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ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
Su funcionamiento radica en el calentamiento de agua mediante la utilización de la energía solar. Más allá de ser una simple alternativa ecológica, se ha convertido en una tecnología económicamente atractiva y competitiva.
En los últimos años se está produciendo un aumento notable de instalaciones de energía solar térmica a causa, entre otras, de la sensibilidad creciente de la sociedad hacia la necesidad de sustituir los combustibles fósiles y , por otra, de los avances en los sistemas (mejora de la calidad y reducción de costes) Las principales aplicaciones de la energía solar térmica son las siguientes:
CALENTAMIENTO DE AGUA CALIENTE SANITARIA
CALEFACCIÓN
SECADERO
DESALADORAS
SISTEMAS DE REGRIGERACIÓN
CONVERSIÓN TERMODINÁMICA: CENTRALES SOLARES
De todas las formas de captación térmica de la energía solar, las que han adquirido un desarrollo comercial en España han sido los sistemas para su utilización a baja temperatura mediante colectores planos sin seguimiento solar.
La aplicación más generalizada es la producción de agua caliente sanitaria. Su principio de funcionamiento es sencillo, se basa en la captación de la energía solar mediante un conjunto de colectores y su transferencia a un sistema de almacenamiento, que abastece el consumo cuando sea necesario.
Una instalación de energía solar térmica a baja temperatura se compone principalmente de los subsistemas de captación , transporte y almacenaje.
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ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
Otra forma de aprovechamiento de la radiación solar, consiste en la transformación directa en energía eléctrica mediante el efecto fotovoltaico.
Con la tecnología actualmente disponible, la utilización de la energía por procedimientos fotovoltaicos presenta ventajas notables para cubrir pequeños consumos aislados de la red de distribución eléctrica y asociada a aplicaciones domésticas, instalaciones agrícolas y ganaderas, iluminación, señalización y comunicaciones.
Además, actualmente se están llevando a cabo conexiones a red eléctrica de pequeñas instalaciones fotovoltaicas promovidas por particulares, estando las compañias suministradoras de electricidad obligadas a comprar dicha energía inyectada a sus redes.
A continuación se enumeran algunas de las aplicaciones que hoy en día se le da a la energía solar fotovoltaica. En definitiva, su uso es ideal allí donde se requiera un suministro de energía continuo y fiable sin necesidad de dependencias derivadas de las fuentes de energía convencional.
ELECTRIFICACIÓN DE VIVIENDAS RURALES
SUMINISTRO DE AGUA A POBLACIONES
TELECOMUNICACIONES: Repetidores de señal, Telefonía móvil y rural
TRATAMIENTO DE AGUAS: DESALINIZACIÓN, CLORACIÓN
SEÑALIZACIONES y ALUMBRADO PÚBLICO
SISTEMAS DE TELECONTROL VÍA SATÉLITE, DETECCIÓN DE INCENDIOS
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ENERGÍA HIDRAULICA
Mientras unos apoyan la energía hidráulica por ser limpia, otros la rechazan por el efecto negativo que producen las grandes centrales sobre la cuenca del río. Esto no sucede con la minihidráulica, que aprovecha el agua sin estropear el cauce.
La energía minihidráulica proviene de una instalación en la que la presa, si es que la hay ya que no siempre es necesaria, no debe sobrepasar los 15 metros de altura y la potencia no superará los 10 megavatios. Suelen ser instalaciones modestas, que comenzaron a construirse a principios del siglo XX y que daban luz a pequeñas poblaciones.
Las comunidades que más potencia tienen instalada en estas pequeñas centrales son Castilla-León, con 232 megavatios, Cataluña y Andalucía. No obstante, si se relacionan con la población o con la superficie, Navarra y La Rioja se sitúan en cabeza. Murcia y Valencia son las que cuentan con menor potencia instalada en minihidráulica.
La finalidad de una central hidroeléctrica es aprovechar la energía de un curso de agua como consecuencia de la diferencia de nivel existente entre dos puntos, transformándola en energía eléctrica disponible en el punto más bajo donde se sitúe la central.
Existe una gran variedad de instalaciones diferentes para realizar esta transformación energética.
