Universidad del Valle de México

Campus Roma

Geografía

Fuentes de Energía naturales

2001 - 2002

 

Indice

Resumen *

Introducción: *

Objetivos: *

Motivo de la. elección del tema *

Información recopilada. *

Energía eólica: *

Energía Geotérmica *

Energía biomasa *

Energía solar *

DESARROLLO *

Hipótesis *

Resultados obtenidos *

Situación actual en la provincia *

Energía Geotérmica *

Los recursos geotérmicos en la provincia del Neuquén *

Energía de biomasa *

Conclusiones *

Aplicación de los resultados *

Nivel de contaminación de las energías convencionales *

Ventajas que proporcionan las energías alternativas *

Reservas *

Proyección *

Biografía Consultada *

 

 

 

Resumen

 

 

La posibilidad de acceder a la electricidad radica en el aprovechamiento de energías: solar, eólica, geotérmica y biomasa.

La provincia ofrece un espacio apto para la captación de los rayos solares la misma tiene una capacidad superior de energía geotérmica, el primer emprendimiento esta en COPAHUE

Otra alternativa la ofrece, la energía de biomasa, compuesta por residuos orgánicos.

La provincia tiene gran oportunidad de conectar aerogeneradores para el aprovechamiento de los vientos .

Estas energías alternativas tiene la capacidad de no contaminar el medio ambiente y no afectan por lo tanto a la sociedad.

 

 

Introducción:

Objetivos:

 

Conocer el grado de desarrollo de las emergías alternativas en la provincia de Neuquén.

Registrar los emprendimientos a cargo del estado y del sector privado.

Definir las ventajas de las energías limpias.

Entrevistar a los responsables del EPEM.

Conocer las formas de producción de las energías alternativa: eólica, solar, geotérmica y biomasa.

Mostrar a través de maquetas, las características de los distintos dispositivos en la producción de las energías alternativas

Defender por medio de investigaciones, poniendo en manifiesto sus ventajas comparativas, la utilización de los recursos energéticos no convencionales, Para con ello poner en luego la instancia de validación de las hipótesis fundamental.

 

 

Motivo de la elección del tema

 

 

En los 80 casi la totalidad de la energía consumida en el mundo provenía de la quema de combustibles fósiles, considerando el mismo consumo per capita de esos años y que la

población mundial llegara a 8200 millones de personas, en el 2025 se quemaran 14.000 millones de toneladas de carbón. Es decir, habrá un incremento del 40%.Ello producirá una aceleración de1 calentamiento global de1 planeta y una elevación de1 nive1 de los océanos.

Los combustibles fósiles se agotan y amenazan con provocar una catástrofe ecológica.

La tecnología nuclear en muy costosa y peligrosa.

 

¿Qué alternativas nos quedan?

 

La crisis energética que impacto al mundo en 1.973 y que dejó casi sin combustible a los principales países del munc3o,obligó a los especialistas a formular un serio replanteo

sobre los mecanismos de generación.

La crisis tuvo su continuidad en la Argentina, la que llevo a profundizar los estudios

sobre las llamadas Energías Alternativas.

 

¿Qué son las energías alternativas?

Son fuentes de obtención de energías sin destrucción del medio ambiente, renovables,

que han sido investigadas y desarrolladas con algunas intensidades en las últimas décadas.

Algunas de ellas son :

Eólica: producida por el movimiento del viento.

Solar : utiliza la radiación solar.

Geotérmica : Uso del agua que surge bajo presión desde el subsuelo.

Biomasa: Utiliza la descomposición de residuos orgánicos

El actual modelo de desarrollo esta soportado por uso de energía convencional (hidráulica y combustibles fósiles no renovables).

¿Cómo se produce la energía a partir del viento, sol, volcán y de la materia orgánica?

Estas y otras preguntas que nos hemos formulado, encontraremos sus respuestas en el siguiente trabajo,

 

Información recopilada.

 

Energía eólica:

La energía producida por el viento, ha sido siempre por el hombre en forma secundaria, para la navegación y en 1a utilización local como los molinos de vientos. El viento es una fuente inagotable y no contaminante, pero es irregular y el sistema de almacenaje en baterías ha sido desarrollada, pero necesita mayor perfección.

El viento es una manifestación indirecta de la energía del sol, el 0.7 % de esta relación es transmitida en energía cinética de los vientos.

Hoy en día la energía eólica evita la introducción en la atmósfera de mas de 3

millones de tonelada de C02, cada año y otros contaminantes.

Actualmente la conexión de energía eólica, puede llegar a cubrir el 20 % de

demanda eléctrica con parques eólicos en e1 año 2 .000 habiendo ahorrado 250 millones

de toneladas de C02 y 3 millones de óxidos sulfurosos del efecto invernadero.

Hoy nadie se atreve a dudar que la cinética de los vientos es una fuente de energía

plenamente competitiva frente a las energía convencionales, como se a demostrado con

parques eólicos como los de California y Dinamarca, con potencias de 1,500 MW y 30

MW respectivamente, que han sido posibles gracias a la iniciativa privada y el aporte

gubernamental.

 

Propuestas eólicas para la argentina

 

Nuestro país cuenta en el sur de la provincia de Buenos Aires y en 1a región Patagónica con excelentes posibilidades de aprovechamiento de la energía del viento, con elevadas velocidades medias anuales para, las cuales, la captación de energía se hace

notablemente conveniente.

