- Resumen
- Qué son las energías
renovables? - Solar
- Biomasa
- Energía
eólica - Energía
Geotérmica - Energía
hidroeléctrica - Energía
mareomotriz - Conclusiones
- Bibliografía y
referencias - Anexos
La energía ni se crea
ni se destruye
Resumen:
El presente trabajo.
"Energía renovable , energía responsable". Aborda
que son en concreto las
energías renovables, además de los métodos
fundamentales de su aprovechamiento, así como la tecnología aplicada a
dicho aprovechamiento destacando su impacto
ambiental. Aborda conceptos, características,
vías de obtención de energías a
través del ambiente
natural refiriéndose a los las diferentes formas de
utilización de dichas fuentes
energéticas.
Con este trabajo crecerá la conciencia de que
solo si nos fijamos en las llamadas energías renovables
aseguraremos un futuro, y un futuro limpio.
El mundo en el que vivimos se mueve gracias a la
energía. En cada acción
cotidiana, en la casa, en el trabajo, en
el transporte, en
la industria…
la energía es el motor que nos
permite funcionar. Y cada vez necesitamos más…
Pero, ¿ somos conscientes de todo lo que hay detrás
de un simple interruptor de la luz y de las
consecuencias que tiene en la actualidad una bombilla
encendida?
La exposición
Energía Renovable, Energía Responsable nos
muestra, a
través de una serie de paneles, de dónde proviene
la energía y qué consecuencias tiene su proceso,
poniendo de relieve lo
importante que es,
si valoramos nuestro entorno y nuestro porvenir, que nos fijemos
cada vez más en las llamadas energías renovables:
la alternativa responsable que asegura un futuro
limpio."
Qué son las
energías renovables?
•Entendemos como energía renovable aquella
cuya fuente de obtención se renueva constantemente,
poniéndose a nuestra disposición de forma
periódica, frente las energías no renovables que no
se renuevan o que tienen unos períodos de
renovación muy largos.
ENERGÍA RENOVABLE, también llamada
energía alternativa o blanda, este término
engloba una serie de fuentes energéticas que en teoría
no se agotarían con el paso del tiempo. Estas
fuentes serían una alternativa a otras tradicionales y
producirían un impacto ambiental mínimo, pero en
sentido estricto ni son renovables, como en el caso de la
geotermia, ni se utilizan de forma blanda. Las energías
renovables comprenden: la
energía solar, la eólica (
derivada de la solar, ya que se produce por un calentamiento
diferencial del aire y de las
irregularidades del relieve terrestre ), la
geotérmica ( producida por el
gradiente térmico entre la temperatura
del centro de la Tierra y la
de la superficie), la
hidráulica
( derivada de la evaporación del agua )y la
hidroeléctrica ( se genera haciendo pasar una corriente de
agua a través de una turbina ). La procedente de la
biomasa ( se genera a partir del tratamiento de la materia
orgánica , como por ejemplo la que procede de la madera, de
residuos agrícolas y estiércol ).
•Recibe el nombre de energía
solar 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 del sol produce calor y hace posible
que el hombre la
utilice en forma directa mediante distintos elementos, es
así como tenemos:
•Colectores solares: Absorben la radiación
solar transfiriendo su energía calorífica al agua,
que está almacenada en tubos,
calentándola.
•Celdas fotovoltaicas: el sol
también emite radiaciones electromagnéticas, las
cuales son aprovechadas por un sistema llamado
fotovoltaico, el cual transforma estas radiaciones en energía
eléctrica. Este sistema se utiliza en viviendas
rurales que se encuentran muy alejadas, como también en
los satélites
artificiales que giran alrededor de la Tierra.
• También se utilizan grandes espejos
curvos, los que concentran calor sobre superficies
pequeñas, transmitiéndolo al agua almacenada en
tanques para generar vapor de agua y ser usado en centrales
termoeléctricas en vez de calentar agua a través de
la combustión de combustibles fósiles
(petróleo, carbón o gas).
