6. ENERGÍAS RENOVABLES

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.

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.
• 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

• 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.

• 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.

• Minicentrales, cuando su potencia es menor de 10 MW. (< 10 MW)
• Grandes centrales, cuando su potencia es superior a 10 MW. Existen dos tipos:

• 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.

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.
• 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.

Es la obtenida de la energía cinética del viento. Esta energía es aprovechada mediante aeroturbinas para producir electricidad a través de un alternador.

• 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.

Aeroturbina tipo Savonius. Eje vertical.

Aeroturbina tipo Darrieus. Eje vertical.

2. Calculo de la energía generada por un aerogenerador.

P_viento= ½ d · v³· S · Coef_viento

• P_viento: Potencia del viento (en vatios)
• 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: P_viento= 0.37 · S · v³

P_util, seria el resultado de multiplicar P_vientopor el rendimiento de la Aeroturbina.

4. BIOMASA

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:

5. ENERGÍA GEOTÉRMICA

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 efecto de la presión la roca se rompe y origina la salida de un flujo de agua a gran presión. (geiser)
• 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 300^o 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.

6. 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).

7. ENERGÍA DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU)

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.

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.