El tema ha sido objeto de diversas investigaciones y de proyectos que incluyen instalaciones de granjas eólicas en la Patagonia, región que presenta excelentes

condiciones para su aprovechamiento.

Si se quiere utilizar el viento para producir energía en una región cualquiera, es

necesario que la velocidad media del mismo sea suficientemente alta. Para utilizar los

convertidores de energía eólica, las condiciones son apropiadas si las velocidades son de

4 ó 5 metros sobre el nivel de superficie.

Las mejores condiciones para la utilización de energía eólica son :

-Terrenos llanos, particulares en regiones costeras.Donde existen cumbres planas o colinas solitarias sin laderas escarpadas.

- Valles planos y extensos, expuestos en la dirección del viento predominante. El plan energético argentino: prevé una potencia instalada en nuestro país de 15.OOOMW. Si pensamos que un 5 % podría implementares con turbinas eólicas, esto representaría una instalación de 750 MW. Esta cantidad implica la demanda energética que podría confiarse a las centrales eólicas en el futuro, sobre todo considerando que el país posee elevados niveles de vientos medios.

Para lograr el desarrollo de turbinas grandes para satisfacer este requerimiento, es lógico comenzar desarrollando turbinas menores, de 1O a 20 KW con un doble objetivo:

Satisfacer las necesidades de pequeñas poblaciones alejadas de la red de distribución eléctrica.

Concretar con pequeñas turbinas, los pasos de aprendizaje necesario para llegar progresivamente a la mayor potencia.

Podría entonces pensarse en el desarrollo inicial de una turbina de 1O a 20 KW con la que actualmente esta construyendo La armada Argentina con fondos de la subsecretaria de Estado de Ciencias y Tecnología y continuar luego con una de mayor de 40 o 50 KW adquiriendo progresivamente la tecnología que requieren estas turbinas.

 

El viento es una alternativa ideal para la Patagónia

 

La energía eólica tuvo una permanente continuidad a través de los tiempos debido a su

versatilidad, hoy esa virtud se puede ejemplificar con lo siguiente:

El tamaño de un equipo convertidor de energía eólica (ECEE) puede ser desde menos de un metro hasta 100 mts. de diámetro con potencia desde menos de I KW hasta varios megavatios.

Los ECEE pueden estar interconectados a una red de suministro de energía o ser utilizada aisladamente con o sin acumuladores.

Los ECEE necesitan solo una superficie pequeña para su funcionamiento

El uso de los ECEE no producen efectos nocivos en el ambiente.

Una etapa piloto

 

Antes del proyecto eólico gigante que se erigirá en Santa Cruz en las dos primeras décadas del próximo siglo, habrá una etapa piloto mucho más moderna e inmediata, La instalación de dos minigranjas eólicas experimentales que servirán para testificar la tecnología y la capacidad de nuestro país para recibirla. Una estará en Río Gallegos (Sta Cruz) y la otra en Punta Arena. Los proyectos serán supervisados por grupos de universidades, coordinadas en Chile por la MAGALLANES y en la Argentina por la facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires. Cada minigranja piloto constara de tres o cuatro grandes aparatos y podrá iluminar hasta 7000 hogares de bajo consumo de electricidad, que la minigranja Argentina inyectara en la red eléctrica local de Río Gallegos.

Estaciones Anemométricas

 

 

Tipos de turbinas

 

Hablando de aerogeneradores, los mas prometedores son los de eje horizontal, los ejes verticales y la torre con vértice confinado

Los ejes horizontales tienen una larga tradición, y sus posibilidades para captar energía, eficientemente ya han sido desarrolladas con instalaciones tales como la turbina de HUNTER de 34 metros de diámetro con una potencia de 100 KW que funcionó entre I959 y 1968.

Otro ejemplo la constituye la turbina de Smith Putnam de 53 metros de diámetro y I.25MW que funcionó en Estados Unidos desde 1.942 hasta 1.945. Entre las mas recientes figuran las construidas por la Nasa, la MOD -0 de 38 mts de diámetros y I00 KW de potencia; la MOD -1 de 6I mts y 2MW construida por Boeing e instalada en Goodnoe Hills, Washington que componen el primer parque de grandes turbinas, en la cual esta inyectado en la línea una potencia de 75 MW .

De este tipo de turbinas también se han construido en bajas potencias en una extensa área desde fracciones de KW hasta los 60 y 80 KW.

La tecnología de estos aerogeneradores de eje horizontal se encuentra en continuo desarrollo y podríamos decir que muchos de ellos ya están en ,la etapa de comercialización.

Las turbinas de eje vertical, comenzaron a difundirse en los últimos;

Varios países se encuentran desarrollando estos prototipos, en especial en Canadá y Estados Unidos; estas ultimas se encuentran actualmente en una avanzada etapa de desarrollo.

Por último, la torre aletada con vértice confinado, que teóricamente apárese

con magnificas posibilidades, debe aun confirmarse experimentalmente en dimensiones con cierta magnitud, ya que los pequeños modelos de tune1 de viento han demostrado una gran dependencia de las dimensiones geométricas de1 aparato.

En nuestro país se estan realizando experiencias en los laboratorios de la facultad de ingeniería de Buenos Aires. En este sistema de captación de energía se encuentra aun en la etapa de investigación

.

Una operación aislada

 

En aquella en la que el viento es la única fuente de energía, para cargas individuales y para casas o granjas aisladas, es necesario implementar un sistema que almacene la energía producida.

