Conocimiento de las fuentes de energía renovable así como su potencial uso para disminuir la dependencia del petróleo extranjero (página 4)

Como la marea turnos de mayor a menor, existe una
diferencia de presión
entre el agua en la
mayor estructura de
contención y que en la fuente de agua abierta.
Esto forma una cabeza de presión (también conocida
como la presión hidrostática) en la estructura de
contención. La diferencia en los niveles de agua entre la
fuente de agua abierta y de los contenidos de agua tendrá
como resultado que la energía potencial que podría
ser utilizado cuando el agua está contenida en libertad.

Cuando el cuerpo natural de agua (agua fuera de la
contención) alcanza un nivel muy bajo debido a la marea
baja, el agua en el embalse es liberada usando especialmente los
puntos de venta que suelen
ser equipados con turbinas. La fuerza del
agua que apresurarse girar las turbinas que, a su vez,
generadores de energía que producen electricidad.

Potencial de energía aumenta a medida que aumenta
la altura. Más energía se almacena de un objeto, ya
que va más y más alto. Este potencial de
energía podría ser puesto en libertad y luego
convertida en electricidad mediante el uso adecuado de los
dispositivos y la tecnología moderna.
La energía mareomotriz sería más eficaz y
económica para producir, por lo tanto, si los niveles de
agua entre las mareas son importantes.

6.2.1- Funcionamiento grafico

6.3-Limitaciones de la energía
mareomotriz

La energía mareomotriz sólo puede
aprovecharse en lugares con importantes cambios en el nivel del
agua. La conversión de la energía potencial que las
mareas celebrará muestra que las
cifras son más o menos el 80%. Esto significa que el 20%
del total de energía potencial es por lo general pierde y
sólo el 80% de energía potencial es
típicamente utilizado para la generación de
electricidad.

6.4- Ventajas y desventajas de la energía
mareomotriz

Ventajas:

– Auto renovable. – No contaminante. –
Silenciosa. – Bajo costo de materia prima.
– No concentra población. – Disponible en cualquier
clima y
época del año.

Desventajas:

– Impacto visual y estructural sobre el
paisaje costero. – Localización puntual. – Dependiente de
la amplitud de mareas. – Traslado de energía muy costoso.
– Efecto negativo sobre la flora y la fauna. –
Limitada.

6.5- Energía térmica
oceánica

La explotación de las diferencias de temperatura de
los océanos ha sido propuesta multitud de veces, desde que
d"Arsoval lo insinuara en el año 1881, pero el mas
conocido pionero de esta técnica fue el científico
francés Georgi Claudi, que invirtió toda su
fortuna, obtenida por la invención del tubo de
neón, en una central de conversión
térmica.

La conversión de energía térmica
oceánica es un método de
convertir en energía útil la diferencia de
temperatura entre el agua de la superficie y el agua que se
encuentra a 100 m de profundidad. En las zonas tropicales esta
diferencia varia entre 20 y 24º C. Para el aprovechamiento
es suficiente una diferencia de 20º C.

Las ventajas de esta fuente de energía se asocian
a que es un salto térmico permanente y benigno desde el
punto de vista medioambiental. Puede tener ventajas secundarias,
tales como alimentos y
agua potable,
debido a que el agua fría profunda es rica en sustancias
nutritivas y sin agentes patógenos.

Las posibilidades de esta técnica se han
potenciado debido a la transferencia de tecnología
asociada a las explotaciones petrolíferas fuera de
costa.

El desarrollo
tecnológico de instalación de plataformas
profundas, la utilización de materiales
compuestos y nuevas técnicas
de unión harán posible el diseño
de una plataforma, pero el máximo inconveniente es el
económico.

Las posibilidades de futuro de la energía
mareomotriz no son de consideración como fuentes
eléctricas, por su baja rentabilidad y
por la grave agresión que supondría para el
medio
ambiente.

La central Mareomotriz de Rance (Francia)

La mayor central mareomotriz se encuentra en el estuario
de Rance (Francia). Los primeros molinos de mareas aparecieron en
Francia. Estos se instalaban en el centro de un dique que cerraba
una ensenada. Así se creaba un embalse que se llenaba
durante el reflujo por medio de unas compuertas; durante el
reflujo, el agua salía y se accionaba la rueda de las
paletas. La energía solo 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.

El embalse creado por las obras que represan el Rance tiene un
volumen de
184000000 m3 entre los niveles de pleamar y bajamar. Se extiende
por una veintena de kilómetros, que se alarga hasta la
orilla del Rance, situada junto a la parte mas profunda del
río.

La innovación está constituida por la
instalación de grupos del tipo
"bulbo", que permiten aprovechar la corriente en ambos sentidos,
de flujo y de reflujo, de esta forma se utiliza al máximo
las posibilidades que ofrecen las mareas.

Cada grupo esta
formado por una turbina, cuya rueda motriz tiene cuatro palas
orientables y va acoplada directamente a un alternador. Funcionan
ambos dentro de un cráter metálico en forma de
ojiva.

La central mareomotriz, con un conjunto de 24 grupos bulbo
tiene una importancia de 220 megavatios, además del aporte
de energía
eléctrica, representa un importante centro de
desarrollo e investigación, y que gracias a ella se
deben avances
tecnológicos en la construcción de estructuras de
hormigón dentro del mar, estudios de resistencia de
los metales a la
corrosión marina y evolución de los grupos bulbo.

Pero el impulso, en el aprovechamiento de esta fuente de
energía, se consiguió con la turbina "Strafflo", en
experimentación desde 1984 en la bahía de Fundy, en
Canadá(donde se dan las mayores mareas del mundo)
ahí existe una central de 18 MW. La innovación de
este sistema radica en
que el generador eléctrico circunda los álabes de
la turbina, en lugar de ir instalado a continuación del
eje de la misma. De este modo se consigue un aumento de
rendimiento, ya que el generador no se interpone en el flujo del
agua

Energía
Geotérmica

La energía geotérmica es aquella
energía que puede ser obtenida por el hombre
mediante el aprovechamiento del calor del
interior de la Tierra. El
calor del interior de la Tierra se debe
a varios factores, entre los que caben destacar el gradiente
geotérmico, el calor radiogénico, etc.
Geotérmico viene del griego geo, "Tierra", y
thermos, "calor"; literalmente "calor de la
Tierra".

7.1- Fuentes Geotermias

Se obtiene energía geotérmica por
extracción del calor interno de la Tierra. En áreas
de aguas termales muy calientes a poca profundidad, se perfora
por fracturas naturales de las rocas basales o
dentro de rocas sedimentarios. El agua caliente o el vapor pueden
fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y
de vapor (flashing). El método a elegir depende del que en
cada caso sea económicamente rentable. Un ejemplo, en
Inglaterra, fue
el "Proyecto de
Piedras Calientes HDR" (sigla en inglés:
HDR, Hot Dry Rocks), abandonado después de
comprobar su inviabilidad económica en 1989. Los programas HDR se
están desarrollando en Australia, Francia, Suiza, Alemania. Los
recursos de magma
(rocas fundidas) ofrecen energía geotérmica de
altísima temperatura, pero con la tecnología
existente no se pueden aprovechar económicamente esas
fuentes.

