
    además de implantar otras nuevas, ya que están
    demostradas las ventajas de carácter medioambiental de este tipo de
    instalaciones.

    Las instalaciones minihidráulicas contribuyen
    a la diversificación de las fuentes, permiten el
    acercamiento al usuario, convirtiendo la energía en un
    recurso gestionado de manera local, y dan servicio a
    zonas aisladas, como en el caso de las microcentrales, de
    escaso impacto ambiental y múltiples posibilidades de
    localización.

    La tecnología empleada en todos estos
    procesos
    es ya una tecnología madura debido a su larga
    trayectoria por lo que a nivel técnico no se esperan
    novedades importantes, lo que aporta seguridad
    y conocimiento en su aplicación. Nuestro
    país cuenta con un gran número de empresas que
    disponen a tecnología moderna que ofrece en el mercado
    una amplia gama de bienes de
    equipo de alta calidad y
    prestaciones, que van incorporando los
    últimos avances
    tecnológicos para incrementar los rendimientos,
    disminuir los costes y el impacto ambiental.

    Funcionamiento y clasificación de las
    centrales minihidráulicas

    La energía hidráulica se obtiene a
    partir de la energía cinética y potencial
    generada por una corriente de agua al salvar el desnivel
    existente entre dos puntos. Esta energía se transforma
    en energía eléctrica por medio de turbinas que
    se mueven debido a la masa de agua que pasa por su interior.
    Las turbinas transmiten la potencia mecánica de su
    rotación mediante un eje a un generador de
    electricidad o alternador.

    La potencia de una instalación se determina
    mediante el producto
    del caudal de agua por el salto o desnivel que salva el
    curso. Las centrales minihidráulicas se localizan
    normalmente en lugares de caudales moderados y saltos
    pequeños.

    Los tipos de centrales minihidráulicas se
    pueden definir en base a criterios de funcionamiento o de
    potencia.

    Según la forma en la que se recibe y se
    produce la acumulación del agua se pueden clasificar
    en:

    Centrales de agua fluente: Son centrales que
    no disponen de ningún tipo de regulación por lo
    que el caudal varía en función del
    régimen hidrológico anual.

    Centrales de flujo regulado: Son aquellas en
    las que se puede regular el agua a través de un
    depósito de regulación diario, semanal o
    mensual. Se destinan a usos hidroeléctricos o a otros
    fines (riego o abastecimiento) estando localizadas aguas
    abajo de los embalses.

    Graduándolas según la potencia
    producida se pueden distinguir los siguientes tipos de
    centrales:

    Pico centrales: Potencia < 5 kW

    Micro centrales: Potencia< 100
    kW

    Mini centrales: Potencia< 1.000
    kW

    Pequeñas centrales: Potencia<
    10.000 kW

    Para proceder a la Instalación de una central
    minihidráulica se tienen que seguir una serie de
    pautas que determinarán su viabilidad. A
    continuación pasamos a enumerarlas:

    • Elección del lugar basándose en la
      disponibilidad del territorio y la accesibilidad al
      mismo, teniendo en cuenta que la accesibilidad es
      inversamente proporcional al impacto
      ambiental.

    • Determinación del caudal de agua
      (litros/s) y el salto disponible (m) para poder
      determinar el cálculo de la potencia
      teórica de la que vamos a disponer, en todo caso
      menor de 10 MW.

    • Tramitación de autorizaciones y permisos
      necesarios.

    • Estudio de viabilidad económica de la
      instalación.

    • Construcción e
      implementación.

    • Gestión y mantenimiento efectivo,
      protegiendo las calidades ambientales del sistema
      fluvial.

    Aplicaciones de la energía
    minihidráulica

    Los sistemas minihidráulicos pueden aplicarse
    en todos aquellos lugares donde exista un curso de agua y un
    cierto desnivel. Los sistemas de potencia más reducida
    son los de implantación más sencilla, y con
    menor impacto ambiental, y sirven principalmente para
    abastecer a zonas aisladas donde existen dificultades para
    acceder a la red eléctrica general.

    Se pueden distinguir dos tipos de sistemas
    según su relación con la red
    eléctrica:

    Sistemas aislados: Son sistemas no conectados
    a la red eléctrica general siendo habitualmente
    picocentrales para autoabastecimiento con consumo
    reducido.

    Sistemas conectados:Son sistemas conectados a
    la red eléctrica general con potencia al menos de
    microcentral en los que se cede la energía sobrante
    del autoconsumo a la red.

    5.7- Ventajas Y Desventajas de la Energía
    Hidráulica

    Ventajas

    La energía hidroeléctrica en general,
    y su uso en particular, presenta ciertas ventajas sobre otras
    fuentes de energía, como son :

    • Disponibilidad: Es un recurso inagotable,
      en tanto en cuanto el ciclo del agua perdure.
                     

