Energías clásicas y renovables

CURSO PARA PROFESIONALES DE LA
ENSEÑANZA
ENERGÍAS CLÁSICAS Y RENOVABLES
Luis Rebollo Medrano
Dr. Ingeniero Industrial y Máster en Energía Nuclear. Jefe del Dpto. de
Combustible Nuclear de UNION FENOSA. Profesor Titular del Dpto. de
Ingeniería Energética de la ETS de Ingenieros Industriales de la Universidad
Politécnica de Madrid.
1.
INTRODUCCIÓN
En Física definimos la energía de un cuerpo como su capacidad para producir un
trabajo, pudiendo manifestarse dicha energía bajo diversas formas y ser el resultado de
distintas fuentes energéticas.
1.1.- Formas de la energía
La energía puede adoptar distintas formas en su presentación, entre las que cabe
destacar, por su importancia, la energía mecánica, la electromagnética, la química, la
metabólica, la térmica y la nuclear.
1.2.- Fuentes de energía
Las distintas fuentes de energía que conocemos se representan en la Figura 1, en
la que pueden observarse las dependencias jerárquicas entre ellas. Así, la energía
procedente de los combustibles fósiles se debe a la existencia de energía solar generadora
de biomasa mediante fotosíntesis; a su vez, la energía solar es responsable de la
existencia de la energía hidráulica, la eólica, la heliotérmica, la fotovoltaica, la derivada de
la biomasa y la marina asociada a gradientes térmicos, siendo la energía eólica la que da
lugar, a su vez, a la marina de oleaje. Por otra parte, la gravitación, que junto a la energía
solar genera la energía hidráulica, es la inductora de la energía mareomotriz, por efecto de
la Tierra y la Luna sobre la masa de agua de los mares, e indirectamente de la
geotérmica, por mantener confinados materiales radiactivos en el subsuelo.
Dado que el Sol no es sino un enorme reactor natural de fusión nuclear por
confinamiento gravitatorio, podemos concluir que la energía nuclear es la madre de todas
las demás fuentes de energía, manifestándose en forma de radiactividad natural, de
radiactividad inducida artificialmente (radioisótopos), de fusión nuclear (estrellas en el
Universo y experimentos por confinamiento magnético o inercial en laboratorios
científicos) y de fisión nuclear (reactores nucleares).
1.3.- Transformaciones de la energía
Asimismo, en Física decimos que la energía no se crea ni se destruye sino que
cambia de forma. La Figura 2 presenta distintas formas de transformación de la energía,
cubriendo las formas básicas (nuclear, térmica, mecánica, eléctrica, luminosa y química).
Las flechas que indican el cambio de una forma a otra forma de energía evidencian
que existen mecanismos que permiten cambios reversibles entre la energía térmica y la
luminosa, entre la luminosa y la eléctrica, entre la eléctrica y la química, entre la eléctrica
y la mecánica, y entre la química y la térmica; sin embargo se observa que existe
irreversibilidad en la conversión de la energía nuclear en térmica, en la de la energía
térmica en mecánica, y en la de la energía eléctrica en térmica, requiriéndose el paso
intermedio obligado por otra forma de energía.
Figura 1. Fuentes de energía.
Fusión por confinamiento gravitatorio
NUCLEAR
FISION
Centrales
Nucleares
FUSION
Confinamiento
magnético
Confinamiento
inercial
Radiactividad
natural
ENERGIA
SOLAR
FOTOVOLTAICA
HIDRAULICA
HELIOTERMICA
EOLICA
Oleaje
BIOMASA
Gradientes
térmicos
ENERGIAS
MARINAS
CARBON
Mareomotriz
COMBUSTIBLES
FOSILES
PETROLEO
GAS
GRAVITACION
GEOTERMICA
Figura 2. Transformaciones de la energía.
2.-
CLASIFICACION DE LAS FUENTES DE ENERGIA
Existen distintos criterios que permiten clasificar las diversas fuentes de energía.
Así, por ejemplo, atendiendo al tipo de recurso energético, las fuentes de energía que
conocemos se pueden agrupar en:
• renovables o inagotables: solar fotovoltáica, solar térmica, eólica, hidráulica,
biomasa, geotérmica, mareomotriz, etc, y
• no renovables o perecederas: combustibles fósiles (carbón, hidrocarburos
derivados del petróleo, gas) y combustibles nucleares de fisión (uranio) y de fusión
(isótopos del hidrógeno: deuterio y tritio).