El exceso de energía generada durante periodos de vientos fuertes es almacenada en baterías, en esta modalidad el viento es utilizado como fuente adicional de energías.

Energía Geotérmica

 

La energía geotérmica es considerada como un tipo de energía no convencional, sino como un factor importante para el desarrollo energético futuro, ya sea a mediado a largo plazo, estas investigaciones y desarrollo nos permitirán situarnos en las naciones mas avanzadas que bregan por su autoabastecimiento energético.

El termino geotermia se refiere a la energía térmica producida en el interior de la tierra. El calor telúrico es conducido a través del manto hacia la superficie terrestre que asciende con un flujo promedio haciéndose difuso para las aplicaciones practicas, dado que existen zonas anómalas en las cuales la variación de la temperatura es mayor; esto puede ser en las zonas volcánicas, o en contacto entre placas corticales. Los sistemas conectivos de agua subterránea captan dicho calor, alcanzando la superficie a través de rocas porosas o fallas geológicas.

Pero hay lugares que son importante fuente s de calor en donde se manifiesta la energía geotérmica ya sea en forma de agua caliente, o vapor de agua en alta temperaturas, las cuales pueden ser aprovechadas para la producción de energía eléctrica o para otros usos. En el caso del agua caliente se la puede utilizar para calefaccionar viviendas o industrias, tales usos serian, destilación, cultivos de microorganismos, invernadero, etc. El vapor del agua se utiliza para mover turbinas que generan electricidad.

Este recurso natural debería ser explotado, en los países en desarrollo, como una alternativa a los sistemas de energía convencionales, basado en el gas y el petróleo.

 

Campos Geotérmicos

 

Son zonas limitadas de la corteza terrestre, en donde existen flujos anormales de calor que producen el calentamiento de las aguas contenidas en los estratos de rocas permeables.

Estan cubiertos por una capa rocosa que impide el escape del flujo caliente. Pero a la vez se encuentran zonas de fluidos de calor normal cuya explotación se justifica por estar constituidos por acuíferos y porosos.

 

Fuentes de calor

 

Dicha fuente esta constituida por una masa de magna a altas temperaturas, esta es proveniente del manto, asciende a la corteza para constituir la cámara magnética de un volcán central o sistemas volcánicos, característico de la zona de compresión o subducción, puede depositarse en la corteza sin producir volcanismo. Esta masa magnética constituye una fuente principal de calor para un campo geotérmico.

Sin embargo, el ascenso de la misma se produce en forma rápida y directa, originando basalto, andesitas y rocas a fines, con dispersión del calor por lo tanto desaprovechable desde el punto de vista geotérmico.

El flujo de calor no se origina a partir de la magna, sino como consecuencia de una concentración de elementos radiactivos en la corteza terrestre

 

Reservorio

 

El reservorio está compuesto por una capa de roca de alta permeabilidad y volumen suficiente para h contención de fluido que permita una explotación prolongada.

El agua del acuífero es de origen rneteórico, no obstante puede tener un origen magnatico, proveniente del vapor del agua.

 

Capa rocosa

 

La capa rocosa esta situada por encima del reservorio, posee una baja permeabilidad, en

algunos casos la impermeabilidad se debe a la alteración hidrotermal de la roca, a causa

de la deposición de minerales, Fundamentalmente de1 SILICE.

 

Manifestaciones superficiales

 

El fluido alcanza la superficie a través de las fallas en la capa rocosa dando origen a:

fuentes termales, geiseres y fumarolas.

Su descomposición depende de las temperaturas. Las fuentes termales son emanaciones de agua, vapor de agua y dióxido de carbono. Los geiseres son grietas, que se llenan de agua freática que entran en ebullición y son expulsadas al exterior.

El proceso es intermitente, ya que una vez expulsada el agua de las columnas, esta se llena, reiniciandolo de nuevo.

Las fumarolas son emanaciones gaseosas, desde grietas, en zonas cercanas a

volcanes activos. Los gases son: vapor de agua, cloruros volátiles, ácido clorhídrico,

anhídrido carbónico y compuestos sulfurados.

La existencia de manifestaciones es un inicio de un resenvorio geotérmico, no

obstante, pueden encontrarse campos geotérmicos en donde no hay alguna

manifestación terrenal, como ocurre en las zonas de rádiente geotérmico normal.

 

Tipos de campos geotérmicos

 

Los sistemas hidrotermales se clasifican en función del fluido producido en :

Campos que producen aguas calientes: el agua del reservorio tiene una temperatura de 60 - 100 C. Se encuentran en áreas de flujo normal o superior a lo normal. El uso del fluido con fines agrícolas e industriales.

Así como calefacción y suministro de la misma.

- Campos que producen vapor húmedo: son conocidos como líquido dominante, el reservorio contienen agua a una temperatura mayor a los 100 C. Durante la extracción se producen disminuciones de presión que origina una evaporación parcial, obteniéndose así una mezcla de agua y vapor en condiciones de saturación.

La utilización es la generación de energía eléctrica.Campos de producción de vapor sobre calentado: también denominados de "vapor dominante"; producen vapor seco sobrecalentado, con cantidades de otros gases como dióxido de carbono y sulfuro.

La utilización principal es la producción de energía eléctrica.

 

Explotación de los recursos geotérmicos

 

- Fase de un proyecto geotérmico

Métodos de explotación, geológicos, geoquimicos y geofísicos. Se utilizan para la ubicación y caracterización de un campo geotérmico.

