6. ENERGÍAS RENOVABLES ENERGÍA HIDRAULICA

6. ENERGÍAS RENOVABLES
6.1
ENERGÍA HIDRAULICA
La energía hidráulica es la que tiene el agua cuando se mueve a través de un
cauce (energía cinética) o cuando esta embalsada a cierta altura (energía
potencial). Cuando se deja caer, la energía cinética puede ser utilizada para
mover una turbina y generar energía mecánica de rotación para, posteriormente
ser transformada en energía eléctrica mediante un alternador.
6.1.1
Tipos de turbinas hidráulicas
La función de una turbina hidráulica es la de transformar la energía cinética del agua
en energía mecánica de rotación. Hay varios tipos:
•
TURBINA KAPLAN
 Turbina de eje vertical y un rotor en forma de hélice, de inclinación
variable, que va encerrada en una cámara cilíndrica por cuya parte
superior llega el agua.
 Se emplea para saltos de agua pequeños (menos de 25m) y mucho
caudal.
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 Su rendimiento es del 93% – 95%
•
TURBINA PELTON
 Se trata de una rueda en la que se han colocado una serie de “cucharas”.
 Las cucharas reciben el agua a muchísima presión.
 Se usan cuando se dispone de un gran salto de agua pero poco caudal.
 Su rendimiento es del 90%.
 Para aumentar la potencia se aumenta el número de chorros de agua a
presión.
•
TURBINA FRANCIS
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 Se puede utilizar tanto en saltos grandes o pequeños como en caudales
grandes o pequeños.
 Consta de unos alabes que se autorregulan según el caudal que entre.
 Para aumentar la presión se usa una especie de caracol que cada vez se hace
más estrecho y hace que aumente la presión del agua.
6.1.2
Calculo de la energía obtenida en una central hidroeléctrica.
 La potencia de una central hidráulica depende, fundamentalmente, de la altura
del salto del agua y del caudal que incide sobre las turbinas.
P = 9,8 · Q · h
E = P · t = 9,8 · Q · h · t
Donde:
 P = Potencia teórica en kW.
 Q = Caudal de agua en m3/s.
 h =Altura en metros.
 t = Tiempo en horas.
 E = Energía en kWh.
6.1.1
Tipos de centrales hidráulicas
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 Minicentrales, cuando su potencia es menor de 10 MW. (< 10 MW)
 Grandes centrales, cuando su potencia es superior a 10 MW. Existen dos
tipos:
6.2
•
Centrales de bombeo puro: Disponen de dos embalses. Durante las horas de
máxima demanda energética están en funcionamiento. Y por la noche
bombean agua al embalse superior.
•
Centrales de bombeo mixto: Estánalimentadas por el cauce del rio, pero
cuando se es necesario se bombea agua al embalse superior.
ENERGÍA SOLAR
Es la energía obtenida del Sol que nos llega en forma de ondas electromagnéticas.
La podemos aprovechar:
 Térmicamente: En colectores planos, hornos solares o recintos cerrados; que
hacen un efecto invernadero.
 Eléctricamente: En colectores cilíndrico-parabólicos, campos de heliostatos o
placas fotovoltaicas.
La fórmula que nos indica la cantidad de calor que llega a un punto de la superficie de
la Tierra viene dada por la expresión: Q = K t S, donde:
 Q= cantidad de calor expresado en calorías.
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 K= coeficiente de radiación solar, expresado en: cal/min·cm2. Puede valer desde
0 hasta 1,3. La media aproximada en un día de verano será: K = 0,9.
 T = tiempo en minutos.
 S = sección o área en cm2.
ENERGÍA EÓLICA
6.3
Es la obtenida de la energía cinética del viento. Esta energía es aprovechada
mediante aeroturbinas para producir electricidad a través de un alternador.
6.3.1
Tipos de aeroturbinas
•
Aeroturbinas de eje horizontal, con el eje paralelo a la dirección del
viento. Hay dos tipos, los de baja o medias potencias (hasta 50 kW) y los
de potencia alta (de más de 50 kW).
•
Aeroturbinas de eje vertical, su uso es bastante escaso, pero su uso
es bastante prometedor, ya que siempre están orientadas al viento. Las
más usadas son las Darrieus y las Savonius.
Aerogenerador de eje horizontal. Es el más usado actualmente.
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Aeroturbina tipo Darrieus. Eje
vertical.
6.3.2
Aeroturbina tipo Savonius.
Eje vertical.
Calculo de la energía generada por un aerogenerador.
Pviento = ½ d · v3 · S · Coefviento
•
Pviento: Potencia del viento (en vatios)
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•
d: Densidad
•
v: Velocidad del viento en (m/s)
•
S: Superficie (S = 2π · r) donde r = longitud de las aspas
La ecuación en “condiciones normales” es: Pviento = 0.37 · S · v3
Putil, seria el resultado de multiplicar Pviento por el rendimiento de la
Aeroturbina.
BIOMASA
6.4
Se denomina al conjunto de materia orgánica renovable (no fósil), de procedencia
vegetal, animal o resultante de una transformación natural o artificial. Suele tener un
rendimiento bajo y ocupa un gran volumen. Por ello es necesario transformarla a
través de:
ENERGÍA GEOTÉRMICA
6.5
La energía geotérmica es la energía calorífica que procede del interior de la Tierra.
Para extraer el calor hay 3 tipos de yacimientos:
•
Yacimientos hidrotérmicos, donde el agua se encuentra en el interior de la
Tierra, debido a filtraciones del terreno motivadas por las lluvia. A veces por
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efecto de la presión la roca se rompe y origina la salida de un flujo de agua a
gran presión. (geiser)
6.6
•
Yacimientos geopresurizados, donde se encuentra agua igualmente pero a
mayor presión y temperatura. También es frecuente encontrarse con gas
natural.
•
Yacimientos de roca caliente, formados por rocas impermeables a unos 300o
C. Para aprovechar este calor se hacen dos agujeros interconectados en la
roca, se echa agua fría en uno y sale agua caliente a gran presión por el otro.
ENERGÍA MARMOTRÍZ
Consiste en la utilización de las subidas y bajadas de marea para producir energía
cinética que será transformada en energía eléctrica. Funciona con una turbina
(normalmente Kaplan) como una central hidráulica.
Se construye una compuerta en la entrada de un rio al mar. Cuando la marea sube se
cierra la compuerta, cuando esta baja se abre poniendo en marcha las turbinas, que
son bidireccionales, con lo que se consigue también generar energía con el proceso
inverso. Funciona como un embalse de una central hidroeléctrica.
Actualmente la única central mareomotriz que hay es la instalada en La Rance
(Francia).
6.7
ENERGÍA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU)
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Consiste en la obtención de energía a través de las basuras domésticas de núcleos de
poblaciones. Principalmente se distinguen dos tipos:
•
Incineración: Se queman los residuos produciendo calor que se puede usar
para producir electricidad o como calefacción.
•
Fermentación de residuos orgánicos, para conseguir biogás, que se emplea
como combustible.
Este tipo de energía es muy contaminante y el rendimiento es muy bajo, ya que se
necesitan grandes cantidades de basura para producir muy poca energía.
6.8
ENERGÍA DE LAS OLAS
Consiste en la obtención de energía a través del movimiento continuo de las olas. Esta
en una fase muy experimental, y es que la cantidad de energía que produce es
mínima.
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