En la mayoría de los casos la explotación
debe hacerse con dos pozos (o un número par de pozos), de
modo que por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve
a reinyectar en el acuífero, tras haber enfriado el caudal
obtenido. Las ventajas de este sistema son
múltiples:

• Hay menos probabilidades de agotar el yacimiento
  térmico, puesto que el agua reinyectada contiene
  todavía una importante cantidad de energía
  térmica.

• Tampoco se agota el agua del yacimiento, puesto que
  la cantidad total se mantiene.

• Las posibles sales o emisiones de gases disueltos en
  el agua no se manifiestan al circular en circuito cerrado por
  las conducciones, lo que evita contaminaciones.

7.2- Yacimiento Geotérmicos Según la
Temperatura del Agua

• Energía geotérmica de alta
  temperatura. La energía geotérmica de alta
  temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta
  temperatura está comprendida entre 150 y 400 ºC,
  se produce vapor en la superficie y mediante una turbina,
  genera electricidad. Se requieren varios condiciones para que
  se dé la posibilidad de existencia de un campo
  geotérmico: una capa superior compuesta por una
  cobertura de rocas impermeables; un acuífero, o
  depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km
  de profundidad; suelo fracturado que permite una
  circulación de fluidos por convección, y por lo
  tanto la trasferencia de calor de la fuente a la superficie,
  y una fuente de calor magmático, entre 3 y 15 km de
  profundidad, a 500-600 ºC. La explotación de un
  campo de estas características se hace por medio de
  perforaciones según técnicas casi
  idénticas a las de la extracción del
  petróleo.

• Energía geotérmica de temperaturas
  medias. La energía geotérmica de temperaturas
  medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos
  están a temperaturas menos elevadas, normalmente entre
  70 y 150 ºC. Por consiguiente, la conversión
  vapor-electricidad se realiza con un rendimiento menor, y
  debe explotarse por medio de un fluido volátil. Estas
  fuentes permiten explotar pequeñas centrales
  eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede
  hacerse mediante sistemas urbanos reparto de calor para su
  uso en calefacción y en refrigeración (mediante
  máquinas de absorción)

• Energía geotérmica de baja
  temperatura. La energía geotérmica de
  temperaturas bajas es aprovechable en zonas más
  amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas
  sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los
  fluidos están a temperaturas de 50 a 70
  ºC.

• Energía geotérmica de muy baja
  temperatura. La energía geotérmica de muy baja
  temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a
  temperaturas comprendidas entre 20 y 50 ºC. Esta
  energía se utiliza para necesidades domésticas,
  urbanas o agrícolas.

Las fronteras entre los diferentes tipos de
energías geotérmicas es arbitraria; si se trata de
producir electricidad con un rendimiento aceptable la temperatura
mínima está entre 120 y 180 ºC, pero las
fuentes de temperatura más baja son muy apropiadas para
los sistemas de calefacción urbana.

7.3-Tipos de plantas

Tres tipos se usan para generar potencia de la
energía geotérmica:

• vapor seco

• flash

• binario.

En las plantas a
vapor seco se toma el vapor de las fracturas en el
suelo y se
pasa directamente por una turbina, para mover un generador. En
las plantas flash se obtiene agua muy caliente,
generalmente a más de 200 °C, y se separa la fase
vapor en separadores vapor/agua, y se mueve una turbina con el
vapor. En las plantas binarias, el agua caliente fluye a
través de intercambiadores de calor, haciendo hervir un
fluido orgánico que luego hace girar la turbina. El vapor
condensado y el fluido remanente geotérmico de los tres
tipos de plantas se vuelve a inyectar en la roca caliente para
hacer más vapor. El calor de la tierra es considerado como
una energía sostenible. El calor de la Tierra es tan vasto
que solo se puede extraer una fracción, por lo que el
futuro es relevante para las necesidades de energía
mundial.

"Los Géiseres" (The Geysers), a 145 km al norte de San
Francisco es la planta más grande de las que funcionan con
vapor seco. La planta comenzó a fncionar en 1960 con 1.360
MW de capacidad instalada y genera 1.000 MW netos. La "Calpine
Corporation" es dueña de 19 de las 21 plantas en The
Geysers, y en EE.UU. es el productor de energía renovable
geotérmica más grande.

Las otras dos plantas son propiedad de
la "Northern California Power Agency" y "Santa Clara Electric".
Cada actividad de una planta geotermica afecta a todas las
vecinas, por lo que la propiedad consolidada de "The Geysers" ha
sido beneficioso debido a la operación sincrónica y
cooperativa,
dejando de lado cualquier ventaja unitaria de corto
término. Los Geiseres se recargan por inyección de
los efluentes cloacales de las ciudades de Santa Rosa y de Lake
County, California con plantas depuradoras del agua residual.
Anteriormente, esos efluentes cloacales se arrojaban a
ríos y arroyos. Ahora se introducen en el yacimiento
geotermica, recargándolo para producir vapor. Otra gran
cuenca geotermica es el centro sur de California, en la orilla
sudeste del Mar Salton Salton Sea, cerca de las ciudades de
Niland y de Calipatria.

Desde 2001, hay 15 plantas geotermicas produciendo
electricidad. CalEnergy es dueña de 8 plantas y el resto
son de varias compañías. La producción total de las plantas es de 570
MW. En las provincias geológicas "Basin" y "Range" en
Nevada, sudeste de Oregon, sudoeste de Idaho, Arizona y oeste de
Utah se está produciendo un rápido desarrollo
geotermal. En los 1980s había varias plantas
pequeñas, cuando los precios de la
energía eran altos.

En los 1990s bajó el costo de la energía, no
haciéndose desde entonces nuevas instalaciones. En los
2000s resurge la industria
geotérmica por las nuevas subidas del precio de la
energía: plantas en Nevada "Steamboat", "Brady/Desert
Peak", "Dixie Valley", "Soda Lake", "Stillwater" y Beowawe" que
producen conjuntamente 235 MW. Y más empresas
están preparando nuevos proyectos.

La energía geotérmica es muy eficiente en
costos en la zona
del Rift, África.
KenGen de Kenya ha hecho dos plantas: Olkaria I (45 MW) y Olkaria
II (65 MW), y se prevé una tercera planta privada, Olkaria
III (48 MW), explotada por la Cía. israelí,
especializada en geotermia, Ormat.

Hay planes para incrementar la capacidad de producción
en otros 576 MW para 2017, cubriendo el 25 % de las
necesidades eléctricas de Kenya, y reduciendo la
dependencia del combustible importado. Se genera electricidad
"geotérmica" en más de 20 países. Islandia
produce el 17% de sus necesidades de la energía
geotérmica, EE. UU., Italia, Francia,
Nueva Zelanda, México,
Nicaragua, Costa Rica,
Rusia,
Filipinas (1.931 MW (2º tras EE.UU., 27 % de su
electricidad), Indonesia y Japón.
Canadá que tiene 30.000 instalaciones de energía
geotérmica para dar calefacción domiciliaria y a
comercios) tiene una planta experimental
geotérmico-eléctrica en la Montaña Meager
Mountain, área de Pebble Creek en la Columbia
Británica, con 100 MW en futuro próximo.