La gran extensión de las áreas sometidas a la exploración, han sido planificadas a través de varias etapas de investigación con métodos precisos y costosos. Las fases de un proyecto geotérmico comprende de:

- Estudio de reconocimiento: se lleva a cabo en una región, con el objeto de evaluar las posibilidades geotérmicas, de planificar las etapas de exploración; en esta etapa se realizan :

- Recopilación de datos (Geología, topografías, fotografías aéreas y satelitales, datos geofísicos, meteorológico, hidrológico y datos de manifestaciones termales de la región.)

- Reconocimiento del campo : incluyen tomas de muestras ( rocas / aguas) para su análisis previo.

- Estudio de prefactibilidad: abarca un área determinada. Esta fase pretende lograr una evaluación preliminar del recurso.

Ubicar los sitios de perforación de pozos exploratorios, estudios geológico, hidrogeológico y geoquimicos para determinar la presencia y origen de una anomalía térmica.

- Estudio de factibilidad: el objeto es la delimitación del campo geotérmico, la estimación de las reservas explotables. Los fluido: geotérmicos y sus usos, que incluyen estudios del reservorio, estudios económicos y diseños de la planta piloto,

-Explotaciones: las tres primeras fases son exploración y las dos últimas son de explotación.

Usos de la energía geotérmica

 

Antecedente y situación actual

El primer uso que se le dio a 1a geotermia fue el balneorapico. Luego comenzó la explotación de las sales geotérmales. El aprovechamiento con fines, es reciente, con el aumento de la potencia instalada fue de un 7 - 8 % anual. En 1.973 sobreviene la crisis del petróleo, y la Forma alternativas para obtener energía era a través de la geotermia.

Generación de energía

 

Los usos importantes de los fluidos geotérmicos en la producción de energía eléctrica.

Existen diversos ciclos de generación y se clasifican en dos grupos: ciclo de contrapresión y ciclo de condensación. Fuera de esta su clasificación se halla en el ciclo binario.

Ciclo a contrapresión: el fluido procedente del pozo es conducido a la turbina y

luego es descargado a la atmósfera. El mismo produce una mezcla de agua y vapor, y se utiliza un separador, en el cual mediante una disminución de presión los separa. El agua es inyectada en el reservorio o eliminada.

• 
  Ciclo a contrapresión: el flujo endotérmico producido por los pozos sufre una separación del condensador, el vapor es enviado a la turbina y descargada en un condensador. El rendimiento es el doble de una central a contrapresión. Uno de los problemas que afectan el rendimiento, está determinado por la concentración de gases incondensables, en el vapor. El fluido que alimenta la central es una mezcla de liquido y vapor, también es aprovechable el agua caliente para producir varias etapas de separación.

CENTRAL A CONTRA PRESIÓN

- Ciclo binario: el fluido geotérmico pasa por m calentador o evaporador para provocar la evaporación de un fluido intermedio, este ultimo pasa por la turbina expandiéndose para luego entrar al condensador completándose el ciclo cerrado mediante el bombeo líquido. Dicho fluido secundario debe sobrecalentarse bajo punto de ebullición, tal como el isobutano.

Estos ciclos tienen la ventaja de utilizar fluidos geotérmicos de mas baja temperatura, aun aquellos químicamente desfavorables o tienen proporciones incondensables. Además vienen la ventaja de admitir mezclas de aguavapor sin previa separación pero tienen las desventajas de requerir de un flujo secundario muy volátil que absorben una cantidad importante de la energía generada.

 

CICLO BINARIO

 

 

Energía biomasa

 

La biomasa es materia viva que ha estado viva recientemente. Pueden ser un conjunto de materia biológicamente renovable, (madera, células, resto de comida),por extensión, la energía que proviene de la fermentación o la combustión, o sea del quemado de los desechos o por la fermentación de los desechos orgánicos que están sepultados. De las dos Formas se puede obtener gas o electricidad.

 

Funcionamiento y características

 

Los datos estadísticos indican que cada habitante de la tierra produce aproximadamente un Kilo de desperdicio por día. Paralelamente, el consumo de energía no renovable acorta sus plazos de agotamiento en proporción a la mayor tecnificacion de la sociedad, Para poner un ejemplo, podríamos decir que si extendiéramos sobre la superficie de la provincia de Tucumán, los residuos generados durante siete años, por todos los argentinos, la cubriríamos con una capa de IO cm de espesor, como vemos la necesidad de energías limpias renovables áunado a la necesidad de desacernos de los desechos, hace posible el aprovechamiento de la energía de biomasa.

Diversas tecnologías pueden emplearse para transformar la biomasa en combustible sólidos, liquido s y gaseosos, Se distinguen:

- El bio gas: mezcla de gas producido por la fermentación de materia orgánica.

La bioenergía: se obtiene por la transformación de productos orgánicos.

La dentro energía: obtenida de la biomasa forestal.

El biogas

 

Mundialmente se lo conoce como biogas o producto de la fermentación anaerobia (sin aire) de residuos de origen orgánico.

Su composición depende de la materia prima utilizada y otros parámetros o factores. El es contiene un elevado nivel de metano (50 al 70) dióxido de carbono (30 al 45%),hidrogeno, oxigeno, y otros

Dentro de las energías convencionales, los sistemas de biogas son de inmediata y segura aplicación a un costo despreciable, además presenta una serie de ventajas como :

Reducen la peligrosidad y la contaminación de los residuos, eliminan el olor desagradable de los desechos.

