Energías renovables (proyectos energéticos en el Ecuador)

Resumen

Un estudio sobre los tipos de
energías renovables, que en la actualidad hay proyectos en
marcha impulsados por el gobierno Ecuatoriano como son el
proyecto hidroeléctrico Delsitanisagua y el proyecto
Eólico Villonaco. Ventajas sobre el desarrollo de cada uno
con respecto a desarrollo de energía eléctrica
mediante uso de combustibles fósiles.

Index Terms-Energía renovables, proyectos,
Delsitanisagua, Villonaco , combustible fósil.

Introducción

Para entender que son las energías renovables es
necesario primero hacer un corto repaso algunos conceptos
básicos como son: la energía, es que la
energía es la capacidad que tienen los cuerpos para
producir trabajo: trabajo mecánico, emisión de luz,
generación de calor.

Al analizar la primera definición entendemos que
la energía ha coexistido con el universo, por esta
razón con la aparición del hombre comenzó su
aprovechamiento. La energía se puede manifestar de un sin
número de formas, térmico, radiante, me-
cánico, eléctrico, químico, gravitacional,
magnético, nuclear, etc. Cada una de ellas aprovechable de
una u otra forma. El principio de conservación de la
energía nos indica que la energía no se crea ni se
destruye solo se transforma, esto quiere decir que la
energía simplemente existe en la naturaleza y depende de
los seres vivientes su explotación y transformación
en energía aprovechable[14][17].

El hecho de cambiar combustible fósil por
elementos re- novables creara un cambio dentro de la sociedad de
mu- chas maneras, por ejemplo el uso de biocombustibles para el
sector de transporte seria una alternativa que se puede
desarrollar[1][10][20].

El sol tiene combustible (hidrógeno)
para aproximadamente 5 mil millones de años
mas antes de convertirse en una gigante roja, comience a
enfriarse y por tanto deje de proporcionar energía a la
tierra, por esta razón a las energías provenientes
del sol y la Tierra se las denomina Inagotables o Renovables. Las
ENERGÍAS RENOVABLES son aquellas cuyo poten- cial es
inagotable ya que proviene de la energía que llega a
nuestro planeta de forma continua, como la Hidráulica,
Solar, Eólica, Biomasa, Geotérmica,
Hidrógeno, Mareomotriz, Olas y
Oceanotérmica[16]u.

A lo largo de la Historia, el hombre desde
sus inicios aprovechó las energías renovables como
su principal fuente de energía, desde hace 200.000
años el hombre solo aprovechaba su energía,
transformada en fuerza muscular para cazar alimen- tos. Cuando el
hombre descubrió el fuego, pudo aprovechar algunos de sus
beneficios como calentamiento, cocina, forja de las herramientas
y armas.

Hace unos 2000 años el hombre por
fin comienza a usar la fuerza del agua mediante molinos para
moler granos y hace200 (a.C.) años la fuerza del viento
para hacer el mismo trabajo, claro que 4000 años antes de
cristo el hombre uso la fuerza del viento para transporte de los
barcos a vela. Hasta antes de la invención de la
máquina a vapor ("Se quema el carbón,
produciéndose calor, que es utilizado para evaporar agua,
y el vapor a su vez se usa para accionar dispositivos
mecánicos" (ITC, 2008)), en el siglo 18 la energía
de origen no animal para el trabajo mecánico solo era el
agua o el viento, pero a partir de este momento fecha crucial
donde se comienza la revolución industrial determinando el
inicio de la era de la explotación de los combustibles
fósiles en detrimento de las energías
renovables[11].

La principal ventaja de la aparición de la
maquina de vapor fue su movilidad y disponibilidad, la materia
prima (carbón) podía ser transportado a cualquier
sitio. "El requerimiento energético durante la
revolución industrial fue satisfecho ini- cialmente
mediante la quema de la madera y posteriormente del
carbón. El gas sirvió como combustible para
iluminación y calefacción desde fines del siglo 18,
mientras que el uso del petróleo se inició
efectivamente tras la invención del motor de
combustión interna." (Miño, 2003) Los impactos
negativos producidos por el uso de combustibles fósiles
como la con- taminación ambiental y el calentamiento
global, a mediados de siglo 20 volvieron a dar un impulso al uso
de las energías Renovables[2][8].