7.4- Parámetros para ubicar una planta
geotérmica

Las plantas geotérmicas aprovechan el calor
generado por la tierra. A varios kilómetros de profundidad
en tierras volcánicas los geólogos han encontrado
cámaras magmáticas, con roca a varios cientos de
grados centígrados. Además en algunos lugares se
dan otras condiciones especiales como son capas rocosas porosas y
capas rocosas impermeables que atrapan agua y vapor de agua a
altas temperaturas y presión y que impiden que
éstos salgan a la superficie. Si se combinan estas
condiciones se produce un yacimiento
geotérmico.

Una vez que se dispone de pozos de explotación se
extrae el fluido geotérmico que consiste en una
combinación de vapor, agua y otros materiales. Éste
se conduce hacia la planta geotérmica donde debe ser
tratado. Primero pasa por un separador de donde sale el vapor y
la salmuera y líquidos de condensación y arrastre,
que es una combinación de agua y materiales. Esta
última se envía a pozos de reinyección para
que no se agote el yacimiento geotérmico. El vapor
continúa hacia las turbinas que con su rotación
mueve un generador que produce energía eléctrica.
Después de la turbina el vapor es condensado y enfriado en
torres y lagunas.

La energía geotérmica de alta temperatura
existe en las zonas activas de la corteza. Su temperatura
está comprendida entre 150 y 400ºC, se produce vapor
en la superficie que enviando a las turbinas, genera
electricidad. Se requieren varios parámetros para que
exista un campo geotérmico: un techo compuesto de un
cobertura de rocas impermeables; un deposito, o acuífero,
de permeabilidad elevada, ente 300 y 2.000 metros de profundidad;
rocas fracturadas que permitan una circulación convectiva
de fluidos, y por lo tanto la trasferencia de calor de la fuente
a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3
y 10 kilómetros de profundidad a 500-600ºC. La
explotación de un campo de estas características se
hace por medio de perforaciones según técnicas casi
idénticas a las de la extracción del petróleo.

 La energía geotérmica de
temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los
acuíferos están a temperaturas menos elevadas,
normalmente entre 70 y 150ºC. Por consiguiente, la
conversión vapor-electricidad se realiza a un menor
rendimiento, y debe utilizarse como intermediario un fluido
volátil. Pequeñas centrales eléctricas
pueden explotar estos recursos. La energía
geotérmica de baja temperatura es aprovechable en zonas
más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las
cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico.
Los fluidos están a temperaturas de 60 a
80ºC.

 La energía geotérmica de muy baja
temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a
temperaturas comprendidas entre 20 y 60ºC. Esta
energía se utiliza para necesidades domésticas,
urbanas o agrícolas. La frontera entre
energía geotérmica de alta temperatura y la
energía geotérmica de baja temperatura es un poco
arbitraria; es la temperatura por debajo de la cual no es posible
ya producir electricidad con un rendimiento aceptable 120 a
180ºC.

La geotermia es una fuente de energía renovable
ligada a volcanes,
géiseres, aguas termales y zonas tectónicas
geológicamente recientes, es decir, con actividad en los
últimos diez o veinte mil años en la corteza
terrestre. "La actividad volcánica sirve como mecanismo de
transporte de
masa y energía desde las profundidades terrestres hasta la
superficie. Se relaciona con dos tipos de recursos explotables
por el ser humano: la energía geotérmica y algunos
tipos de yacimientos minerales, que
son depósitos de origen magmático e
hidrotermal".

7.5- Funcionamiento de una planta
geotérmica (Gráficos)

7.6- Ventajas y
desventajas

Ventajas

• Es una fuente que evitaría la dependencia
  energética del exterior.

• Los residuos que produce son mínimos y
  ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el
  petróleo, carbón…

Desventajas

• En ciertos casos emisión de ácido
  sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo
  podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es
  letal.

• En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento
  de efecto invernadero; es inferior al que se emitiría
  para obtener la misma energía por
  combustión.

• Contaminación de aguas próximas con
  sustancias como arsénico, amoníaco,
  etc.

• Contaminación térmica.

• Deterioro del paisaje.

• No se puede transportar (como energía
  primaria).

• No está disponible más que en
  determinados lugares

7.7- Fenómenos dados en la Producción de
Energía Geotérmica

Desalinización

Douglas Firestone comenzó en la
desalinización con el sistema evaporación /
condensación con aire caliente en
1998, probando que el agua geotermal se puede usar
económicamente para producir agua desalinizada, en
2001.

En 2003, el profesor
Ronald A. Newcomb (Universidad de
San Diego State: Centro para Tecnologías Avanzadas de
Agua) trabajó con Firestone para mejorar el proceso de la
energía geotermal para desalinización.

En 2005 se ajusta el 5º prototipo desalinizador
"Delta T" que usa un ciclo de aire forzado caliente,
presión atmosférica, ciclo geotermal de
evaporación condensación. EL aparato se surte de
agua de mar filtrada en el Instituto Scripps de
Oceanografía, reduciendo la concentración de sal de
35.000 ppm a 51 ppm a/a.

Inyección de
agua

En varios sitios, ha ocurrido que los depósitos
de magma se agotaron, cesando de dar energía
geotérmica, quizás ayudado por la inyección
del agua residual fría, en la recarga del acuífero
caliente. O sea que la recarga por reinyección, puede
enfriar el recurso, a menos que se haga un cuidadoso
manejo.

En al menos una localidad, el enfriamiento fue resultado
de pequeños pero frecuentes terremotos
(ver enlace externo abajo). Esto ha traído una
discusión si los dueños de una planta son
responsables del daño
que un temblor causa.

Extinción del
calor

Así como hay yacimientos geotermicos capaces de
proporcionar energía durante muchas décadas, otros
pueden agotarse y enfriarse. En un informe, el
gobierno de
Islandia dice: debe entenderse que la energía
geotérmica no es estrictamente renovable en el mismo
sentido que la hídráulica.

La Energía
Eólica

Energía eólica es la energía
obtenida del viento, o sea, la energía cinética
generada por efecto de las corrientes de aire, y que es
transformada en otras formas útiles para las actividades
humanas.

El término eólico viene del
latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo,
dios de los vientos en la mitología griega. La energía
eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para
mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la
maquinaria de molinos al mover sus aspas.

En la actualidad, la energía eólica es
utilizada principalmete para producir energía
eléctrica mediante aerogeneradores. A finales de 2007, la
capacidad mundial de los generadores eólicos fue de 94.1
gigawatts. Mientras la eólica genera alrededor del 1% del
consumo de
electricidad mundial, representa alrededor del 19% de la
producción electrica en Dinamarca, 9% en España y
Portugal, y un 6% en Alemania e Irlanda (Datos del
2007).

La energía eólica es un recurso abundante,
renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de
efecto
invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de
combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de
energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es
su intermitencia.

La energía eólica se considera una forma
indirecta de energía
solar, puesto que el sol, al
calentar las masas de aire, produce un incremento de la
presión atmosférica y con ello el desplazamiento de
estas masas a zonas de menor presión. Así se da
origen a los vientos como un resultado de este movimiento,
cuya energía cinética puede transformarse en
energía útil, tanto mecánica como eléctrica.

El sol irradia 174.423.000.000.000 kilovatios/hora de
energía a la tierra. Es decir, en una hora la tierra
recibe 1.74 x 10 vatios de energía.

Aproximadamente entre el 1 y el 2 por ciento la
energía que proveniente del sol es convertida en viento.
Ésa cantidad es de 50 a 100 veces más que la
energía convertida en biomasa por todas las plantas de la
tierra.