No producen desequilibrio en la naturaleza

- Como subproducto se obtiene un afluente con aptas propiedades de fermentación.

Amortizan entre cuatro y siete años.

 

Las instalaciones necesarias para la producción de biogas son muy costosas y pueden ser utilizadas con mano de obra rural, la cual hace muy interesante al sistema para el agro argentino, donde la energía convencional no lleva por razones económicas.

 

El proceso anaerobico

 

La formación metanogénica ocurre con la ausencia del oxigeno, esta condición se logra en recipientes que impiden la entrada de aire exterior llamado BIODIGESTORES.

Las bacterias responsables de la degradación y producción de gas metano se encuentran presentes en el estiércol, y en los lodos cloacales. El biodigestor, es un recipiente cerrado, que actúa por sistemas de vasos comunicantes, por un conducto ingresa el. material a descomponer y por el otro sale en proporcion a lo que ingresa, el liquido residual que es utilizado corno abono.

 

Etapa de digestión

 

El proceso de degradación, es el desarrollo de un complejo de bacterias que atacan la materia orgánica original. Se dividen en dos etapas, principales ácidas y metanogénicas. Estas dos etapas se producen en formas simultaneas en los digestores, según las características:

- Fase ácida:

- Bacterias facultativas: pueden vivir en presencia de bajo contenidos de oxigeno

- Su producción final = ácidos orgánicos

- Fase rnetanogénicas: no viven en presencia de oxigeno.

bacterias anaeróbicas ).

 

Digestores

 

Elementos que la componen :

- Cámara de carga : en ella se introducen el material a fermentar, se mezcla con agua y se lo homogeinisa, luego penetran al digestor.

Conducto de largo : conecta la cámara de carga, con la cámara de digestión.

- Gasómetro: su función es de actuar de pulmón de almacenamiento en los momentos en que no existe el consumo de gas, pues la producción es interrumpida a lo largo de todo el día.

• Cámara de descarga : en ella se acumula todo el material una vez digerido. En cuanto a las posibilidades, Argentina, la tiene por ser un país extenso la utilidad de esta energía debería ser apreciada como una forma económica, de brindar confort al medio rural, sobre todo en regiones donde pasan años antes que llegue allí el gasoducto o la electricidad. Por lo tanto deberían intensificar las investigaciones, se han hecho estudios y se calculó que el estiércol tiene un poder calorífico de 5.000 a 5.500 kilocalorías por metro cúbico, según las mediciones del INTA.

Energía solar

 

Energía que proviene del sol y a través de un proceso de almacenamiento es transformada en energía eléctrica o calórica.

La crisis del petróleo, de principio de los setenta, hizo que la energía solar saltara paulatinamente a competir en altos niveles de rentabilidad.

La tierra recibe anualmente del 1,6 millones de KW./ Hs., de l os cuales un 40% llega hasta nosotros, siendo el resto reflejada por las altas capas de la atmósfera.

 

 

La conversión directa de la energía solar puede ocurrir de dos maneras:

• La luz solar incidente puede ser transformada directamente en calor por conversión fototérmica utilizando para ello un dispositivo que absorbe los rayos solares en forma selectiva. (un invernadero constituye una con configuración rudimentaria de este tipo de dispositivo).

• Puede ser transformada directamente en electricidad por convección fotovoltaica, utilizando una célula solar.

De este modo la energía solar, puede ser utilizada para :

• generación de energía eléctrica.

• Calefacción de vivienda y edificio público.

• Calentamiento de agua para uso sanitario.

• Actividades agrícolas, centrales de secado de productos mediante el calentamiento del aire.

• Calefacción de ambiente destinados a la cría de animales.

• Aplicaciones mineras, mediante el empleo de pozos solares.

 

Funcionamiento y características

 

Partiendo de dispositivos llamados células solares, se convierte la radiación solar en electricidad. La conversión fotovoltaica es el único medio en transformar la energía suministrada por el sol en forma de rayos, en electricidad. Esta transformación se realza por medio de células fotovoltaicas, recurriendo a las propiedades de los materiales semiconductores ampliamente utilizados en la industria electrónica, transistores, diodos etc.

Las células fotovoltaícas mas corriente utilizada en el silicio ( SI ) elemento muy extendido en la naturaleza.

Después del oxigeno, el silicio es el material mas abundante en la corteza terrestre. Separarla de la arena resulta algo relativamente fácil. En un crisol de cuarzo se calienta el silicio hasta licuarlo.

 

Los átomos del silicio fundidos, al enfriarse ocupan los estados mínimos de energías, que corresponden con sus posiciones cristalinas. Se obtiene así un gran monocristal de fondo cilíndrico y varios kilos de peso, que hay que cortar cuidadosamente, para transformarlo en finas obleas semiconductoras. Las células fotovoltaicas de silicio tienen la propiedad de Convertir directamente la luz solar que incide en ellas en energía eléctrica. Cuando mayor es la luz que reciben mayor es la energía que producen. Para su aplicación práctica las células se interconectan entre si y se encapsulan en el material plástico aislante, formando un modulo fotovoltaico.

El módulo tiene un frente de vidrio templado y un marco de aluminio que lo protegen de los agentes atmosféricos y le dan rigidez estructural. Los módulos son generadores de corriente eléctrica continua, la energía producida durante las horas en que el módulo esta iluminado por la luz solar se acumula en baterías para su empleo durante la noche o en días nublados.