Sistema fotovoltaico:
•Un sistema fotovoltaico es un dispositivo que, a
partir de la radiación solar, produce energía
eléctrica en condiciones de ser aprovechada por el
hombre. El
sistema 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.
•• Un inversor (opcional), que transforma la
corriente continua de 12 ó 24 V almacenada en el
acumulador, en corriente alterna
de 230 V
Solar térmica:
•Consiste en el aprovechamiento
directo del sol.
•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.
La Biomasa, abreviatura de "masa biológica",
comprende una amplia diversidad de tipos de combustible
energético que se obtiene directa o indirectamente de
recursos
biológicos. La biomasa comprende un amplísima gama
de materiales
orgánicos que son incorporados y transformados por el
reino animal, incluido el hombre. El hombre, además, la
transforma por procedimientos
artificiales para obtener bienes de
consumo. Todo
este proceso da lugar a elementos utilizables directamente, pero
también a subproductos que tienen la posibilidad de
encontrar aplicación en el campo energético. A cada
tipo de biomasa corresponde una tecnología diferente;
así, la biomasa sólida, como es la madera, se quema
o gasifica, mientras que la biomasa líquida, como aceites
vegetales, se utiliza directamente en motores o
turbinas, y la biomasa húmeda se puede convertir
biológicamente en gas de combustión.
Para una mejor ilustración de los tipos de biomasas ver
anexo #1.
Métodos más utilizados en la
obtención de la energía de la
biomasa:
1.Energía por combustión
directa:
La combustión directa es un proceso muy
antiguo y se refiere a la combustión de la leña,
los residuos forestales y los residuos orgánicos (bosta,
celulosa y
otros) para obtener calor, especialmente a nivel del hogar.
•2. Energía por conversión
térmica:
Se refiere esencialmente a la pirolisis o
destilación de la madera en productos
secundarios: carbón de leña, alquitrán,
alcohol
metálico o metanol y gas pobre, entre otros. En el
Perú se usan estos procesos
sólo artesanalmente para la obtención de
carbón de leña en la costa norte y en la
amazonía.
Otros métodos son:
3. Energía por fermentación
alcohólica:
Consiste en producir alcohol a partir
de materias y restos orgánicos mediante la
fermentación alcohólica. Existen las técnicas
para producir alcohol a partir de la caña de azúcar,
la yuca, la madera y los restos celulósicos. El alcohol es
considerado una de las posibilidades de sustitución de los
combustibles fósiles. En el país se produce con la
melaza de la caña de azúcar.
•4. Energía por fermentación
anaeróbica:
Consiste en la producción de gas en cámaras
cerradas mediante la fermentación de desechos
orgánicos (excrementos, residuos orgánicos, etc.)
sin la participación de oxígeno
y con bacterias
anaeróbicas. Las instalaciones cerradas se denominan
digestores de biogás o biodigestores o plantas de
biogás. El gas obtenido es una fuente económica
para iluminación de viviendas, gas de cocina,
calefacción, etc.
Sin olvidar:
5.
Energía animal:
Es el uso de animales de carga
para arar los campos, como también para mover trapiches y
molinos. Su uso está bastante difundido en las zonas
rurales (vacunos, caballos, burros, mulos y llamas).
Perdida de la masa vegetal:
Para reducir el impacto ambiental que produce la
explotación a gran escala de la masa
vegetal con fines energéticos, se han dictado leyes y
normativas para regular su uso y preservación.
También se están haciendo esfuerzos para
enseñar su explotación racional a los sectores
más pobres de la población, los cuales cortan de modo
indiscriminado árboles y arbustos sin ninguna
precaución reforestadota. Uno de los medios para
evitar el impacto ambiental antes mencionado, es mejorar la
calidad de
vida de los sectores de bajos recursos, dándoles
accesos al uso de otros energéticos (electricidad o
gas), para satisfacer sus necesidades básicas de
energía.