Las diferencias de temperatura conducen a la
circulación de aire. Las regiones alrededor de ecuador, de
latitud 0°, son calentadas por el sol más que el resto
del planeta. El aire caliente que es más ligero que el
aire frío y se eleva hasta alcanzar aproximadamente 10
kilómetros (6 millas) de altitud y se separará en
dos corrientes una se dirige hacia el norte y otra al sur. Si el
globo no rotara, el aire simplemente llegaría al Polo Norte y
al polo sur, bajaría, y volvería al
ecuador.

Los vientos predominantes se combinan con factores
locales, tales como la presencia de colinas, montañas,
árboles, edificios y masas de agua, para
determinar las características particulares del viento en
una localización específica. Puesto que el aire
posee masa, el aire en movimiento en forma de viento lleva con
él energía cinética. Una turbina del viento
convierte esta energía cinética en electricidad. El
contenido de energía de un volumen determinado de viento
es proporcional al cuadrado de su velocidad.
Así, al duplicarse la velocidad con la cual este volumen
de aire pasa a través de una turbina de viento dará
lugar a un aumento de cuatro veces la potencia que se puede
extraer de este aire. Además, al duplicarse la velocidad
del viento permitirá que dos veces el volumen de aire pase
a través de la turbina en la misma cantidad de tiempo,
dando por resultado un aumento de ocho veces la potencia
generada. Esto significa que con solo un leve aumento en
velocidad del viento puede obtenerse aumentos significativos en
la producción de energía.

Ek = ½ m·v2

La cantidad de energía cinética de una
masa de aire (Ek) es igual a la mitad del producto de su
(m) total y el cuadrado de su velocidad (v).

P ~ v3

La cantidad de la potencia (p) ejercida por el viento es
proporcional al cubo de su velocidad (v).

8.1- Historia

La energía eólica, transformada en
energía mecánica ha sido históricamente
aprovechada, pero su uso para la generación de
energía eléctrica es más reciente,
existiendo aplicaciones de mayor escala desde
mediados de la década del 70 en respuesta a la crisis del
petróleo y
a los impactos ambientales derivados del uso de combustibles
fósiles.

Un molino es una máquina que transforma el viento
en energía aprovechable, que proviene de la acción
de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje
común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de
maquinaria para moler grano, bombear agua o generar electricidad.
Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el
nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad
se le denomina generador de turbina de viento. Los molinos tienen
un origen remoto.

Los primeros molinos

La referencia más antigua que se tiene es un
molino de viento que fue usado para hacer funcionar un
órgano en el siglo I era común. Los primeros
molinos de uso práctico fueron construidos en Sistan,
Afganistán, en el siglo VII. Estos fueron
molinos de eje vertical con hojas rectangulares. Aparatos hechos
de 6 a 8 velas de molino cubiertos con telas fueron usados para
moler maíz o
extraer agua.

En Europa los
primeros molinos aparecieron en el siglo XII en Francia e
Inglaterra y se distribuyeron por el continente. Eran unas
estructuras de madera,
conocidas como torres de molino, que se hacían girar a
mano alrededor de un poste central para levantar sus aspas al
viento.El molino de torre se desarrolló en Francia a lo
largo del siglo XIV. Consistía en una torre de piedra
coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el
eje del molino y la maquinaria superior del mismo. Estos primeros
ejemplares tenían una serie de características
comunes. De la parte superior del molino sobresalía un eje
horizontal. De este eje partían de cuatro a ocho aspas,
con una longitud entre 3 y 9 metros. Las vigas de madera se
cubrían con telas o planchas de madera. La energía
generada por el giro del eje se transmitía, a
través de un sistema de engranajes, a la maquinaria del
molino emplazada en la base de la estructura. Los molinos de eje
horizontal fueron usados extensamente en Europa Occidental para
moler trigo desde la década de 1180 en adelante. Basta
recordar los ya famosos molinos de viento en las andanzas de
Don Quijote.
Todavía existen molinos de esa clase, por
ejemplo, en Holanda

Molinos de bombeo

En Estados Unidos,
el desarrollo de molinos de bombeo, reconocibles por sus
múltiples velas metalicas, fue el factor principal que
permitió la agricultura y
la ganadería
en vastas áreas de Norteamérica, de otra manera
imposible sin acceso fácil al agua. Estos molinos
contribuyeron a la expansión del ferrocarril alrededor del
mundo, supliendo las necesidades de agua de las locomotoras a
vapor.

Turbinas modernas

Las turbinas modernas fueron desarrolladas a comienzos
de 1980, si bien, los diseños continúan en
desarrollo.

8.2- Como se Obtiene la Energía Eolica

La energía del viento está relacionada con
el movimiento de las masas de aire que se desplazan de
áreas de alta presión atmosférica hacia
áreas adyacentes de baja presión, con velocidades
proporcionales al gradiente de presión.

Los vientos son generados a causa del calentamiento no
uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación
solar, entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol
se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre
los océanos, los mares y los lagos se mantienen
frías con relación a las áreas vecinas
situadas sobre las masas continentales.

Los continentes absorben una menor cantidad de luz solar, por lo
tanto el aire que se encuentra sobre la tierra se expande, y se
hace por lo tanto más liviana y se eleva. El aire
más frío y más pesado que proviene de los
mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para
ocupar el lugar dejado por el aire caliente.

Parque eólico

Para poder
aprovechar la energía eólica es importante conocer
las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los
vientos, la variación de la velocidad del viento con la
altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en
espacios de tiempo breves, y valores
máximos ocurridos en series históricas de datos con
una duración mínima de 20 años.

Es también importante conocer la velocidad
máxima del viento. Para poder utilizar la energía
del viento, es necesario que este alcance una velocidad
mínima de 12 km/h, y que no supere los 65 km/h.

La energía del viento es utilizada mediante el
uso de máquinas
eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la
energía eólica en energía mecánica de
rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las
máquinas operatrices, como para la producción de
energía eléctrica. En este último caso, el
sistema de conversión, (que comprende un generador
eléctrico con sus sistemas de
control y de conexión a la red) es conocido como
aerogenerador.

La baja densidad
energética, de la energía eólica por unidad
de superficie, trae como consecuencia la necesidad de proceder a
la instalación de un número mayor de
máquinas para el aprovechamiento de los recursos
disponibles. El ejemplo más típico de una
instalación eólica está representada por los
"parques eólicos" (varios aerogeneradores implantados en
el territorio conectados a una única línea que los
conecta a la red eléctrica local o nacional).

En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover
aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve
una hélice y mediante un sistema mecánico se hace
girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que
produce energía eléctrica. Para que su
instalación resulte rentable, suelen agruparse en
concentraciones denominadas parques eólicos.

8.3- Aspectos Generales para la Colocación de un
Generador Eolico

Turbinas eólicas

Una turbina eólica es un dispositivo
mecánico que convierte la energía del viento en
electricidad. Las turbinas eólicas diseñan para
convertir la energía del movimiento del viento
(energía cinética) en la energía
mecánica, movimiento de un eje. Luego en los generadores
de la turbina, ésta energía mecánica se
convierte en electricidad. La electricidad generada se puede
almacenar en baterías, o utilizar directamente. Hay tres
leyes
físicas básicas que gobiernan la cantidad de
energía aprovechable del viento. La primera ley indica que la
energía generada por la turbina es proporcional a la
velocidad del viento al cuadrado. La segunda ley indica que la
energía disponible es directamente proporcional al
área barrida de las paletas.