Por otra parte, atendiendo a su importancia energética, a su capacidad para
atender a la demanda de la sociedad, a nivel industrial y doméstico, y a su impacto
económico, las clasificaríamos del siguiente modo:
• clásicas, convencionales o generadoras masivas de electricidad: energía hidráulica,
energía asociada a combustibles fósiles y energía asociada a combustibles
nucleares,
• alternativas o nuevas fuentes de energía: energías renovables y ahorro energético.
3.
DESCRIPCION DE LAS ENERGIAS CLASICAS Y RENOVABLES
A continuación se realiza una exposición resumida de las principales características
comunes y diferenciales de las energías clásicas y renovables.
3.1
Energías Clásicas
Las energías clásicas corresponden a las fuentes de generación masiva de energía
eléctrica que es la forma más eficiente, rápida y versátil de energía en cuanto a su calidad,
su utilización, así como su flexibilidad de transporte y distribución para abastecimiento
energético de la industria y de la sociedad. La conversión energética a electricidad se
realiza principalmente en las centrales hidroeléctricas, térmicas y nucleares.
Tradicionalmente se enumeran en este orden (hidráulicas, térmicas y nucleares) los
tres tipos de centrales eléctricas por corresponder al orden en el que típicamente se
acomete su construcción en la fase de desarrollo económico de los países, ya que se
precisa de grandes cantidades de electricidad para promover su industrialización. Así, una
vez que se ha saturado la capacidad de generación de electricidad mediante turbinas
hidráulicas en centrales hidroeléctricas, se acomete la construcción de centrales térmicas,
consumidoras de recursos energéticos fósiles disponibles en el país o de importación, para
5
finalmente abordar la construcción de centrales nucleares, de mayor envergadura
tecnológica y económica.
Una central eléctrica es, por tanto, una instalación capaz de convertir la energía
mecánica cinética de un fluido motriz, obtenida mediante otras fuentes de energía
primaria, en energía eléctrica en forma de corriente alterna. En el caso de las energías
clásicas, la energía mecánica cinética procede de la transformación de la energía
potencial del agua almacenada en un embalse, en el caso de centrales hidroeléctricas; o
de la energía térmica suministrada al agua hasta convertirla en vapor, mediante la
combustión de carbón, hidrocarburos o gas natural, en el caso de las centrales
térmicas, o mediante la fisión del uranio, en el caso de las centrales nucleares.
En los tres casos, centrales hidroeléctricas, térmicas y nucleares, para realizar la
conversión de la energía mecánica cinética del fluido motriz en electricidad, se emplean
unas máquinas eléctricas denominadas alternadores, que constan de dos piezas
fundamentales: el estator y el rotor. La primera de ellas es una armadura metálica
cubierta en su interior por unos devanados de cobre, que forman diversos circuitos. La
segunda, el rotor, está en el interior del estator, y está formada en su parte interior por
un eje, y en su parte más externa por unos circuitos, que se transforman en
electroimanes cuando se les aplica una pequeña cantidad de corriente eléctrica. Cuando
el rotor gira a gran velocidad, debido a la energía mecánica aplicada por el fluido motriz
a una turbina, se producen unas corrientes en los devanados de cobre del interior del
estator. Estas corrientes proporcionan al alternador la denominada fuerza electromotriz,
capaz de proporcionar energía eléctrica a cualquier consumidor que se encuentre
conectado a él.
A la salida de la central eléctrica se encuentra el transformador principal, que
eleva la tensión de salida del alternador, típicamente 3.000 V, hasta el voltaje de
transporte por las líneas de alta tensión, típicamente 110 kV, 220 kV ó 380 kV, de
forma que las pérdidas sean mínimas.
La energía eléctrica generada se transporta así a través de la red de alta tensión
hasta las subestaciones de transformación que alimentan a los centros de consumo. En
estas subestaciones se reduce la tensión, mediante otros transformadores, a las bajas
tensiones típicas de 380 V, en trifásica, o 220 V, en monofásica, que son las que
usualmente se emplean a nivel industrial y doméstico, respectivamente.