Hasta ahora, la eficiencia en el consumo de la
energía para disminuir el derroche, sistemas de
reciclaje y
tratamiento de residuos tóxicos, son algunas de las
alternativas más eficaces para minimizar el impacto
global que produce el uso de la energía en el
planeta.
Por sectores, el doméstico representa
más de la mitad del consumo, seguido de la industria
papelera con el 18%. Considerando los distintos tipos de
biocombustibles utilizados, el primer lugar lo ocupan las
leñas y astillas (50%), seguido de lejías negras
(15%), serrines y virutas (12%), orujo de aceituna (8%),
cortezas (7%) y carbón vegetal (3%). (ver anexo
#2)
Los cultivos energéticos y los residuos
agrícolas herbáceos representan la mayor parte
del consumo.(ver anexo #3)
•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.
…primero saber que:
Molino es una máquina que transforma el viento en
energía aprovechable. Esta energía 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.
Hay dos tipos de equipamiento que se utilizan para el
aprovechamiento de la energía eólica:
1.Los molinos usados para extraer agua del subsuelo,
están compuesto por un número elevado de palas (12
a 16). Son activados a baja velocidad del
viento accionando una bomba que extrae el agua del
subsuelo.
2.Los aerogeneradores son utilizados para producir
electricidad. Tienen menos cantidad de palas, un rotor y un
generador que se mueve por arrastre del rotor.
Ventajas:
La energía eólica presenta ventajas frente
a otras fuentes energéticas convencionales :
•Procede indirectamente del sol , que calienta el
aire y ocasiona el viento .
•Se renueva de forma continua .
•Es inagotable .
•Es limpia . No contamina .
•Es autóctona y universal . Existe en todo
el mundo .
•Cada vez es más barata conforme avanza la
tecnología .
•Permite el desarrollo sin
expoliar la naturaleza ,
respetando el medio ambiente
.
•Las instalaciones son fácilmente
reversibles. No deja huella .
•La energía geotérmica corresponde a
la energía calorífica contenida en el
interior de la tierra, que se transmite por conducción
térmica hacia la superficie, la cual es un recurso
parcialmente renovable y de alta disponibilidad. El conjunto de
técnicas utilizadas para la exploración, evaluación
y explotación de la energía interna de la tierra se
conoce como geotermia.
Un campo geotérmico es fundamentalmente un
depósito natural de agua a alta presión y
temperatura, bajo la corteza de la tierra. Los elementos
esenciales que determinan su conformación son:
•Existencia de una fuente de calor, y que no sea
muy profundo. Esta fuente de calor puede producirse por la
actividad volcánica o por la interacción entre dos placas
tectónicas.
• Presencia de formaciones geológicas
permeables de la reserva
• Presencia de estructuras
geológicas sobre el yacimiento, que actúen como una
capa sello, impermeable, favoreciendo la conservación del
calor y de la presión de la reserva.
Tipos de campos geotérmicos:
En algunas zonas de la Tierra, las rocas del
subsuelo se encuentran a temperaturas elevadas. La energía
almacenada en estas rocas se conoce como energía
geotérmica. Para poder extraer
esta energía es necesaria la presencia de yacimientos de
agua cerca de estas zonas calientes. La explotación de
esta fuente de energía se realiza perforando el suelo y
extrayendo el agua caliente. Si su temperatura es suficientemente
alta, el agua saldrá en forma de vapor y se podrá
aprovechar para accionar una turbina.
Podemos encontrar básicamente tres
tipos de campos geotérmicos dependiendo de la temperatura
a la que sale el agua:
•La energía geotérmica de alta
temperatura
•La energía geotérmica de
temperaturas medias
•Campo geotérmico de baja
temperatura
Funcionamiento de plantas y "centrales
geotérmicas":
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.