La energía es proporcional al cuadrado de la
longitud de las paletas. La tercera ley indica que existe una
eficacia
teórica máxima de los generadores eólicos
del 59%.

En la práctica, la mayoría de las turbinas
de viento son mucho menos eficientes que esto, y se
diseñan diversos tipos para obtener la máxima
eficacia posible a diversas velocidades del viento. Los mejores
generadores eólicos tienen eficacias del 35% al
40%.

En la práctica las turbinas eólicas se
diseñan para trabajar dentro de ciertas velocidades del
viento. La velocidad más baja, llamada velocidad de corte
inferior que es generalmente de 4 a 5 m/s, pues por debajo de
esta velocidad no hay suficiente energía como para superar
las pérdidas del sistema. La velocidad de corte superior
es determinada por la capacidad de una máquina en
particular de soportar fuertes vientos. La velocidad nominal es
la velocidad del viento a la cual una máquina particular
alcanza su máxima potencia nominal. Por arriba de esta
velocidad, se puede contar con mecanismos que mantengan la
potencia de salida en un valor
constante con el aumento de la velocidad del viento.

Los elementos principales de cualquier turbina del
viento son el rotor, una caja de engranajes, un generador, equipo
del control y
monitoreo y la torre.

Rotor

Las palas del rotor se diseñan para que giren con
en el viento, moviendo el generador de la turbina. Las turbinas
del viento modernas de gran escala típicamente se equipan
de rotores de tres palas con extensiones de 42 a 80 metros (138 a
262 pies) de diámetro.

Caja de engranajes

Los engranajes se utilizan para aumentar la frecuencia
para la producción eléctrica.

Generador

Este es quien genera la electricidad cuando hay
suficiente viento como para rotar las paletas. La electricidad se
transfiere a la siguiente etapa usando el cableado (para el
almacenaje, envió a la red o para el uso directo). Las
turbinas de gran escala generalmente contienen generadores con
capacidades entre 600 kilovatios y 2 MW.

Torre

La torre eleva el montaje de las turbinas sobre las
corrientes de aire turbulentas cerca de la tierra y permite
capturar un viento de mayor velocidad. El diseño
de torre es particularmente crítico, pues deben ser tan
altas como sea económicamente posible (generalmente entre
40 y 100 metros), también deben ser robustas, permitir el
acceso a la turbina para su mantenimiento,
pero no agregar costo innecesario al sistema. Un aspecto
particularmente importante del diseño de torres es la
eliminación de la resonancia entre la gama de frecuencias
de las paletas que rotan y la frecuencia de resonancia de la
torre.

Una instalación eólica a gran escala,
llamada granja eólica o parque eólico, consiste en
una colección de estas turbinas.

Hay dos factores principales que hay que considerar al
momento de realizar un emplazamiento de turbinas eólicas.
Estos son la localización donde se ubicaran las turbinas y
el otro es la altura que tendrán las torres. A
continuación explicamos ambos factores.

Localización

Las estimaciones exactas de la velocidad del viento son
críticas al momento de evaluar el potencial de la
energía eólica en cualquier localización.
Los recursos eólicos son caracterizados por una escala de
clases de viento según su velocidad, que se extiende de la
clase 1 (la más bajo) a la clase 7 (la más alta).
Los desniveles de la superficie a través de la cual sopla
el viento antes de llegar a una turbina determina la cantidad de
turbulencia que ésta turbina experimentará. Los
vientos turbulentos ejercen mayores tensiones sobre el rotor y se
elevan, reduciendo consecuentemente la expectativa de vida de la
turbina. Así, la mayoría de granjas del viento
están ubicadas en localizaciones rurales, lejos de
edificios, de árboles y de otros
obstáculos.

Mientras que las características técnicas
del viento en una localización específica son muy
importantes, muchos otros factores también contribuyen en
la decisión del emplazamiento. Una localización
alejada de la red de distribución eléctrica puede llegar
a ser poco rentable, pues se requerirán nuevas
líneas de transmisión para conectar la granja
eólica con la red. La infraestructura de
transmisión existente puede llegar a necesitar una
ampliación para poder manejar la fuente de energía
adicional. Las condiciones del suelo y del terreno deben ser
convenientes para la construcción de las fundaciones de
las torres. Finalmente, la eleccion de una localización
puede estar limitada por regulaciones sobre el uso de la tierra y
la capacidad de obtener los permisos requeridos de las
autoridades locales, regionales y nacionales.

Altura de la Torre

La altura de la torre afecta la cantidad de potencia que
se puede obtener del viento con una turbina dada, así como
las tensiones sobre el rotor. A una altura de un kilómetro
sobre la superficie, las velocidades del viento no son
influenciadas por el terreno que se encuentra debajo. El viento
se mueve más lentamente cuanto mas baja sea la altura, con
la máxima reducción de velocidad del viento situada
muy cerca de la superficie. Este fenómeno, conocido como
esquileo del viento, es un factor determinante al momento de
tomar la decisión sobre la altura de la torre, puesto que
con a mayor altura los rotores se exponen a vientos más
rápidos. Además, las diferencias en la velocidad
del viento entre la parte superior y la inferior del rotor
disminuyen a mayores alturas, causando menor desgaste en la
turbina.

8.4- Funcionamiento Grafico

8.5- Tipos de Generación de Energía
Eolica

Una de las características de este recurso es su
condición aleatoria y variable, por cuanto depende de
condiciones atmosféricas. Esto lleva a que se requieran
exhaustivas mediciones como condición previa para el
desarrollo de proyectos destinados a su aprovechamiento. En
términos generales se distinguen cuatro escalas de
aplicaciones de la energía eólica con fines de
generación eléctrica:

• Sistemas eólicos a gran escala,
  conectados a la red eléctrica, también
  denominados parques eólicos. Potencias superiores a 1
  MW

• Sistemas medianos, utilizados para abastecer
  pequeños poblados, que requieren sistemas de respaldo
  por medio de generadores diesel. Potencias superiores a 100
  kW e inferiores a 1 MW

• Sistemas pequeños, utilizados para
  abastecer pequeñas comunidades, que constan de una
  turbina eólica, una generador diesel de respaldo y un
  banco de baterías. Potencias superiores a 1 kW e
  inferiores a 100 kW

• Sistemas individuales por vivienda, que
  constan básicamente de una turbina eólica y
  baterías para el almacenamiento de energía.
  Potencias inferiores a 1kW.

La energía eólica se obtiene de las
corrientes de aire (viento), el viento es energía en
movimiento y éste movimiento es posible trasladarlo a
otros elementos.

Hoy en día, con mejores materiales,
diseños e ingeniería más sofisticada, se
construyen centrales eoloeléctricas en las cuales la
energía del viento se transforma en electricidad. Estas
centrales están formadas por una gran cantidad de molinos
de viento colocados en grupos, denominadas granjas
eólicas.

8.6- Ventajas y Desventajas de la Energía
Eolica

Ventajas

• Es un tipo de energía renovable ya que tiene
  su origen en procesos atmosféricos debidos a la
  energía que llega a la Tierra procedente del
  Sol.

• Es una energía limpia ya que no produce
  emisiones atmosféricas ni residuos
  contaminantes.