3.1.1 Energía hidráulica
La energía hidráulica tiene su origen en la energía del Sol que evapora el agua de
los océanos, mares, lagos y ríos, y la eleva sobre la tierra formando nubes; cuando éstas
se enfrían, se condensan formando la lluvia y la nieve que se vierte a la tierra,
reaprovisionándola y cerrando el ciclo del ecosistema con balance global en equilibrio. Una
6
central hidroeléctrica es aquélla en la que la energía potencial del agua almacenada en un
embalse se transforma en la energía cinética necesaria para impulsar y hacer girar una
turbina, y con ella el rotor de un alternador, transformándose en energía eléctrica (Figura
3).
Figura 3. Central hidroeléctrica de generación.
Debido a la gravedad, el agua, en su transcurso por la superficie terrestre, tiende a
ocupar las posiciones bajas, permitiendo su confinamiento en embalses. Las centrales
hidroeléctricas se construyen, por tanto, en los cauces de los ríos, creando un embalse
para retener el agua. Para ello se construye un muro grueso de piedra, hormigón u otros
materiales, apoyado generalmente en alguna montaña. La masa de agua embalsada se
conduce a través de una tubería hasta los álabes de una turbina hidráulica que suele estar
a pie de presa, la cual gira arrastrando solidariamente al alternador. Así, el agua
transforma su energía potencial en energía cinética, hace mover los álabes de la turbina y
da lugar a la rotación del alternador que genera la energía eléctrica final.
La energía hidráulica se aprovecha mediante centrales hidroeléctricas de
generación de electricidad combinadas con otras de tipo reversible o de bombeo (Figura
4). Las primeras se aprovechan para abastecer el consumo de un país en horas de
máxima demanda, en tanto que las segundas son consumidoras de la electricidad
excedentaria en valles de demanda, bombeando agua de un embalse a otro a mayor
altura (operación como grupo moto-bomba) y generadoras de electricidad en picos de
demanda, turbinando agua de un embalse a otro de menor altura (operación como grupo
turbo-alternador).
7
Figura 4. Central hidroeléctrica de bombeo.
Existen distintos tipos de presas (de gravedad, de escollera, de bóveda) y de
turbinas (Pelton, Francis, Kaplan) para el óptimo aprovechamiento de la energía
hidráulica, con altos rendimientos y mínimos costes, tanto para el caso de ríos con gran
caudal y bajo desnivel como para el caso contrario.
3.1.2 Energía térmica
Se aprovecha mediante centrales térmicas en las que se produce la combustión de
combustibles fósiles como el carbón (antracita, hulla y lignito), los hidrocarburos derivados
del petróleo, y el gas natural; o la combustión de biomasa (residuos forestales y agrícolas,
cultivos energéticos, etc). Una central térmica para producción de energía eléctrica es una
instalación en donde la energía mecánica que se necesita para mover el rotor del
alternador se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera, de
forma que la energía térmica liberada en la combustión permite la transformación del
agua en vapor a gran presión y temperatura. El vapor generado se hace llegar a las
turbinas de vapor para que al expansionarse mueva sus álabes, provocando su rotación y,
solidariamente, la del alternador.
Una central térmica se compone, básicamente, de una caldera, diversas turbinas de
vapor, un alternador, un condensador de vapor y bombas (Figura 5). La caldera es el
elemento fundamental en que tiene lugar la combustión y la producción del vapor de
8
agua, que será conducido al grupo turbo-alternador para generar electricidad. Por tratarse
de ciclos termodinámicos cerrados, se precisa un condensador refrigerado por un foco frío
(río, mar o torres de refrigeración) que condense el vapor de escape de la turbina, de
forma que se obtenga el agua requerida para su bombeo, alimentando de nuevo a la
caldera.
Figura 5. Central térmica.
Para reducir el impacto medioambiental y mejorar la eficiencia energética, se han
desarrollado las siguientes técnicas combinadas:
• Co-combustión: es la combustión combinada de un combustible fósil, como por
ejemplo el carbón, y biomasa, típicamente residuos forestales, reduciendo tanto el
riesgo de incendios forestales como el impacto ambiental debido a las lluvias
ácidas.
• Co-generación: es la generación combinada de electricidad y calor o de
electricidad y vapor de agua. Mediante esta técnica, parte del calor que se cedería
al condensador se aprovecha para calefacción de edificios en áreas urbanas, y para
generación de vapor de agua utilizable en instalaciones industriales. De esta forma,
además de evitarse el coste que requeriría la generación del calor y del vapor, se
reduce el impacto térmico al medio ambiente derivado de la refrigeración del
condensador de la central térmica.