Tipos de
energías renovables

Existen diferentes tipos de energías renovables,
pero como indicamos anteriormente casi todas se derivan del sol,
así como de sus fenómenos asociados, como la luz,
el magnetismo y la atracción de la gravedad[3][8][9]. Las
energías renovables mas reconocidas son las
siguientes:

II-A. Energía
Hidráulica

Es la energía renovable mas
convencional que existe es una derivación
tecnológica del aprovechamiento del agua por
civilizaciones antiguas, la energía hidráulica
aprovecha el movimiento natural o forzado del agua para generar
energía eléctrica, esto se debe a que el agua hace
girar una turbina conectada a un generador eléctrico,
produciéndose así la electricidad. La
energía hidráulica es la mas utilizada de las
energías renovables por ser la mas constante y
previsible[6][7]. En la figura 1 se puede apreciar una
simulación realizada de la represa del rio zamora, la cual
es uno de los proyecto ener- géticos presentados por la
corporación eléctrica del Ecuador, donde aprovecha
el potencial hidroeléctrico para convertirlo en
energía

Figura 1. Represa de la Hidroelectrica
Delsitanisagua

II-B. Energía solar

La energía solar directa puede ser aprovechada
principal- mente de dos formas:

II-B1. Energía solar fotovoltaica: Esta
energía transfor- man la radiación solar mediante
paneles de silicio directamente en electricidad. El estudio de
este tema es muy corto y no pro- fundizaremos, pero es un campo
de investigación amplio[3][4]. Como se puede ver en la
figura 2 se puede apreciar como radiación solar entregada
se transforma en energía continua y esta pasa a
través de un almacenador el cual va a un inversor
encargado de transformar a energía alterna y asi ser
distribuido a sus equipos que se desea utilizar. Debido a que el
recurso solar es muy abundante en toda la superficie terrestre,
esto lo hace una energía muy interesante.

Figura 2. Energía Solar
Fotovoltaica

II-B2. Energía solar térmica: Esta
energía utilizan el calor de la radiación solar
concentrada para calentar un fluido y bien o producir vapor para
mover generadores o usar el calor del fluido para
calefacción[3].

II-C. Energía
Eólica

Es la energía contenida en el movimiento de una
masa de aire producida por una diferencia de temperatura. El aire
al ser calentado varía su densidad y por lo tanto
también varia la presión atmosférica y las
diferencias barométricas que ponen en movimiento las masas
de aire[8][9]. En la figura 3 se puede apreciar donde se van a
desarrollar el parque villonaco, uno de los proyectos
energéticos. Donde se aprovecha muy bien el movimiento del
aire para asi transforma toda esta presión del aire en
energía.

Figura 3. Cumbre del cerro
Villonaco

II-D. Energía de biomasa

Se llama energía de Biomasa a la basada en la
transforma- ción de la materia orgánica, manejando
casi siempre procesos de combustión. Esta materia
orgánica bien puede ser natural como son madera y arbustos
que crecen sin ser sembrados, re- siduales que pueden ser
productos como basura o excrementos así como materiales
orgánicos sobrantes de otros procesos, o pueden ser
cultivados. Existen productos procedentes de la
transformación física, química o
biológica de las fuentes de biomasa que se pueden utilizar
como combustibles.

II-E. Mareomotriz

Las mareas son un fenómeno climático
producido por la fuerza gravitacional de la luna y su
interacción con el eje rotacional de la tierra. La
energía se produce al hacer pasar el agua de la marea alta
a través de un ducto donde se encuentra una turbina, el
agua llena un embalse que cuando la marea baje pasará
moviendo la turbina en su flujo de regreso al mar.

II-F. Olas

La energía de las olas es la energía
contenida en la masa de agua que compone una ola y en su
movimiento oscilatorio hacia arriba y hacia abajo y puede ser
utilizada para mover una turbina.

II-G. Energía
geotérmica

Es la energía procedente del calor interno del
planeta, se puede explotar filtrando cantidades de agua para que
con el calor existente en las profundidades produzcan vapor y
este vapor ser aprovechado para por medio de tuberías
mover tur- binas y por medio de un generador producir
electricidad[18].