La batería es la que otorga la autonomía de funcionamiento al sistema de generación.

Un generador eléctrico solar está constituido por uno o mas módulos fotovoltaicos según sea la potencia requerida .

Cuando se desea alimentar equipos de corrientes alternas en 220 volts, es necesario instalar además, entre la batería y el mismo, un inversor de corriente.

 

Aplicaciones de los generadores solares

 

Los generadores eléctricos solares están concebidos principalmente para pequeñas potencias y para que aquellas zona donde no llegue la red de distribución eléctrica.

 

Aplicaciones

 

• Electrificación de viviendas y establecimientos rurales: iluminación televisores, telefonía, bombeo de agua y comunicaciones.

• Electrificación de alambrados

• Balizamiento y actualización.

• Alambrado exterior autónomo

• Casa s rodantes

• Náutica

POSIBLES EMPLAZAMIENTOS DE ENERGÍA SOLAR

 

 

Ventajas

 

• No consumen combustibles.

• No tienen partes de movimiento.

• Son módulos, lo quo permite aumentar la potencia instalada, sin interrumpir el funcionamiento de los generadores.

• La vida útil. es superior a 2 años.

• Resisten condiciones externas con vientos, granizos, temperaturas y humedad.

• Son totalmente silenciosos.

• No contaminan el medio ambiente.

 

Pozas solares

 

Son colestores horizontales formados por una piscina de fondo oscuro, que se llena con una solución salina con un gradiente de concentración que tiene un alto valor en el fondo y que es casi cero en la superficie. El sol calienta el fondo y la solución con gradiente impide la conversión de la masa de agua, que como es muy grande, acumula una cantidad de calor equivalente a varios días de colección.

Los días nublados y las noches, tienen poco efecto sobre su temperatura de fondo.

Las pozas solares son un productor de calor a bajas temperaturas y con costos, muy bajos en zonas donde se puede obtener sol.

Existen dos tipos de pozas solares: el tratamiento de minerales no metálicos y la producción de energía eléctrica en las cercanías de salinas.

 

DESARROLLO

Hipótesis

 

La producción de energía no convencional o limpias y renovables, tales como : eólica , solar, geotérmica y biomasa, son ventajosas en tanto y cundo se explote un tipo de recurso renovable y a su vez no producen agentes contaminantes que perjudiquen la salud del medio ambiente y social.

La provincia del Neuquén, realiza emprendimientos de energías alternativas teniendo en cuenta la rentabilidad de los recursos no convencionales o alternativos, llevando electricidad, a las localidades por donde no pasa la red de energía eléctrica

 

Resultados obtenidos

Situación actual en la provincia

 

- Energía eólica :

En la actualidad funcionan generadores eólicos en las escuelas N° 2I4 de la Amarga, N°- 243 de Sauzal bonito N° 275 de El Chenque; con buenos resultados a pesar de ser equipos de baja capacidad y precarias instalaciones.

Además, la Dirección provincial de telecomunicaciones ha instalado en sus plantas repetidoras, grupos de generación eólica (1O unidades),estas están montadas en pequeñas repetidoras que se reparten a lo largo de la geografía de la provincia. Están ubicadas en zonas de difícil :acceso y consecuentemente, pocas transitadas.

Con esto se reduce los costos generales y el costo de la energía general.

 

- Energía solar :

El aprovechamiento de estas energías en la provincia, es utilizada para alimentar a los parajes alejados de los centros de distribución, en particular en escuelas rurales, puestos sanitarios y estaciones repetidoras. Esta utilización propicia el uso optimo de los recursos renovables y racionaliza la explotación de los no renovables.

La utilización de los paneles solares, han sido utilizados únicamente para solucionar necesidades puntuales , tales como el caso de la escuela de albergue de la localidad de las Matancilla.

En telecomunicaciones se han utilizado energía no convencional para la alimentación eléctrica del sistema. Se ha dado de sistemas telefónicos semipúblico automáticos integrados al sistema de telediscado nacional a 40 parajes y localidades del área fronteriza de Neuquen.

En la actualidad, se encuentran instalados 12 sistemas de generación fotovoltaica en potencia que van desde 300 a 3.360 vatios.

En la localidad de las Matancilla se instalo un grupo de generación fotovoltaica en 1,280 W/Hs con acumulación en baterías de 500 A/Hs de capacidad, que alimenta un sistema compuesto de:

• sistema de iluminación fluorescente 12 lamparas de 20 w y IO lamparas 8 w.

• Un refrigerador de 46 litros.

• Un radio Teléfono

La inserción de esta nueva tecnología de punta en la provincia está siendo apoyada por la provincia, la legislatura ha sancionado una ley que posibilita e incentiva el desarrollo de energías alternativas, creando todas las condiciones para que sean aprovechadas por cualquier usuario potencial por sus ventajas comparativas.

 

Energía Geotérmica

 

En Abril de 1988, se inauguro la Central Geotérmica Piloto de Copahue, cuya capacidad de potencia es de 6,177 KW , aportando como nueva fuente de energía.

En la actualidad se trabaja con técnicos de la Argentina, incluyendo los de EOEM, junto con los de Japón en la confección de una central.

En Enero de 1989, se inició en Copahue una perforación de un tercer pozo exploratorio denominado CPO III, que tendrá una profundidad de 1800 m. Dicha información es obtenida a través de los resultados arrojados por los parámetros de los pozos Cop II y cop I, de allí se sacara una conclusión para confeccionar un proyecto ejecutivo, para la instalación de una central geotermica. Esto permitirá que se conecte con el sistema interconectado nacional.