9
En lo que respecta a la tecnología del ciclo termodinámico, existen ciclos simples de
vapor, con rendimientos y costes aceptables, y ciclos combinados de gas y vapor:
• Ciclo simple de vapor: consta de caldera de agua a presión, turbina de vapor,
condensador y bombas.
• Ciclo combinado de gas y vapor: parte de una configuración de ciclo simple de
vapor a la que se ha acoplado un ciclo simple de gas (Figura 6). El combustible,
gas, se quema en la cámara de combustión de una turbina de gas, que arrastra
solidariamente a un alternador que genera electricidad. Los gases de escape de
dicha turbina de gas están a una temperatura suficientemente alta como para
generar vapor de agua en un ciclo simple de vapor, produciendo electricidad en
una turbina de vapor sin necesidad de combustibles fósiles adicionales.
La tecnología de ciclo combinado implica mayores inversiones económicas, si bien
operan con menores costes, por su mayor rendimiento, y menor impacto ambiental.
Figura 6. Ciclo combinado gas-vapor: Esquema de la instalación.
Turbina de vapor
Caldera de recuperación
Turbina de gas
10
3.1.3 Energía nuclear
Una central nuclear es básicamente similar a una central térmica de ciclo simple de
vapor, en lo que al ciclo termodinámico se refiere, actuando como foco caliente un reactor
nuclear (Figura 7) en vez de una caldera. El vapor que se genera en una central nuclear
tiene una presión y temperatura inferior al de una central térmica, lo que implica un
menor rendimiento del ciclo termodinámico, en aras de garantizar al máximo la seguridad
de la instalación, alcanzando rendimientos aceptables con costes competitivos.
Figura 7. Central nuclear.
La energía térmica se genera por la fisión del combustible nuclear, uranio o
plutonio, en el interior de una vasija herméticamente cerrada. El calor generado en el
combustible del reactor y transmitido después a un refrigerante, se emplea en producir
vapor de agua que se dirige hacia la turbina, provocando la rotación del alternador, de
forma que se transforma su energía en energía eléctrica.
El combustible nuclear se
aprovecha, por tanto, en las centrales nucleares convirtiendo en energía térmica la
energía nuclear de fisión contenida en los combustibles nucleares.
Las características básicas de la producción de electricidad mediante energía
nuclear son la fiabilidad y calidad del suministro, la seguridad de la generación, la
reducción de impacto medioambiental por inexistencia de efecto invernadero y de lluvias
ácidas, así como la economía de la energía eléctrica final puesta en la red.
11
Aunque existen medidas preventivas que reducen la probabilidad de accidente a
valores muy bajos, las centrales nucleares se diseñan con sistemas de seguridad que
permiten hacer frente con garantía a los transitorios y accidentes postulados, de forma
que se proteja la salud de la población y la integridad de las instalaciones.
3.2
Energías renovables
La Naturaleza ofrece con generosidad una gran variedad de fuentes de energía que
se caracterizan por ser renovables, limpias, eficaces y eficientes, seguras, sencillas,
autónomas, autóctonas e inagotables, ya que en su mayoría proceden del Sol. El calor y la
luz del Sol, la fuerza del viento, el movimiento del agua de los ríos y mares, así como la
materia orgánica, abundan a nuestro alrededor y se deben a fenómenos naturales
asociados a la actividad solar. A partir de esta oferta energética de la Naturaleza han
surgido los desarrollos tecnológicos que aprovechan la energía solar térmica y fotovoltaica,
la eólica, la mini-hidráulica, la mareomotriz y la de las olas, la de la biomasa, la de los
residuos sólidos urbanos y la geotérmica.
Las energías renovables presentan algunas características comunes, como es que el
recurso energético (irradiación solar, viento, agua y biomasa) es inagotable, por lo que no
plantea los problemas de suministro que presentará el gas, el carbón y el uranio de los que
existen reservas agotables a un plazo más o menos largo, y se encuentra distribuido en
amplias zonas del planeta, lo que permite su utilización descentralizada; los procesos de
conversión energética tienen un reducidísimo impacto medioambiental, frente a las fuentes
convencionales; las tecnologías de conversión a electricidad son modulares, posibilitando
su implantación en pequeñas unidades; la relativa sencillez de los procesos tecnológicos
permite un desarrollo autóctono con mejora en los indicadores económicos. Por otra parte,
como características diferenciales cabe citar que la disponibilidad de recursos energéticos
renovables es variable en las diversas zonas del planeta y que existe gran variedad de
tecnologías de conversión energética para cada tipo de energía renovable.