Centrales
generadoras de energía

Ecuador, un país el cual uno de sus objetivos es
tener un sustento eléctrico capaz de cubrir la demanda
interna y ser capaces de exportar, como lo seria a sus naciones
vecinas como Colombia, Perú, Chile[8]. Se utiliza y
explota las corrientes de viento y de los ríos para
así impulsar 2 de los proyectos presentes en al actualidad
como son:

Proyecto Eólico
Villonaco

Proyecto HidroEléctrico o
Delsitanisagua

Figura 5. Partes princicpales del
aerogenerador

III-A. Proyecto Eólico
Villonaco

Este proyecto se encuentra ubicado en la provincia de
Loja(a 4 kilómetros de su capital, entre los cantones de
loja y catamayo), desde la propuesta de energía limpia y
sustento energético, se planteo un proyecto el cual
utilizara recursos eólicos, de esa idea se decidió
la construcción del parque eólico el cual su
función es el desarrollo de energía
eléctrica mediante el uso del recurso eólico que se
encuentra presente en la zona. Este es uno de los proyectos ya
establecidos dentro del país. En la figura 4 se puede
apreciar la ubicación de los aerogeneradores, es
importante recalcar que la ubicación, disposición y
estudio del terreno fueron necesarios para la posición de
cada aerogenerador.

Figura 4. Disposición de
Aereogeneradores

Uno de los datos importantes, es que segun datos tomados
en la zona, se encontró que la velocidad del viento
promedio anual es de 12.4 m/s, así creando una
generación de energía anual de 59.57
GWh/año[8].

Cada aerogenerador modelo 70/1500 GW esta compuesto por
una torre que mide 62.8 m, una gondola, generador de imanes
permanentes, un buje y por ultimo 3 palas de 34 m de largo cada
una. En al figura 5 se puede apreciar cada una de las partes que
componen un aerogenerador 70/1500 GW.

Existe un circuito de interconexion entre cada
aerogenerador a 34500v, cuentan con una subestación de
elevación de voltaje de 34500v a 69000v para asi ser
transportada desde el parque hasta el punto de conexión
con la subestación, la cual se encuentra a una distancia
de 4.5 Km[8]. También se ha dispuesto la
construcción de un centro de interpretación el cual
dara acogida a los visitantes que deseen aprender, conocer y
entender acerca del desarrollo de la energía eólica
en el Ecuador.

III-A1. Beneficios del proyecto
eólico: Gracias a esta nue-

va implementación se descartara al antiguo
recurso de plantas energética a base de diésel(el
cual es un combustible fosil) las cuales son dañinas(no a
la contaminación) y aumentan el riesgo del efecto
invernadero dentro de nuestro ambiente(no al calentamiento
global). Teniendo así un ambiente libre y
limpio[20].

III-B. Proyecto Hidroeléctrico
Delsitanisagua

Este proyecto se encuentra localizado en el canto Zamora
y aprovecha el potencial hidroenergético del río
Zamora(como se puede observar en la figura 6) para la
generación de energía, otra propuesta de
generación de energía limpia creada por el gobierno
donde el río Zamora juega un papel importante. Este
proyecto consta de una presa de material de hormigo donde se
libera el agua que a su vez sera tramitada a través de
tuberías y así llega a 2 turbinas tipo Pelton con
una potencia de generación de 60MW cada una, las cuales se
encuentran dispuestas en una casa de maquinas[6]. Luego de este
proceso se dispone ala restitución del agua utilizada al
río Zamora.

Figura 6. Rio zamora

La energía potencial del agua llega a la
turbina(como se puede apreciar en la figura 7) la cual se
convierte en energía cinética, que luego pasa a
través del rodete de la turbina la cual mueve al rotor del
generador. Este producirá 13.8 Kv que luego sera enviada a
al subestación encargada de elevar el voltaje a
138Kv[6].

Figura 7. Turbina Pelton

La potencia entregada es de 120 MW entregadas por cada
turbina Pelton, aprovechando el flujo de la corriente y su
caída que sera transmitida a la turbina[6].

III-B1. Beneficios del proyecto hidroeléctrico:
Entregando así 926.6 GWh/año, se entrega
alternativas de elaboración de energía. El mismo
valor de 6850000 galones de diésel por año que
serian entregados para la elaboración del mismo y
eliminando así al emisión de 4955000 de toneladas
de CO2 por año[6][20].

Conclusiones

Este es el comienzo, en futuro se podrá crear
centrales inteligentes que a su vez tengan control de los
procesos y la intervención humana no sea tan necesaria
dentro de procesos repetitivos y arduos[12][13][19]. Los
proyectos energéticos son ya una existencia y dan trabajos
a muchas personas en todo el Ecuador.