Tipos de centrales geotérmicas:
- El tipo que se construya depende de las temperaturas
y de las presiones de la reserva. Una reserva de vapor "seco"
produce vapor pero muy poca agua. El vapor es entubado
directamente en una central de vapor "seco" que proporciona la
fuerza para girar el generador de turbina. El campo de vapor
seco más grande del mundo es The Geysers, unas 90 millas
al norte de San Francisco.
2)Una reserva geotérmica que produce
mayoritariamente agua caliente es llamada "reserva de agua
caliente" y es utilizada en una central "flash". El agua
que esté entre 130 y 330ºC es traída a la
superficie a través del pozo de producción donde, a
través de la presión de la reserva profunda, algo
del agua se convierte inmediatamente en vapor en un "separador".
El vapor luego mueve las turbinas.
3) Una reserva con temperaturas entre 110 y
160ºC no tiene suficiente calor para producir
rápidamente suficiente vapor pero puede ser utilizada para
producir electricidad en una central "binaria". En un sistema
binario el agua geotérmica pasa a través de un
intercambiador de calor, donde el calor es transferido a una
segundo líquido que hierve a temperaturas más bajas
que el agua. Cuando es calentado, el líquido binario se
convierte en vapor, que como el vapor de agua, se expande a
través y mueve las hélices de la turbina. El vapor
es luego recondensado y convertido en líquido y utilizado
repetidamente. En este ciclo cerrado, no hay emisiones al
aire.
•Los océanos albergan energías de
nivel incalculable que apenas aprovechamos. Realmente,
sólo existe una cuarta parte del planeta que no
está cubierta de agua, las otras tres partes guardan
recursos energéticos de gran valor si
supiéramos aprovecharlas; y no sólo de tipo
energético, también recursos animales, minerales o
vegetales.
•Se estima que en el siglo XXI la mayor parte de la
energía que consuma la humanidad será
extraída de los océanos. Actualmente apenas
está explotada; las investigaciones
se centran sobre todo en las mareas y el oleaje, tanto una como
otra ofrece expectativas, no en vano son fuentes permanentes con
gran potencial y además 100% renovables, aunque es la
energía por mareas la que podría dar el mejor
rendimiento con menores complicaciones
técnicas.
¿Por qué se producen las
mareas?…
•Las mareas es el primer punto de atención de las posibles energías
marinas explotables. Como se sabe, son producidas por la Luna
debido a la atracción que su masa y proximidad a la Tierra
ejerce sobre todos los objetos que ésta contiene. Sin
embargo, el agua por su fácil movilidad es afectada en
mayor medida, provocando la elevación del nivel del mar
cíclicamente en aquellas regiones de la Tierra por donde
pasa nuestro satélite, que según el punto
geográfico puede ser de sólo unos pocos
centímetros hasta varios metros; la inclinación de
la Tierra también afecta a estas variaciones. Durante todo
el año se produce el ciclo de las mareas (dos pleamar y
dos bajamar cada 24 horas) y son perfectamente
predecibles.
¿Cómo se aprovecha la energía
de las mareas?…
Las centrales mareomotrices, pueden ser una alternativa
ideal con menor coste ecológico. El sistema, como se dijo,
se basa en una variante del descrito para los embalses de los
ríos. El objetivo es
retener el agua de las mareas cuando comienzan a subir, y
mantenerlas cuando comiencen a descender hasta que hayan
alcanzado su mínimo. La energía potencial del agua
acumulada es empleada para mover las turbinas, al estilo del
embalse de río, haciéndolas pasar por un conducto
estrecho que le da una alta presión.
Instalación mareomotriz:
La instalación mareomotriz pose una serie de
compuertas accionadas por motores gobernadas desde una central,
que permiten inundar los embalses cuando la marea sube. Cuando
ésta ha llegado a su límite superior las compuertas
se cierran reteniendo el agua en su interior, el cual es soltada
durante la bajamar a través de unos conductos mucho
más pequeños que le inciden alta presión, y
en el cual se encuentran instaladas unas turbinas generadoras de
electricidad. Lógicamente, en estos embalses al existir
menor altura, según el principio de Pascal el agua
saldrá a menor velocidad que en un embalse de río,
sin embargo esta compensado por la superficie, que al ser mayor
permite instalar también un número superior de
turbinas, que combinadas pueden igualar a la energía
producida por el embalse de río, e incluso superarla, pues
así como en un río estamos limitados por la altura
máxima que podríamos construir, en el mar esta
limitación sólo la marca el coste de
las instalaciones.