En los países desarrollados, las principales aportaciones de las energías renovables
son la reducción del impacto medioambiental, la mejora de la calidad del suministro
eléctrico (tensión y frecuencia), en puntos de consumo alejados de los centros de
producción, y la generación eléctrica distribuida, en emplazamientos sin suministro. Por
otra parte, en los países en vías de desarrollo, la principal aportación de las energías
renovables es el acceso a las electrotecnologías mediante generación distribuida,
permitiendo la implantación de aplicaciones de iluminación, refrigeración, potabilización de
aguas insalubres, bombeo de agua de pozos y riego de terrenos agrícolas, así como de
comunicaciones y telecomunicaciones.
12
3.2.1 Energía solar térmica
El aporte térmico producido por la energía solar hace posible que el hombre utilice
directamente su contribución energética. Existen diversos sistemas tecnológicos de
transformación de la energía solar térmica basados en colectores planos (Figura 8) que,
integrados en tejados y basados en el efecto invernadero, acumulan el aporte térmico solar
y calientan agua hasta 70 oC, produciendo agua caliente sanitaria y calefacción (Figura 9).
Otros sistemas disponen de colectores parabólicos con sistema de control de seguimiento
solar: concentran e intensifican el calentamiento solar para obtener vapor de agua a 300 oC
(aplicaciones industriales y generación de electricidad en turbo-alternador). Finalmente,
existen sistemas de heliostatos planos con seguimiento solar que reflejan la radiación solar
sobre un receptor instalado en una torre central, obteniéndose vapor a muy alta
temperatura para generación de electricidad con turbo-alternador (Figura 10).
Figura 8. Panel solar térmico.
13
Figura 9. Esquema de funcionamiento de energía solar térmica para agua caliente y calefacción.
Figura 10. Central solar térmica.
14
3.2.2 Energía solar fotovoltáica
Se basa en la conversión directa de las radiaciones electromagnéticas procedentes
del sol en electricidad de corriente continua (efecto fotoeléctrico). Los sistemas
fotovoltaicos constan de paneles de células fotovoltaicas de silicio (Figura 11), baterías
(carga diurna y suministro nocturno), inversores (conversión de corriente continua en
alterna), transformadores (adaptación de tensión) y sistemas de regulación y control.
Entre sus principales aplicaciones cabe destacar las centrales fotovoltaicas de
generación eléctrica (paneles planos fijos, paneles planos y parabólicos con seguimiento
solar), conectadas a la red de distribución eléctrica o conectadas a núcleos de población
aislados de la red (Figura 12); los sistemas fotovoltaicos integrados en la edificación
(tejados y fachadas) y conectados a la red; los dispositivos de señalización, protección,
comunicación y telecomunicación (faros, sistemas de seguridad aérea, teléfonos de
urgencia en autopistas, repetidores de TV o radiofrecuencia, sistemas de radar); los
sistemas de suministro eléctrico en zonas sin red de distribución, con un coste fotovoltaico
inferior al de la prolongación de la línea, de aplicación para iluminación (alumbrado
público), electrificación (casas aisladas, refugios de montaña), sanidad (refrigeración de
fármacos en puestos de socorro aislados, potabilización del agua mediante UV), agricultura
(bombeo de agua de pozos, riego por goteo) y ganadería (alumbrado de establos y naves,
suministro de agua a abrevaderos, suministro eléctrico a ordeñadoras y tanques
enfriadores, electrificación de alambradas).
Figura 11. Célula solar fotovoltáica.
15
Figura 12. Esquema de aprovechamiento de energía solar por conversión fotovoltáica.
3.2.3 Energía eólica
El calentamiento desigual de la superficie de la tierra produce zonas de altas y bajas
presiones. Este desequilibrio de presiones provoca desplazamientos del aire que rodea la
tierra y que da lugar al viento que es, por tanto, portador de la energía cinética del aire en
movimiento que puede convertirse en energía mecánica y eléctrica en aerogeneradores
dotados de alternador (Figura 13).