• No requiere una combustión que produzca
  dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al
  incremento del efecto invernadero ni al cambio
  climático.

• Puede instalarse en espacios no aptos para otros
  fines, por ejemplo en zonas desérticas,
  próximas a la costa, en laderas áridas y muy
  empinadas para ser cultivables.

• Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo
  prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo,
  maíz, patatas, remolacha, etc.

• Crea un elevado número de puestos de trabajo
  en las plantas de ensamblaje y las zonas de
  instalación.

• Su instalación es rápida, entre 6
  meses y un año.

• Su inclusión en un sistema ínter
  ligado permite, cuando las condiciones del viento son
  adecuadas, ahorrar combustible en las centrales
  térmicas y/o agua en los embalses de las centrales
  hidroeléctricas.

• Su utilización combinada con otros tipos de
  energía, habitualmente la solar, permite la
  autoalimentación de viviendas, terminando así
  con la necesidad de conectarse a redes de suministro,
  pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82
  horas, sin alimentación desde ninguno de los 2
  sistemas.

• La situación actual permite cubrir la demanda
  de energía en España un 30% debido a la
  múltiple situación de los parques
  eólicos sobre el territorio, compensando la baja
  producción de unos por falta de viento con la alta
  producción en las zonas de viento. Los sistemas del
  sistema eléctrico permiten estabilizar la forma de
  onda producida en la generación eléctrica
  solventando los problemas que presentaban los aerogeneradores
  como productores de energía al principio de su
  instalación.

• Posibilidad de construir parques eólicos en
  el mar, donde el viento es más fuerte, más
  constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los
  costes de instalación y mantenimiento. Los parques
  offshore son una realidad en los países del norte de
  Europa, donde la generación eólica empieza a
  ser un factor bastante importante.

Desventajas

Aspectos técnicos

Debido a la falta de seguridad en la
existencia de viento, la energía eólica no puede
ser utilizada como única fuente de energía
eléctrica. Por lo tanto, para salvar los "valles" en la
producción de energía eólica es
indispensable un respaldo de las energías convencionales
(centrales de carbón o de ciclo combinado, por ejemplo, y
más recientemente de carbón limpio). Sin embargo,
cuando respaldan la eólica, las centrales de carbón
no pueden funcionar a su rendimiento óptimo, que se
sitúa cerca del 90% de su potencia. Tienen que quedarse
muy por debajo de este porcentaje, para poder subir
sustancialmente su producción en el momento en que afloje
el viento. Por tanto, en el modo "respaldo", las centrales
térmicas consumen más combustible por kW/h
producido. También, al subir y bajar su producción
cada vez que cambia la velocidad del viento, se desgasta
más la maquinaría. Este problema del respaldo en
España se va a tratar de solucionar mediante una
interconexión con Francia que permita emplear el sistema
europeo como colchón de la variabilidad
eólica.

Parque eólico en Tehachapi Pass,
California

Además, la variabilidad en la producción
de energía eólica tiene 2 importantes
consecuencias:

• Para evacuar la electricidad producida por cada
  parque eólico (que suelen estar situados además
  en parajes naturales apartados) es necesario construir unas
  líneas de alta tensión que sean capaces de
  conducir el máximo de electricidad que sea capaz de
  producir la instalación. Sin embargo, la media de
  tensión a conducir será mucho más baja.
  Esto significa poner cables 4 veces más gruesos, y a
  menudo torres más altas, para acomodar correctamente
  los picos de viento.

• Es necesario suplir las bajadas de tensión
  eólicas "instantáneamente" (aumentando la
  producción de las centrales térmicas), pues
  sino se hace así se producirían, y de hecho se
  producen apagones generalizados por bajada de tensión.
  Este problema podría solucionarse mediante
  dispositivos de almacenamiento de energía
  eléctrica. Pero la energía eléctrica
  producida no es almacenable: es instantáneamente
  consumida o perdida.

Además, otros problemas son:

• Técnicamente, uno de los mayores
  inconvenientes de los aerogeneradores es el llamado hueco de
  tensión. Ante uno de estos fenómenos, las
  protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de
  ardilla se desconectan de la red para evitar ser
  dañados y, por tanto, provocan nuevas perturbaciones
  en la red, en este caso, de falta de suministro. Este
  problema se soluciona bien mediante la modificación de
  la aparamenta eléctrica de los arogeneradores, lo que
  resulta bastante costoso, bien mediante la utilización
  de motores síncronos.

• Uno de los grandes inconvenientes de este tipo de
  generación, es la dificultad intrínseca de
  prever la generación con antelación. Dado que
  los sistemas eléctricos son operados calculando la
  generación con un día de antelación en
  vista del consumo previsto, la aleatoriedad del viento
  plantea serios problemas. Los últimos avances en
  previsión del viento han mejorado muchísimo la
  situación, pero sigue siendo un problema. Igualmente,
  grupos de generación eólica no pueden
  utilizarse como nudo oscilante de un sistema.

• Además de la evidente necesidad de una
  velocidad mínima en el viento para poder mover las
  aspas, existe también una limitación superior:
  una máquina puede estar generando al máximo de
  su potencia, pero si el viento aumenta lo justo para
  sobrepasar las especificaciones del molino, es obligatorio
  desconectar ese circuito de la red o cambiar la
  inclinación de las aspas para que dejen de girar,
  puesto que con viento de altas velocidades la estructura
  puede resultar dañada por los esfuerzos que aparecen
  en el eje. La consecuencia inmediata es un descenso evidente
  de la producción eléctrica, a pesar de haber
  viento en abundancia, y otro factor más de
  incertidumbre a la hora de contar con esta energía en
  la red eléctrica de consumo.

Aspectos medioambientales

• Generalmente se combina con centrales
  térmicas, lo que lleva a que existan quienes critican
  que realmente no se ahorren demasiadas emisiones de
  dióxido de carbono. No obstante, hay que tener en
  cuenta que ninguna forma de producción de
  energía tiene el potencial de cubrir toda la demanda y
  la producción energética basada en renovables
  es menos contaminante, por lo que su aportación a la
  red eléctrica es netamente positiva.

• Existen parques eólicos en España en
  espacios protegidos como ZEPAs (Zona de Especial
  Protección de Aves) y LIC (Lugar de Importancia
  Comunitaria) de la Red Natura 2000, lo que es una
  contradicción. Si bien la posible inserción de
  alguno de estos parques eólicos en las zonas
  protegidas ZEPAS y LIC tienen un impacto reducido debido al
  aprovechamiento natural de los recursos, cuando la
  expansión humana invade estas zonas,
  alterándolas sin que con ello se produzca
  ningún bien.

• Al comienzo de su instalación, los lugares
  seleccionados para ello coincidieron con las rutas de las
  aves migratorias, o zonas donde las aves aprovechan vientos
  de ladera, lo que hace que entren en conflicto los
  aerogeneradores con aves y murciélagos.
  Afortunadamente los niveles de mortandad son muy bajos en
  comparación con otras causas como por ejemplo los
  atropellos (ver gráfico). Aunque algunos expertos
  independientes aseguran que la mortandad es alta. Actualmente
  los estudios de impacto ambiental necesarios para el
  reconocimiento del plan del parque eólico tienen en
  consideración la situación ornitológica
  de la zona. Además, dado que los aerogeneradores
  actuales son de baja velocidad de rotación, el
  problema de choque con las aves se está
  reduciendo.