Una primera clasificación según el tipo de central sería:
Centrales de agua fluyente.
Centrales de pie de presa.
Centrales de canal de riego o abastecimiento.
En las posibilidades de aprovechamiento son elementos decisivos la pluviometría y la topografía. La energía cinética obtenida mediante el empleo de las turbinas hidráulicas es empleada en la generación de electricidad.
En España suelen ser abundantes en la zona norte, aunque como era necesario que cuatro personas estuvieran a su cuidado fueron cerrando. De esta forma, mientras que en 1964 había 1.740 de estas minicentrales en servicio, 30 años después sólo quedaban 965. Afortunadamente, han aumentado y ahora existen casi 1.500 que producían en 1998 un total de 35 megavatios.
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En la actualidad, la Energía Eólica está experimentando una gran expansión, sobre todo en la zona del noroeste peninsular. Constituye una alternativa a otras fuentes de energía como son la energía nuclear, térmica, etc. todas ellas altamente contaminantes.
Se trata de una tecnología muy antigua que ha vivido su mayor crecimiento a partir de la década de los 70 (debido a la crisis del petróleo del 73), y especialmente en la última década.
Este crecimiento tan espectacular se debe fundamentalmente a la mejora del rendimiento energético y a una mayor potencia de generación, tanto en pequeños como en grandes sistemas eólicos, lo que redunda en un acercamiento entre la tecnología eólica y los sistemas de generación convencionales. Es de importancia también, señalar que en la actuacidad la creación de parques eólicos esta fuerte mente subvencionados por fondos Europeos, haciendose muy apetecible la realización de los mismos.
El hombre ha venido utilizando la energía del viento. Ya en el año 5000 a.C., el viento propulsaba los pequeños botes a lo largo del río Nilo. Hace 2000 años, aparecieron los primeros molinos de viento en Persia, utilizados para moler el grano y bombear agua de los ríos. El viento era la segunda fuente de energía, sólo superada por la madera.
Hacia finales del siglo XIX, se construyeron miles de molinos en Estados Unidos y Canadá para bombear agua a las granjas y ranchos y más tarde, para generar electricidad. Pero con la era de la Industrialización, primero en Europa y luego en América, llegó el paulatino declive de los molinos de viento. Las máquinas de vapor y el reducido coste de la energía eléctrica convencional hicieron que se sustituyese la mayor parte de los molinos utilizados para la extracción de agua.
No fue hasta la crisis del petróleo del 73 y la subida del precio de los carburantes cuando la humanidad volvió a interesarse por las fuentes de energía renovables. Desde entonces, se han desarrollado nuevos diseños de turbinas eólicas que han transformado el viento en una fuente de energía limpia, fiable y renovable.
La energía eólica aprovecha una fuente de energía infinita, inagotable y totalmente gratis como es el viento. A modo de ejemplo: la energía cinética contenida en el viento, a escala mundial, es mayor de 80 veces el consumo energético de toda la humanidad.
Una de las mayores preocupaciones de los países industrializados es el miedo al agotamiento de las fuentes tradicionales: carbón, petróleo, gas natural... El ritmo de consumo de estas materias primas es tal que en un año la humanidad consume lo que la naturaleza ha tardado un millón de años en producir. Por tanto no es descabellado pensar que las reservas se agotarán en años futuros. La energía eólica aliviará esta preocupación.
Otro factor importante es el carácter no contaminante de esta fuente de energía: se suprimen radicalmente los impactos originados por los combustibles durante su extracción, transformación, transporte y combustión, lo que incide beneficiosamente en la atmósfera, el suelo, el agua... ya que las plantas eólicas evitan el efecto invernadero y la lluvia ácida.
Por último, el factor económico. Las instalaciones eólicas presentan una rápida amortización, siendo para las grandes centrales 3 ó 5 meses. Además, a lo largo de su vida (unos 25 años) generan unas 30 veces más la energía que se utilizó para su construcción, término que se conoce como "balance de energía" de los sistemas eólicos. En la actualidad, el precio de la electricidad generada mediante la energía eólica está en trono a los 5 cent/Kwh, un precio muy competitivo comparado con las restantes formas de generar energía.