El estudio de factivilidad, en la provincia, junto con los datos que arroja y los futuros emprendimientos serán solventados por capital privado, para la explotación de este recurso. La capacidad del reservorio del copahue soporta una instalación de una planta de 30 megavatios (MW).

 

Los recursos geotérmicos en la provincia del Neuquén

 

 

 

 

Campo geotérmico Copahue

 

El área está ubicada al noroeste de la provincia. Al oeste se destaca el volcán Copahue, al este y norte una abrupta escarpa ,que separa a la meseta.

La fuerte anomalía térmica, es consecuencia de una intensa actividad volcánica, del punto estructural; forma parte de una depresión volcano - térmica, un sistema de fractura y fallas, es el responsable de la superficie de los fluidos geotérmicos.

 

Campo geotérmico Domuyo

 

Se encuentra ubicado al noroeste de la provincia. Los estudios geotérmicos se efectuaron sobre un área, en donde se hicieron interpretaciones de imágenes satelitales, Geológicas, gravimetrica regional.

En la falda oeste del cerro Domuyo se esta realizando geoquímica, gavimetria, topografía, geológicas, hidrogeológicas y volcanóloga.

Finalmente se efectuaron trabajos de geoelectrica y sísmica, se perforaron pozos de gradientes, los resultados obtenidos se transfieren a un campo de líquido dominante.

 

El basamiento es la unidad geológica que constituye el reservorio alimentados por las manifestaciones termales, debido a su fracturamiento y presencia en un área de elevadas temperaturas.

Se trata de un área volcanica, el gradiente térmico origina por posibles cámaras magnéticas, siendo completado los estudios de prefactibilidad.

 

Energía de biomasa

 

El EPEM realizó una primera cualificación del recurso pecuario, relativo al ganado, de los residuos urbanos, se calcula que el contenido energético de los residuos alcanza aproximadamente 41.000 tep /año; lo que equivale a 70 millones de Mts cúbicos/año de biogas de 5.500 Kcal /mts cúbicos.

En la provincia la cantidad de residuos recolectada anualmente es de 36.000 toneladas. Estos números nos muestran que hay mucho por hacer por el desarrollo y la comercialización de esta nueva energía.

 

Detalle de generación de las energías

 

La energía eólica es generada por una energía mecánica, contenida en el viento, es una masa de aire en movimiento que se genera por una diferencia de presión, en definitiva energía eólica es energía solar, de alguna manera, porque los vientos se producen por una diferencia de presión, la diferencia de presión por diferencia de temperatura y densidad del aire que la produce el calentamiento del sol.

Consiste en captar, la energía mecánica de los vientos, para convertirla en una fuerza que lleve a cabo la rotación de un eje, de una hélice, que a su vez esta conectado a un generador. Este generador al girar o ser movido por la hélice, genera una corriente eléctrica que puede ser continúa o alterna,

Si la corriente es alterna , los sistemas chicos de generación es convertida en corriente continúa para acumularla, o sea energía eléctrica.

Se puede acumular por energía eléctrica continúa en una beatería a través de una reacción química .

 

Energía biomasa :

 

La energía de biomasa es generada por la combustión o la fermentación de materiales orgánicos.

El proceso de fermentación, tiene dos grupos esenciales de bacteria:

• El primer grupo licúa y transforma los compuestos en ácidos.

• El segundo grupo fermenta los acidos convirtiendolos en gas metano.

En el caso de combustion, los deschos se queman en parrillas produciendo gases muy calientes. El calor de estos hace hervir el agua en una caldera, produciendo vapor, que es usado para hacer funcionar los turvogeneradores (igual que en las otras centrales). Los gases pasan por aparatos controladores de la polucion antes de ser liberados.

Para producir un metro cubico de biogas por día se necesitan:

-Estiercol (Kg.) -Agua (Lts.)

 

Vacuno 30 30

Cerdos 10 20-30

Gallinas 8 24-32

 

 

Composición del biogas - Equivalentes y consumos.

 

Metano ........................................ 55 a 70 %

Dióxido de carbono ...................... 30 a 40 %

Anhídrido sulfuroso ....................... menos de 1%

Hidrógenos ................................. 1 a 3 %

Otros gases ...................................1 a 5 %

- Poder calorífico del biogas 5.000 a 5500 Kcal/m3.

- Poder calorífico del biogas depurado 8.700 Kcal/m3.

 

Energía Geotérmica

 

Los principales tipos de centrales, utilizadas para producir energía eléctrica a partir de los fluidos geotérmicos son:

• Centrales a contra presión: el fluido procedente de los pozos es conducido directamente a la turbina. Este ciclo es el mas simple y de menos costos de instalación, pudiendo operar con mas de 14 % de contenido de incondensables. En contra partida tiene bajo rendimiento siendo elevado su consumo de vapor 16 Kg. Por KWH. Producido.

• Ciclo de condensación: El fluido endotermico producido por los pozos sufre una separación del condensado, el vapor es enviado a las turbinas y descarga en un condensador a una presión del orden de O.I. atmósfera.

• Central de ciclo binario: El fluido geotérmico pasa por un calentador provocando la evaporación de un fluido intermedio. Este ultimo pasa por la turbina donde se expande y entra al condensador. Este ciclo permite la utilización de fluidos agresivos o de baja entalpía, incluso para aguas calientes presurizadas.