• El impacto paisajístico es una nota
  importante debido a la disposición de los elementos
  horizontales que lo componen y la aparición de un
  elemento vertical como es el aerogenerador. Producen el
  llamado efecto discoteca: este efecto aparece cuando
  el sol está por detrás de los molinos y las
  sombras de las aspas se proyectan con regularidad sobre los
  jardines y las ventanas, parpadeando de tal modo que la gente
  denominó este fenómeno: "efecto discoteca".
  Esto, unido al ruido, puede llevar a la gente hasta un alto
  nivel de estrés, con efectos de consideración
  para la salud. No obstante, la mejora del diseño de
  los aerogeneradores ha permitido ir reduciendo el ruido que
  producen.

• La apertura de pistas y la presencia de operarios en
  los parques eólicos hace que la presencia humana sea
  constante en lugares hasta entonces poco transitados. Ello
  afecta también a la fauna

8.7- Energía Eolica en el Mundo

Existe una gran cantidad de aerogeneradores operando,
con una capacidad total de 73.904 MW, de los que Europa
cuenta con el 65% (2006). El 90% de los parques eólicos se
encuentran en Estados Unidos y Europa, pero el porcentaje de los
cincos países punteros en nuevas instalaciones cayó
del 71% en 2004 al 55% en 2005. Para 2010, la Asociación
Mundial de Energía Eólica (World Wind Energy
Association) espera que hayan instalados 160.000 MW, lo
que implicaría un crecimiento anual más del
15%.

En 2006, la instalación de 7,588 MW en
Europa supuso un incremento del 23% respecto a la de
2005.

Alemania, España, Estados Unidos, India y
Dinamarca han realizado las mayores inversiones en
generación de energía eólica. Dinamarca es,
en terminos relativos, la más destacada en cuanto a
fabricación y utilización de turbinas
eólicas, con el compromiso realizado en los años
1970 de llegar a obtener la mitad de la producción de
energía del país mediante el viento. Actualmente
genera más del 20% de su electricidad mediante
aerogeneradores, mayor porcentaje que cualquier otro país,
y es el quinto en producción total de energía
eólica, a pesar de ser el país número 56 en
cuanto a consumo eléctrico.

Energia eolica desde el 1997 al
2010

El desarrollo de energía eólica en
Latinoamérica está en sus comienzos,
llegando la capacidad instalada en varios países a un
total de alrededor de 473 MW:

• Brasil: 256 MW

• México: 88 MW

• Costa Rica: 74 MW

• Argentina: 27 MW

• Chile: 20 MW

• Colombia: 20 MW

• Cuba: 5 MW

• Otros países del Caribe: 57 MW

Energía
por Biomasa

La biomasa es el nombre dado a cualquier materia
orgánica de origen reciente que haya derivado de animales y
vegetales como resultado del proceso de conversión
fotosintético. La energía de la biomasa deriva del
material de vegetal y animal, tal como madera de bosques,
residuos de procesos
agrícolas y forestales, y de la basura
industrial, humana o animales.

El valor energético de la biomasa de materia
vegetal proviene originalmente de la energía solar a
través del proceso conocido como fotosíntesis. La energía química que se
almacena en las plantas y los animales (que se alimentan de
plantas u otros animales), o en los desechos que producen, se
llama bioenergía . Durante procesos de
conversión tales como la combustión, la biomasa libera su
energía, a menudo en la forma de calor, y el carbón
se oxida nuevamente a dióxido de carbono para
restituir el que fue absorbido durante el crecimiento de la
planta. Esencialmente, el uso de la biomasa para la
energía es la inversa de la fotosíntesis.

CO2 + 2H2O CH2O] + H2O) + O2

Fotosíntesis

Este proceso de captación de la energía
solar y su acumulación en las plantas y árboles
como energía química es un proceso bien conocido.
Los carbohidratos,
entre los que se encuentra la celulosa,
constituyen los productos
químicos primarios en el proceso de bioconversión
de la energía solar y al formarse aquellos, cada átomo
gramo de carbono (14gr) absorbe 112kcal de energía solar,
que es precisamente la que después se recupera, en parte
con la combustión de la celulosa o de los combustibles
obtenidos a partir de ella (gas, alcohol,
etc.)

En naturaleza, en
última instancia toda la biomasa se descompone a sus
moléculas elementales acompañada por la
liberación de calor. Por lo tanto la liberación de
energía de conversión de la biomasa en
energía útil imita procesos naturales pero en una
tasa más rápida. Por lo tanto, la energía
obtenida de la biomasa es una forma de energía
renovable.

Utilizar esta energía recicla al carbón y
no añade dióxido de carbono al medio ambiente, en
contraste con los combustibles fósiles. De todas las
fuentes renovables de energía, la biomasa se diferencia en
que almacena energía solar con eficiencia.
Además, es la única fuente renovable de
carbón, y puede ser procesada convenientemente en
combustibles sólidos, líquidos y
gaseosos.

La biomasa puede utilizarse directamente (por ejemplo
combustión de madera para la calefacción y cocinar)
o indirectamente convirtiéndola en un combustible
líquido o gaseoso (ej: etanol a partir de cosechas del
azúcar
o biogás de la basura
animal). La energía neta disponible en la biomasa por
combustión es de alrededor de 8MJ/kg para la madera verde,
20MJ/kg para la materia vegetal seca en horno, 55MJ/kg para el
metano; en
comparación con cerca de 23 a 30MJ/kg para el
carbón. La eficiencia del proceso de la conversión
se determina cuánto la energía real puede ser
utilizada en forma práctica.

Pero mucho más frecuente es el interés en
la 'producción neta' de un ecosistema, es
decir, la nueva materia orgánica generada en la unidad de
superficie a lo largo de una unidad tiempo, por ejemplo, en una
hectárea y a lo largo de un año. En teoría,
en un ecosistema que ha alcanzado el clímax la
producción neta es nula o muy pequeña: el
ecosistema simplemente renueva su biomasa sin crecimiento a la
vez que la biomasa total alcanza su valor máximo. Por ello
la biomasa es uno de los atributos más relevantes para
caracterizar el estado de
un ecosistema o el proceso de sucesión ecológica en
un territorio

9.1- Aplicaciones de las Biomasa

Biocombustibles

La producción de biocombustibles tales como el
etanol y el biodiesel tiene el potencial de sustituir cantidades
significativas de combustibles fósiles en varias
aplicaciones de transporte. El uso extenso del etanol en Brasil ha
demostrado que los biocombustibles son técnicamente
factibles en gran escala. La producción de biocombustibles
en los EE.UU. y Europa (etanol y biodiesel ) está
aumentando, siendo la mayoría de los productos utilizados
en combustible mezcla, por ejemplo E20 está compuesto por
20% de etanol y 80% de gasolina y se ha descubierto que es eficaz
en la mayoría de los motores de
ignición sin ninguna modificación. Actualmente la
producción de biocombustibles es apoyada con incentivos del
gobierno, pero en el futuro, con el crecimiento de los sembrados
dedicados a la bioenergía, y las economías de la
escala, las reducciones de costos pueden hacer competitivos a los
biocombustibles.