    • "No contamina" (en la proporción
      que lo hacen el petróleo, carbón, etc.):
      Nos referimos a que no emite gases "invernadero" ni
      provoca lluvia ácida, es decir, no contamina la
      atmósfera, por lo que no hay que emplear costosos
      métodos que limpien las emisiones de gases.
       

    • Produce trabajo a la temperatura
      ambiente:
      No hay que emplear sistemas de
      refrigeración o calderas, que consumen
      energía y, en muchos casos, contaminan, por lo que
      es más rentable en este aspecto.

    • Almacenamiento de agua para regadíos

    • Permite realizar actividades de recreo (remo,
      bañarse, etc)

    • Evita inundaciones por regular el
      caudal

    Desventajas

    Sin embargo, también tiene una serie de
    inconvenientes :

    • Las presas: obstáculos
      insalvables
      . Salmones y otras especies que tienen que
      remontar los ríos para desovar se encuentran con
      murallas que no pueden traspasar.

    • "Contaminación" del agua. El agua
      embalsada no tiene las condiciones de salinidad, gases
      disueltos, temperatura, nutrientes, y demás
      propiedades del agua que fluye por el
      río.

    • Privación de sedimentos al curso
      bajo.
      Los sedimentos se acumulan en el embalse
      empobreciéndose de nutrientes el resto de
      río hasta la desembocadura.

    5.8- Centrales Hidroeléctricas en el Mundo
    (Graficas)

    Algunos datos
    comparativos sobre disponibilidad, producción y
    consumo de energía hidroeléctrica:

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    Monografias.com

    Monografias.com

    Energía
    Mareomotriz

    Las mareas son oscilaciones periódicas del
    nivel del mar. Es difícil darse cuenta de este
    fenómeno lejos de las costas, pero cerca de
    éstas se materializan, se hacen patentes por los
    vastos espacios que periódicamente el mar deja al
    descubierto y cubre de nuevo.

    La energía mareomotriz se debe a las fuerzas de
    atracción gravitatoria entre la Luna, la Tierra y el
    Sol. La energía mareomotriz es la que resulta de
    aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura en
    media de los mares según la posición relativa
    de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción
    gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas
    de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede
    aprovecharse interponiendo partes móviles al
    movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto
    con mecanismos de canalización y depósito, para
    obtener movimiento en un eje.

    Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar
    el sistema para la generación de electricidad,
    transformando así la energía mareomotriz en
    energía eléctrica, una forma energética
    más útil y aprovechable. Es un tipo de
    energía renovable limpia.

    La energía mareomotriz tiene la cualidad de ser
    renovable, en tanto que la fuente de energía primaria
    no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en
    la transformación energética no se producen
    subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o
    sólidos. Sin embargo, la relación entre la
    cantidad de energía que se puede obtener con los
    medios actuales y el coste económico y ambiental de
    instalar los dispositivos para su proceso han impedido una
    proliferación notable de este tipo de
    energía.

    La energía estimada que se disipa por las
    mareas es del orden de 22000 TWh. De esta energía se
    considera recuperable una cantidad que ronda los 200
    TWh.

    El obstáculo principal para la
    explotación de esta fuente es el económico. Los
    costes de inversión tienden a ser altos con respecto
    al rendimiento, debido a las bajas y variadas cargas
    hidráulicas disponibles. Estas bajas cargas exigen la
    utilización de grandes equipos para manejar las
    enormes cantidades de agua puestas en movimiento. Por ello,
    esta fuente de energía es sólo aprovechable en
    caso de mareas altas y en lugares en los que el cierre no
    suponga construcciones demasiado costosas.

    La limitación para la construcción de
    estas centrales, no solamente se centra en el mayor coste de
    la energía producida, si no, en el impacto ambiental
    que generan.

    6.1- Historia

    Belidor, profesor
    en la escuela de
    Artillería de La Fère (Francia),
    fue el primero que estudió el problema del
    aprovechamiento de la energía cinética de las
    mareas, y previó un sistema que permitía un
    funcionamiento continuo de dicha energía, empleando
    para ello dos cuencas o receptáculos
    conjugados.

    La utilización de las mareas como fuente de
    energía montaba varios siglos. Los ribereños de
    los ríos costeros ya habían observado
    corrientes que hacían girar las ruedas de sus molinos,
    que eran construidos a lo largo de las orillas de algunos
    ríos del oeste de Francia y otros países en los
    cuales las mareas vivas son de cierta intensidad. Aún
    pueden verse algunos de estos molinos en las costas normandas
    y bretonas francesas. Los progresos de la técnica
    provocaron el abandono de máquinas tan sencillas de
    rendimiento, hoy escaso.