Los mapas eólicos permiten determinar los emplazamientos óptimos caracterizados
por vientos de velocidad alta y estable para generación regular y fiable de electricidad.
Entre las principales aplicaciones cabe destacar los parques eólicos conectados a la
red de distribución (Figura 14), con aerogeneradores optimizados de alta potencia y
16
rendimiento, así como los sistemas eólicos rurales, desacoplados de la red, con
aerogeneradores de baja o media potencia aplicables a bombeo de agua de pozos y carga
de baterías para estabilizar la electrificación de granjas y viviendas rurales aisladas.
Figura 13. Esquema de funcionamiento de una central eólica.
17
Figura 14. Central eólica.
3.2.4 Energía mini-hidráulica
En el contexto de la energía hidráulica, se denominan centrales mini-hidráulicas a
las que tienen una potencia eléctrica inferior o igual a 5 MW, y suelen corresponder a
pequeños ríos o a torrentes en los que se aprovecha el caudal del agua en las estaciones
de invierno y primavera, principalmente, sin necesidad de embalses (Figuras 15 y 16).
18
Figura 15. Central mini-hidráulica (edificio).
Figura 16. Central mini-hidráulica (sala de máquinas).
19
3.2.5 Energía de la biomasa
La energía del Sol es utilizada por el reino vegetal para sintetizar la materia orgánica
mediante el proceso de fotosíntesis. La materia orgánica vegetal es incorporada por el
reino animal, incluido el Hombre, que la transforma por procedimientos artificiales para
obtener bienes de consumo. Este proceso da lugar a elementos utilizables directamente,
pero también a subproductos que tienen la posibilidad de encontrar aplicación en el campo
energético mediante la utilización de cultivos energéticos, residuos forestales y agrícolas
(Figura 17).
Figura 17. Diferentes vías de utilización de la biomasa.
20
Entre sus aplicaciones se tienen las correspondientes a los sectores doméstico
(combustión de leñas, sarmientos y briquetas) e industria (fabricación de pasta y papel,
elaboración de alimentos y bebidas, y procesado de la madera). Como nuevas fórmulas de
generación y aprovechamiento de la biomasa destacan los cultivos energéticos, agrícolas o
forestales, con fines exclusivamente energéticos, no alimentarios ni industriales; la
generación de biocombustibles (bio-alcohol), sustitutivo de la gasolina para automoción,
bio-aceite (bióleo), sustitutivo del gas-oil para automoción o generación eléctrica con motor
Diesel; y la generación eléctrica en centrales térmicas de pequeña escala o en plantas de
cogeneración en entornos rurales (Figura 18).
Figura 18. Aprovechamiento energético de la biomasa.
3.2.6 Energía de los residuos sólidos urbanos (R.S.U.)
Constituyen una realidad que se presenta en las grandes ciudades y su eliminación
constituye uno de los principales problemas con los que se encuentran los municipios.
Frente a otros procedimientos de tratamiento (vertidos controlados, reciclado para
recuperación de vidrio, metales y pasta de papel, compostaje para fabricación de abonos)
la incineración presenta numerosas ventajas: fiabilidad, rapidez y menor impacto
ambiental. Las centrales incineradoras emplean los residuos sólidos urbanos como
combustibles, utilizando el calor generado para usos térmicos o para producción de
electricidad (Figura 19).
21
Figura 19. Aprovechamiento de los residuos sólidos urbanos.
3.2.7 Energía geotérmica
La energía geotérmica, como excepción a la norma de las energías renovables, no
tiene su origen en la radiación solar, sino que se debe a las reacciones de desintegración
radiactiva natural en el interior de la tierra que generan gran cantidad de calor. Frente a los
volcanes y terremotos, que son manifestaciones naturales y espontáneas de la energía
geotérmica de la Tierra, el Hombre ha desarrollado técnicas para la extracción energética
controlada mediante perforaciones del terreno.
Los yacimientos geotérmicos se clasifican en función de la temperatura del foco
emisor en emplazamientos de alta temperatura (Figura 20), de aplicación a la producción
de electricidad, y de baja temperatura (Figura 21), para producción de agua caliente
22
destinada a procesos industriales y agrícolas, calefacción, balnearios con aguas termales
para aplicaciones terapéuticas, y calentamiento de piscinas.