Producción
Eléctrica

La electricidad puede ser generada a partir de un
número de fuentes de biomasa y al ser una forma de
energía renovable se la puede clasificar como
"energía verde". La producción de electricidad a
partir de fuentes renovables de biomasa no contribuye al efecto
invernadero ya que el dióxido de carbono liberado por la
biomasa cuando es quemado, (directa o indirectamente
después de que se produzca un biocombustible) es igual al
dióxido de carbono absorbido por el material de la biomasa
durante su crecimiento.

Calor y Vapor

La combustión de la biomasa o de biogás
puede utilizarse para generar calor y vapor. El calor puede ser
el producto principal, en usos tales como calefacción de
hogares y cocinar, o puede ser un subproducto de la
producción eléctrica en centrales combinadas de
calor y energía. El vapor generado por la biomasa puede
utilizarse para accionar turbinas de vapor para la
producción eléctrica, utilizarse como calor de
proceso en una fábrica o planta de procesamiento, o
utilizarse para mantener un flujo de agua caliente.

Gas Combustible

Los biogases producidos de la digestión o de la
pirolisis anaerobia tienen un número de aplicaciones.
Pueden ser utilizados en motores de combustión interna
para accionar turbinas para la producción
eléctrica, puede utilizarse para producir calor para
necesidades comerciales y domésticas, y en
vehículos especialmente modificados como un
combustible.

9.2- Elementos utilizados para obtener
Biomasa

• Bosques. La única biomasa realmente
  explotada en la actualidad. Para fines energéticos es
  la de los bosques para cubrir parte de la demanda
  energética sólo puede constituir una
  opción razonable en países donde la densidad
  territorial de dicha demanda es muy baja, así como
  también la de la población (Tercer mundo). En
  algunos países sólo es razonable contemplar el
  aprovechamiento energético de los desechos de la corta
  y saca y de la limpia de las explotaciones forestales
  (leña, ramaje, follaje, etc.), así como de los
  residuos de la madera .

• Residuos agrícolas y deyecciones y camas
  del ganado. Estos constituyen otra fuente importante de
  bioenergía, aunque no siempre sea razonable darles
  este tipo de utilidad. En algunos países sólo
  parece recomendable el uso a tal fin de la paja de los
  cereales en los casos en que el retirarla del campo no afecte
  apreciablemente a la fertilidad del suelo, y de las
  deyecciones y camas del ganado, cuando el no utilizarlas
  sistemáticamente como estiércol no perjudique
  las productividades agrícolas.

• Cultivos energéticos. Consiste en
  cultivar vegetales para la posibilidad del aprovechamiento de
  cultivos energéticos. Esta opción no es muy
  rentable. Es muy discutida la conveniencia de los cultivos o
  plantaciones con fines energéticos, no sólo por
  su rentabilidad en si mismos, sino también por la
  competencia que ejercerían con la producción de
  alimentos y otros productos necesarios, (madera, etc.) Las
  dudas aumentan en el caso de las regiones templadas, donde la
  asimilación fotosintética es inferior a la que
  se produce en zonas tropicales..No obstante, el problema de
  la competencia entre los cultivos clásicos y los
  cultivos energéticos no se plantearía en el
  caso de otro tipo de cultivo energético: los cultivos
  acuáticos. Una planta acuática particularmente
  interesante desde el punto de vista energético
  sería el jacinto de agua , que posee una de las
  productividades de biomasa más elevadas del reino
  vegetal ( un centenar de toneladas de materia seca por
  hectárea y por año) .podría recurrirse
  también a ciertas algas microscópicas
  (microfitos), que tendrían la ventaja de permitir un
  cultivo continuo. Así, el alga unicelular
  Botryococcus braunii, en relación a su peso
  produce directamente importantes cantidades de
  hidrocarburos.

9.2- Métodos de
conversión de Biomasa en Energía

Métodos termoquímicos. Estos
métodos se basan en la utilización del calor como
fuente de transformación de la biomasa. Están bien
adaptados al caso de la biomasa seca, y ,en particular, a los de
la paja y de la madera.

• La combustión, oxidación de la
  biomasa por el oxígeno del aire, libera simplemente
  agua y gas carbónico, y puede servir para la
  calefacción doméstica y para la
  producción de calor industrial.

• La pirólisis, combustión
  incompleta de la biomasa en ausencia de oxigeno, a unos 500
  grados centígrados, se utiliza desde hace mucho tiempo
  para producir carbón vegetal. Aparte de este, la
  pirólisis lleva a la liberación de un gas
  pobre, mezcla de monóxido y dióxido de carbono,
  de hidrógeno y de hidrocarburos ligeros. Este gas, de
  débil poder calórico, puede servir para
  accionar motores diesel, o para producir electricidad, o para
  mover vehículos.

Una variante de la pirólisis, llamada
pirólisis flash, llevada a
1000 grados centígrados en menos de un segundo, tiene la
ventaja de asegurar una gasificación casi total de la
biomasa. De todas formas, la gasificación total puede
obtenerse mediante una oxidación parcial de los productos
no gaseosos de la pirólisis. Las instalaciones en la que
se realizan la pirólisis y la gasificación de la
biomasa reciben el nombre de gasógenos. El gas pobre
producido puede utilizarse directamente como se indica antes, o
bien servir la base para la síntesis
de un alcohol muy importante, el metanol, que podría
sustituir las gasolinas para la alimentación de los
motores de explosión (carburol).

Métodos biológicos.

• La fermentación alcohólica es una
  técnica empleada desde muy antiguo con los
  azúcares, que puede utilizase también con la
  celulosa y el almidón, a condición de realizar
  una hidrólisis previa (en medio ácido) de estas
  dos sustancias. Pero la destilación, que permite
  obtener alcohol etílico prácticamente anhidro,
  es una operación muy costosa en energía. En
  estas condiciones la transformación de la biomasa en
  etanol y después la utilización de este alcohol
  en motores de explosión, tienen un balance
  energético global dudoso. A pesar de esta reserva,
  ciertos países (Brasil, E.U.A.) tienen importantes
  proyectos de producción de etanol a partir de biomasa
  con un objetivo energético (propulsión de
  vehículos; cuando el alcohol es puro o mezclado con
  gasolina, el carburante recibe el nombre de
  gasohol).

• La fermentación metánica es la
  digestión anaerobia de la biomasa por bacteria. Es
  idónea para la transformación de la biomasa
  húmeda (mas del 75% de humedad relativa).En los
  fermentadores, o digestiones, la celulosa es esencialmente la
  sustancia que se degrada en un gas, que contiene alrededor de
  60% de metano y 40% de gas carbónico. El problema
  principal consiste en la necesidad de calentar el equipo,
  para mantenerlo en la temperatura optima de 30-35 grados
  centígrados. No obstante, el empleo de digestores es
  un camino prometedor hacia la autonomía
  energética de las explotaciones agrícolas, por
  recuperación de las deyecciones y camas del ganado.
  Además, es una técnica de gran interés
  para los países en vías de desarrollo.
  Así, millones de digestores ya son utilizados por
  familias campesinas chinas.

9.4- Biocombustibles

El biocombustible es el término con el cual se
denomina a cualquier tipo de combustible que derive de la biomasa
– organismos recientemente vivos o sus desechos
metabólicos, tales como el estiércol de la
vaca.

La caña de azúcar,
productora de bioetanol.

Los combustibles de origen biológico pueden
sustituir parte del consumo en combustibles fósiles
tradicionales, como el
petróleo o el carbón.