 

Energía solar

 

Las células fotovoltaicas de silicio tienen la capacidad de convertir directamente la luz solar que incide sobre ellas en energía. Cuanto mayor sea la luz que reciban, mayor es la energía que producen.

Para su aplicación practica, las células se interconectan entre si.

Los módulos son generadores de energía producida por durante horas en el modulo esta iluminado por la luz solar, se acumula en baterías para su empleo durante la noche o en día nublados.

La batería es la que le otorga autonomía de funcionamiento al sistema de generación. Un generador eléctrico solar esta constituido por uno o mas módulos fotovoltaicos según sea la potencia requerida.

 

Conclusiones

Dentro del programa de Energías no convencionales que lleva a cabo el EPEN, se han iniciado los estudios de aplicación de tecnología para el desarrollo de energías: eólica, solar, geotérmica y biomasa.

Neuquén, una provincia energética por excelencia, a través del EPEN ha planificado el uso de estas energías alternativas para dotar de electricidad a las escuelas rurales, escuelas albergues y puestos sanitarios del interior de la provincia.

Con referencia al programa de ENERGÍA EOLICA y prosiguiendo el convenio firmado con el centro regional de energía eólica cree se ha analizado las condiciones eólicas y el potencial energético en las 12 estaciones anemometricas instaladas.

El desarrollo que la geometría ha alcanzado en la provincia es el mas alto del país y de América del sur. De esta forma, se contribuyo a la creación del centro regional de energía geotérmica del neuquen.

Con respecto a la biomasa, los organismos técnicos provinciales, realizaron una primera cuantificacion de los recursos pecuarios, referente al ganado, y de los residuos urbanos. El contenido energético de los residuos alcanza aproximadamente 41.000 tep/año, lo que equivale a 70 millones de m3 al año de biogas de 5.500 Kcal/m3.

Actualmente Neuquen está realizando la investigación del aprovechamiento de la energía solar.

En mayo de 1987, se realizo la puesta en marcha de la primer experiencia piloto utilizando el sistema solar, se instalo un equipo de conversión fotovoltaica en la escuela rural de la localidad de Matancilla.

Por medio de investigaciones realizadas, en distintas fuentes, llegamos a la conclusión que el uso de las energías alternativas, no traen consecuencias nocivas para los sistemas ecológicos y por lo tanto su interacción con los sistemas sociales.

Los emprendimientos en la provincia del Neuquen, teniendo en cuenta la rentabilidad de los recursos no convencionales, han tenido un acercamiento razonable. Posibilitando la llegada de electricidad, por medio de energías limpias y renovables, a los parajes o localidades donde es difícil el acceso y rutas pocas transitadas.

 

Aplicación de los resultados

 

Nivel de contaminación de las energías convencionales

 

Nuclear:

- Contaminación del agua.

• Basura nuclear.

• Produce mutaciones en los seres vivos.

 

Hidroeléctrica:

• Disconformidad en la población

• Cambio de clima

• Alteración de la fauna y la flora.

• Erosión en las orillas de los lagos produciendo gas del pantano (gas metano) con la descomposición de la biomasa.

 

Petróleo y gas:

• polución atmosférica.

• Contaminación del medio ambiente.

• Alteración de la flora y fauna.

 

Ventajas que proporcionan las energías alternativas

 

• No consumen combustibles.

• Son fuentes de generación inagotables.

• No contaminan el medio ambiente.

• No producen mutaciones en los seres vivos.

• No producen alteran del clima.

• No altera el equilibrio de la flora y la fauna.

 

Reservas

 

Fuentes de energías.

 

• Petroleo ...............40 años.

• Gas natural ..........60 años.

• Carbón ................Varios años ......... altamente contaminante.

• Nuclear ................Sin restriccion .......Produce alteraciones.

• Hidraulica .............La explotan en ¼ del potencial (mundial).

 

Energía no convencional.

 

• Geotermia .............. En continuo crecimiento.

• Biomasa ....................... En aumento.

• Eólica ............................En desarrollo.

• Fotovaltica......................improvable rentabilidad.

 

 

Proyección

La mayor difusión de estas nuevas energías en la población.

 

Explicación metódica a la comunidad en general de su aplicación costo y funcionamiento, por parte del ente que interviene en el tema.

Realización de mayores emplazamientos subsidiados por el gobierno.

 

Implementacion de cursos explicativos sobre características estructurales y de funcionamiento de las energías a un grado de amplio y extenso desarrollo comercial y competitivo.

 

Darle impulso mayor al aprovechamiento geotérmico.

 

En resumen, llegar a reemplazar en un futuro próximo, las energías convencionales, por estas renovables, rentables y limpias energías.

 

 

Biografía Consultada

 

- villa Ricardo - Inf. Gral. Diario La mañana del sur

• Suplemento especial de energía- diario la mañana del sur

• Gingins Mario, Pedro Graciela - Concepto sobre energías Geotérmica , eólica, solar y de Biomasa.

• Secretaria de estado de energía y minería del neuquen.

• Dirección de nuevas fuentes de energía

• Ente provincial de energía del neuquen

• MacDonals Glosario Ecológico

• Gingins Mario - Notas especiales centro de difusión y documentación

Secretaria del estado del copade y energía.

• Solartec Siemens Industries

• Centro de información del copade.

• Centro de informaron del consejo de educación

• Biblioteca de la universidad del comahue.