A modo de ejemplo, se presenta en la siguiente tabla las bondades de un sistema eólico de 10 MW.
Evita 28.480 Tm al año de CO
Sustituye 2.477 Tep (toneladas equivalentes de petróleo)
Aporta Trabajo a 130 personas al año durante el diseño y la construcción
Proporciona Industria nacional y desarrollo de la tecnología
Genera Energía eléctrica para 11.000 familias
En esta rápida visión de la energía eólica cabe destacar también ciertos inconvenientes. A pesar de que las plantas eólicas presentan un impacto ambiental relativamente pequeño en comparación con otras fuentes de energía convencionales, existe cierto rechazo principalmente por parte de los naturalistas. Las razones que esgrimen son:
El ruido producido por el giro del rotor, aunque su impacto no es más acusado que el generado por una instalación de tipo industrial de similar entidad.
El impacto visual antiestético, ya que por sus características las centrales eólicas están localizadas generalmente en entornos naturales: laderas, valles...
El hecho de que cientos de aves mueren al colisionar con las palas de las turbinas.
La mayor parte de estos problemas se han solucionado o reducido mediante el desarrollo tecnológico o una adecuada ubicación de las plantas eólicas.
El aire, al ser un fluido con peso específico muy bajo requiere de grandes máquinas y en consecuencia caras. Por último, destacar el hecho de que el viento es una fuente de energía intermitente, y no siempre está presente cuando se le necesita. Por tanto, el uso de la energía eólica para el autoabastecimiento de electricidad requiere de unos elementos acumuladores, que encarecen la instalación.
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ENERGÍA GEOTÉRMICA
Las plantas geotérmicas basan su funcionamiento en el aprovechamiento del 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 tiene varias ventajas: el flujo de producción de energía es constante a lo largo del año ya que no depende de variaciones estacionales como lluvias, caudales de ríos, etc. Es un complemento ideal para las plantas hidroeléctricas.
El vapor producido por líquidos calientes naturales en sistemas geotérmicos es una alternativa al que se obtiene en plantas de energía por quemado de materia fósil, por fisión nuclear o por otros medios. Las perforaciones modernas en los sistemas geotérmicos alcanzan reservas de agua y de vapor, calentados por magma mucho más profundo, que se encuentran hasta los 3.000 metros bajo el nivel del mar. El vapor se purifica en la boca del pozo antes de ser transportado en tubos grandes y aislados hasta las turbinas. La energía térmica puede obtenerse también a partir de géiseres y de grietas.
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.
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BIOMASA
La energía del sol es utilizada por las plantas para sintetizar la materia orgánica mediante el proceso de fotosíntesis. Esta materia orgánica es incorporada y transformada 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.
La única biomasa explotada actualmente para fines energéticos es la de los bosques. No obstante, el recurso sistemático de a la biomasa de los bosques para cubrir 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 España (por lo demás país deficitario de madera) sólo es razonable contemplar el aprovechamiento energético de la corta y saca y de la limpia de las explotaciones forestales (leña, ramaje, follaje, etc.), así como de los residuos de la industria de la madera. En este sentido, la oferta energética subyacente a las leñas ha sido evaluada en 2.500.000 tep, partiendo de la base de que la producción de leña (siempre en España) en t/ha es aproximadamente igual a la cuarta parte de la cifra correspondiente al crecimiento anual de madera, en m3/ha.
Al contrario de las energías extraídas de la tanatomasa (carbón; petróleo), la energía derivada de la biomasa es renovable indefinidamente. Al contrario de las energías eólica y solar, la de la biomasa es fácil de almacenar. En cambio, opera con enormes volúmenes combustibles que hacen su transporte oneroso y constituyen un argumento en favor de una utilización local y sobre todo rural. Su rendimiento, expresado en relación a la energía solar incidente sobre las mismas superficies, es muy débil (0,5 % a 4 %, contra 10 % a 30 % para las pilas solares fotovoltaicas), pero las suerficies terrestres y acuaticas, de que pueden disponer no tienen comparación con las que pueden cudrir, por ejemplo, los captadores solares.
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