Energía de las olas:
Otra forma de energía marina que podría
ser aprovechable es la del oleaje, aunque todavía en
estudio. El principio para su explotación estaría
centrado en la disposición de una gran red de boyas flotantes, los
cuales tendrían la facultad de girar alrededor de unos
ejes fijos. Cuando el oleaje golpease estas boyas las
empujaría hacia atrás, recuperando por si mismas la
posición inicial cuando la ola hubiese pasado. Cada boya
tendría acoplado un generador que aprovecharía el
movimiento de la boya para convertirlo en
electricidad.
Así como la central mareomotriz tiene excelentes
expectativas, el sistema de oleaje presenta dificultades, algunas
de importancia. Hay que tener en cuenta que el oleaje no es un
fenómeno estable; además, por debajo de determinado
nivel de olas la generación de energía
podría ser nula. El mismo problema podría darse por
exceso, si la amplitud de las olas es excesiva podría
dañar los dispositivos. Estas limitaciones no permiten
pensar en una aplicación práctica, por lo que cabe
estimar que solamente tendría interés en
determinadas zonas, donde existen condiciones estables para su
utilización.
La hidroelectricidad, al igual que la energía
eólica y solar, es un recurso energético "limpio" y
renovable, cuyo adecuado aprovechamiento no produce trastornos
ecológicos y se utiliza como importante recurso
energético en casi todos los países del
mundo.
La potencia obtenida
a través de los recursos hidráulicos depende del
volumen de
agua que fluye por unidad de tiempo y de la altura de
caída de ésta.
Central hidroeléctrica:
•Una central hidroeléctrica es un conjunto
de obras destinadas a convertir la energía cinética
y potencial del agua, en energía utilizable como es la
electricidad. Esta transformación se realiza a
través de la acción que el agua ejerce sobre una
turbina hidráulica, la que a su vez le entrega movimiento
rotatorio a un generador eléctrico.
Funcionamiento:
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
turbinas 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 qué llamamos energías
renovables?
Las energías
renovables son aquellas que utilizan recursos capaces de
renovarse ilimitadamente. Hablamos del sol, el agua, el
viento…
¿De dónde
vienen?
De manera directa o
indirecta la mayoría proceden del SOL. La cantidad de
Energía Solar que llega a la tierra es 28.000 veces
superior a la cantidad de energía primaria convencional
que consumimos.
¿Dónde
están?
Es la riqueza que nos
rodea. Abrimos la puerta de casa y nos deslumbra el sol, nos
refresca la brisa del viento…
No
tenemos que importarlas de ningún país.
Están en nuestros valles, nuestros, ríos, nuestras
montañas…
¿Por
qué se les llama la energía
verde?
Porque es una energía
limpia. Su impacto ambiental es mínimo, porque no utiliza
recursos agotables y no generan contaminantes.
Sólo con fuentes de
energía autóctonas, inagotables y limpias, como las
renovables, se concibe un futuro próspero y sostenible
para nuestras sociedades.
Remitirse, para más información, a centros de Ciencia-Tecnología y Medio Ambiente;
además a las direcciones electrónicas
siguientes:
Anexo #1:
Tipos de biomasa
Anexo #2:
Consumo (Ktep)
Tipo de biomasasr
Autor :
Ing. Yoel Téllez
González
Ingeniero en Electrónica y telecomunicaciones y Profesor de la
Universidad
Hermanos Saiz Montes de Oca, en la provincia de Pinar del
Río, Cuba.
Este documento fue creado el sábado 9 de abril
del 2005.