    Las ideas de Belidor fueron recogidas por otros ingenieros
    franceses que proyectaron una mareomotriz en el estuario de
    Avranches, al norte y a 25 Km. De Brest basándose en
    construir un fuerte dique que cerrase el estuario y utilizar
    la energía de caída de la marea media,
    calculando las turbinas para aprovechar una caída
    comprendida entre 0,5 y 5,6 metros. Los estudios para este
    proyecto
    estaban listos a fines de 1923, pero el proyecto fue
    abandonado.

    Otros proyectos se estudiaron en los Estados Unidos para
    aprovechar la energía de las mareas en las
    bahías de Fundy y otras menores que se abren en ella,
    en las cuales las mareas ofrecen desniveles de hasta 16,6
    metros. En la Cobscook se construyo una mareomotriz de
    rendimiento medio, lo cual duró durante pocos
    años, pues su rendimiento resultaba mas caro que las
    centrales termoeléctricas continentales.

    Las teorías expuestas por Belidor en su
    Tratado de Arquitectura
    hidráulica (1927) quedaron en el aire; pero la idea de
    aprovechar la enorme energía de las mareas no fue
    jamás abandonada del todo; solo cuando la
    técnica avanzo lo suficiente, surgió un grupo
    de ingenieros que acometió el proyecto de resolver
    definitivamente el problema.

    La primera tentativa seria para el aprovechamiento de la
    energía de las mareas se realiza actualmente en
    Francia, precisamente en el estuario de Rance, en las costas
    de Bretaña. Solo abarca 2.000 ha , pero reúne
    magnificas condiciones para el fin que se busca; el nivel
    entre las mareas alta y baja alcanza un máximo de 13,5
    metros, una de las mayores del mundo. El volumen de agua que
    entrara en la instalación por segundo se calcula que
    en 20.000 m3. , cantidad muy superior a la que arroja al mar
    por segundo el Rin. Su coste será de miles de millones
    de francos; pero se calcula que rendirá anualmente mas
    de 800 millones de kv/h. Un poderoso dique artificial que
    cierra la entrada del estuario; una esclusa mantiene la
    comunicación de éste con el mar y asegura
    la navegación en su interior.

    Todos los elementos de la estación mareomotriz
    &ndash; generadores eléctricos, máquinas
    auxiliares, las turbinas, los talleres de reparación,
    salas y habitaciones para el personal
    director y obreros-, todo está contenido, encerrado
    entre los muros del poderoso dique que cierra la entrada del
    estuario. Una ancha pista de cemento
    que corre a lo largo de todo él.

    La mayor central mareomotriz se encuentra en el
    estuario del Rance (Francia). Los primeros molinos de marea
    aparecieron en Francia, en las costas bretonas, a partir del
    siglo XII. El molino se instalaba en el centro de un dique
    que cerraba una ensenada. Se creaba así un embalse que
    se llenaba durante el flujo a través de unas
    compuertas, y que se vaciaba en el reflujo, durante el cual,
    la salida del agua accionaba la rueda de paletas. La
    energía sólo se obtenía una vez por
    marea. Si se ha tardado tanto tiempo en pasar de los sistemas
    rudimentarios a los que hoy en día conocemos, es
    porque, la construcción de una central mareomotriz
    plantea problemas importantes, requiriendo sistemas
    tecnológicos avanzados.

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      También Gran
    Bretaña proyectó construir una central mareo
    motriz, en el estuario de del río Severn, pero este
    proyecto un obtuvo un gran rechazo social por el impacto al
    ecosistema.

    6.2- Funcionamiento

    Este movimiento de ascenso y descenso de las aguas
    del mar se produce por las acciones
    atractivas del Sol y de la Luna. La subida de las aguas se
    denomina flujo, y el descenso reflujo, éste más
    breve en tiempo que el primero.. Los momentos de
    máxima elevación del flujo se denomina pleamar
    y el de máximo reflujo bajamar.

    La amplitud de mareas no es la misma en todos los
    lugares; nula en algunos mares interiores, como en el Mar
    Negro, entre Rusia y
    Turquía; de escaso
    valor en el Mediterráneo, en el que solo alcanza
    entre 20 y 40 centímetros, es igual débil en el
    océano Pacífico. Por el contrario, alcanza
    valor notable en determinadas zonas del océano
    Atlántico, en el cual se registran las mareas
    mayores.

    Pero aún la supera la marea en determinados
    lugares, tales como en las bahías de Fundy y
    Frobisher, en Canadá (13,6 metros), y en algunos
    rincones de las costas europeas de la Gran Bretaña, en
    el estuario del Servern (13,6 metros), y de Francia en las
    bahías de Mont-Saint-Michel (12,7 metros) y el
    estuario de Rance (13 metros).

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    El agua podría ser atrapados o retenidos
    dentro de estructuras hechas especialmente durante la
    marea alta. Un embalse de agua de contención llama una
    laguna de mareas se construye. La laguna se llena con el agua
    como la marea llega hasta el depósito.

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