Los proyectos eléctricos que usan energías
renovables van a evitar que vaya al medio ambiente toneladas de
CO2 por año y el ahorro por la compra de combustibles; Ej:
Proyecto Villonaco evitara la emisión de 38 millones de
toneladas CO2 y un ahorro $13 millones en combustibles
fósiles; Pro- yecto hidroeléctrico Delsitanisagua
evitara la emisión 4,955 millones de toneladas de CO2 por
año; El proyecto Minas San Francisco evitara la
emisión de 6,9 toneladas de CO2 por año. Recordemos
que el CO2 es un gas de efecto invernadero que ha generado ya
algunas dificultades en el clima[8][15].

Referencias

[1] Badruzzaman, Y.; Sarjiya; Nur Widiastuti, A.,
"Roadmap energy in special region of Yogyakarta to empower
renewable energy source," Technology Management and Emerging
Technologies (ISTMET), 2014

International Symposium on , vol., no.,
pp.285,290, 27-29 May 2014

[2] http://www.funiber.org/areas-de-
conocimiento/ medio- ambiente- y-desarrollo- sostenible/
aplicacion- de-las-energias- renovables

[3] "El mundo sustentable de las energias
renovables" Septiembre de

2011.[Online]. Avalible:
http://www.findernet.com/sites/all/files/user_

70/ar_wp_energias renovables.pdf

[4] National Science Foundation award
number DMR-0820518, Renewable

Energy Materials Research Science and
Engineering Center

[5] E. J. Prietos, D. A. Ramirez
"INNOVACIÓN Y DESARROLLO EN ENERGÍA ALTERNATIVAS",
Universidad de cundinamarca

[6] Delsitanisauga-Corporacion Electrica
del Ecuador Celec E.P. [online].

Ecuador, Disponible en :
http://www.energia.gob.ec/delsitanisagua/

[7] Hidropaute-Corporacion Electrica del
Ecuador Celec E.P. [online] Ecua- dor Disponible en :
https://www.celec.gob.ec/hidropaute/

[8] Corporacion Electrica del Ecuador Celec
E.P [online] Ecuador Dispo- nible en :
https://www.celec.gob.ec/

[9] Ying Zuo; Hongyan Liu, "Evaluation on
comprehensive benefit of wind power generation and utilization of
wind energy," Software Engineering and Service Science (ICSESS),
2012 IEEE 3rd International Conference on , vol., no.,
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[10] Shen Jianfei, Wind Power Project Development and
Evaluation, Econo- mist, vol. 5, pp.55-56, 2009.

[11] Zhao Weibing, Reflecting on Wind Energy Utilization
in China, Solar, pp. 1 1- 14,2009

[12] Qiao Liangliang; Chen Qijuan; Li Junyi, "Study on
the Development of Smart Hydropower Plants," Intelligent Systems
(GCIS), 2012 Third Global Congress on , vol., no., pp.330,333,
6-8 Nov. 2012

[13] Chao Ma, "Short term hydropower dispatching
optimization of cascaded hydropower stations based on two-stage
optimization," Industrial and Information Systems (IIS), 2010 2nd
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2010

[14] Memisevic, R.; Sanderson, P.; Choudhury, S.; Wong,
B.-L.W., "Work domain analysis and ecological interface design
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[15] Xiao-Hong Wan; Yu-Chun Wang; Huai-Dong Zhou,
"Research of Green- house Gases (CH4 and CO2) Emission Flux in
Baiyangdian Wetland," Intelligent System Design and Engineering
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Third International Conference on , vol.,
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[16] Wang La-fang; Wang Shao-jun; Zeng Chen, "The
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and emissions reduction in China," Management Science &
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[17] Stefansson, V., "Global perspective on geothermal
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[18] Renner, J.L., "Geothermal energy in the United
States," Power Enginee- ring Society Summer Meeting, 2002 IEEE ,
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[19] Mohideen, R., "The implications of clean and
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(T&SA), 2012 IEEE Conference on, vol., no.,
pp.1,6, 27-29 Oct. 2012

[20] Williams, A., "Role of fossil fuels in electricity
generation and their environmental impact," Science, Measurement
and Technology, IEE Proceedings A , vol.140, no.1, pp.8,12, Jan
1993

Autor:

Pablo Andres Sáenz
Arias,

Universidad Politécnica Salesiana,
Sede Cuenca