Figura 20. Central geotérmica de alta temperatura (generación eléctrica).
Figura 21. Central geotérmica de baja temperatura (calefacción).
23
24
3.2.8 Energía de las mareas
Las centrales mareo-eléctricas generan electricidad aprovechando la diferencia de
nivel del mar entre marea alta y marea baja, en estuarios con diques dotados de
compuertas y turbinas reversibles (Figuras 22 y 23). Existen escasos emplazamientos de
interés energético y conllevan altos costes de instalación y mantenimiento.
Figura 22. Central Mareomotriz.
FIGURA 23. Esquema de funcionamiento de una turbina Straño.
25
3.2.9 Energía de las olas
Se puede aprovechar la energía del oleaje del mar, cerca de un acantilado,
mediante la construcción de un pozo vertical en el terreno, que disponga de una
embocadura en contacto con el agua del mar, por debajo del nivel de marea baja.
El impulso de las olas provoca el desplazamiento vertical de un gran flotador, en el
interior del pozo, que induce la rotación de un alternador y genera energía eléctrica de
corriente alterna (Figura 24).
Figura 24. Instalación experimental para aprovechamiento energético de las olas.
26
4.
CRITERIOS DE EVALUACION DE LAS FUENTES DE ENERGÍA
Las distintas consideraciones a tener en cuenta a la hora de evaluar las diversas
fuentes de energía las podemos clasificar del siguiente modo:
Consideraciones estratégicas
Se deberán contemplar los aspectos relacionados con la disponibilidad, fiabilidad y
calidad energética; la distribución geográfica de la generación y el consumo; la
autosuficiencia energética nacional o la dependencia exterior; las aplicaciones energéticas y
de generación de electricidad; el almacenamiento, transporte, transformación y
distribución; y las aplicaciones industriales no energéticas.
Consideraciones científicas y técnicas
Se evaluarán los aspectos asociados a los fundamentos físicos, la convertibilidad
energética, la ingeniería de diseño de componentes, equipos y sistemas, así como la
tecnología de fabricación, operación y mantenimiento.
Consideraciones energéticas
Las energías clásicas o convencionales son la base del desarrollo industrial y
económico de un país, por lo que representan su principal baluarte como bien de primera
necesidad, en tanto que las energías renovables aportan un suministro "complementario"
en caso de estar conectadas a la red de distribución, resultando una fuente energética
"alternativa" a la red eléctrica para el suministro energético de consumidores aislados.
Según datos del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía del Ministerio de
Industria y Energía, en 1997 las energías renovables proporcionaron el 6,5% del consumo
de energía primaria en España, siendo del 5,3% en el conjunto de los 15 países de la
Unión Europeo en 1996, donde nuestro país fue el cuarto productor. Las previsiones son
del orden del 10% para el año 2000 y en torno al 15% para el año 2010.
Consideraciones económicas
Contemplarán los aspectos económicos de los costes de la inversión en la
instalación (coste de la ingeniería de diseño, coste del alquiler o compra del
emplazamiento, y coste de fabricación, montaje y puesta en marcha); la amortización y las
cargas financieras de las inversiones realizadas, en función de la vida de la instalación; la
financiación y las subvenciones; los costes de operación y mantenimiento (personal de
operación y mantenimiento, energía y combustible, repuestos, consumibles y fungibles); y
la cuenta de resultados de explotación (cuenta de pérdidas y ganancias).
27
Consideraciones sociales
Se evaluarán los aspectos sociológicos relacionados con la seguridad de las
instalaciones, la generación de empleo directo e indirecto, así como la opinión pública.
Consideraciones ecológicas
Contemplarán el impacto generado y evitado en el entorno medioambiental o
ecosistema, así como en la población próxima y alejada del centro de generación de
energía.
Valoración global
Del resultado global del conjunto de valoraciones sobre las anteriores
consideraciones se obtendrán, para cada zona geográfica, los criterios básicos que
permitirán definir una política energética coherente con un desarrollo sostenible.
En síntesis y en la mayoría de los casos, se concluirá que cada tipo de energía,
tanto del grupo de energías clásicas como de energías renovables, tiene su aplicación
óptima, de forma que no existirá rivalidad sino complementariedad entre unas y otras
fuentes de energía.
28