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ENERGIAS RENOVABLES
Las energías renovables también conocidas como energías blandas o alternativas son
un grupo de fuentes energéticas cuya función principal es generar potencia eléctrica sin
provocar los mismos efectos dañinos contra el medio ambiente. El término renovable
también se refiere a la reutilización de ciertos elementos como sustancias, gases, luz, caloro vapor para la generación de energía a partir de otra fuente no renovable. En la actualidad
se han desarrollado muchas formas de estas energías pero sin duda, la procedencia de las
mismas se remonta a los primeros intentos por aprovechar luz y el calor radiado por el
Sol para convertirlos en electricidad.
El estudio de los diferentes tipos de energía que existen nos ha llevado a determinar que la
principal forma de energía renovable o energía limpia y de bajo impacto ambiental es la
energía del sol.
Los demás tipos dependen de esta directa o indirectamente como son la luz y calor estas
dependen directamente y las energías eólica, hidráulica, mareas, olas, biomasa, etc. Que
dependen indirectamente. Desde los últimos cien años el uso de energías renovables solo
ha sido superado por el carbón, el petróleo y el gas natural. A pesar de la potencia que tiene
y del esfuerzo por hacer de esta energía un uso superior se dice que la energía nuclear
siempre ocupara un papel marginal en el mundo.
Entonces se define como energía renovable al tipo de energía que se logra producir
teniendo como medio principal fuentes naturales, que se conocen como inagotables este
término tiene un enfoque virtual debido a que se utiliza porque la cantidad de energía es
grande o por regeneración.
En este estudio se abordan las principales fuentes de energía renovable aplicaciones
y métodos de generación.
FUENTES DE ENERGÍA
El sol la principal fuente de energía que existe en el universo, de él se extrae, se obtiene o
su energía es la que ayuda a distintos y variados procesos naturales del planeta. El hombre
ha utilizado la energía de diversas maneras y ha hecho de ella un proceso de evolución
llegando a formas de tecnología que utilizan el recurso aprovechándolo al máximo, formas
eficientes que a su vez afectan a la naturaleza.
Las fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables ya que se conocen
diversos tipos de producción de energía dentro de esta clasificación se encuentran como norenovables: las energías a base de petróleo, carbón, gas natural, la energía nuclear tienen
esta clasificación porque los recursos para su obtención están disminuyendo; las energías
renovables son las que se obtienen de fuentes inagotables como el sol y que se pueden
seguir obteniendo sin importar el tiempo porque se sabe que seguirán estando durante
millones de años más.
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TIPOS ENERGÍAS RENOVABLES:
ENERGÍA SOLAR:
“La energía solar que recibe la Tierra cada 10 días equivale a todas las reservas de petróleo”.
Se ha calculado que la radiación que llega a la atmósfera terrestres es de 1367 W/m2. La
energía que proporciona el sol es muy alta siendo equivalente para expresar como ejemplo
la cantidad de energía que llega del sol a la tierra en 50 minutos es igual al consumo mundial
anual.
La energía solar puede ser usada de dos distintas formas para obtener electricidad; laenergía solar fotovoltaica y la energía termo solar de concentración.
Energía Solar Fotovoltaica: permite convertir la luz radiada en electricidad por
medio de una celda fotovoltaica, cuando la luz incide sobre esta placa de material
semiconductor, por lo general de silicio mono cristalino, se da el fenómeno foto
voltaico, es decir que los fotones de luz inyectan energía sobre los electrones
presentes en el material semiconductor, esta energía positiva permite que dichas
partículas puedan dejar los niveles de energía internos, y de esta forma ionizar los
átomos. El movimiento de electrones genera una corriente eléctrica debido a una
diferencia de potencial creada por dicho fenómeno.
La energía solar fotovoltaica generada, es guardada en baterías para su posterior
uso, el nivel de carga de la misma es controlado por un dispositivo conocido como
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controlador de carga, cuya función es sondear el nivel de carga de la batería, si esta
se encuentra cargada, el dispositivo desconecta el flujo de corriente proveniente de
las celdas fotovoltaica. Otra función importante es limitar la corriente y proteger de
sobrecargas. Este proceso se completa con la conversión de corriente continua a
alterna por medio de un inversor, posterior a ello la tensión de salida de estas
estaciones es elevada a voltajes de transmisión de media tensión, todo este proceso
es controlado y monitoreado en la actualidad por medio de sistemas digitales
interconectados.
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Energía Termo Solar De Concentración: la energía Termo solar de
concentración consiste en la recolección de radiación calorífica por medio de un
colectores parabólicos, los mismos que reflejan la radiación hacia una torre que
contiene un fluido térmico que absorbe el calor y genera vapor para mover turbinas
y generar energía eléctrica. Dependiendo de la potencia de la central, los elementos
puedan cambiar; en el caso del fluido térmico se usa agua desmineralizada cuando
la temperatura no debe sobrepasar los 150 °C, aceite sintético para temperaturas
entre 230-400 °C, este material requiere de menos presión que el
agua desmineralizada debido a su mejor capacidad de compresión. Para
aplicaciones de alta potencia se usa sales fundidas, este material resulta tener un
costo elevado pero permite manejar temperaturas entre 450-500 °C.
Otro aspecto importante de este sistema, son los colectores, su forma parabólica
favorece a que la radiación infrarroja se concentre en el foco del colector y de esa
forma obtener la mayor potencia posible por unidad de colector. La radiación
infrarroja se refleja por un dispositivo de alta reflexión, el reflector, el cual estáconstruido de generalmente de aluminio o láminas de plata. El tubo absorbente está
construido a partir de dos cilindros concéntricos con un alto índice de absorción y
baja reflexión de modo que el fluido térmico ubicado en el interior del mismo
absorba la mayor potencia calorífica posible. El fluido posteriormente calienta agua
y genera vapor de modo que un grupo de turbinas en una casa de máquinas genera
electricidad.
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ENERGÍA EÓLICA:
Es la energía obtenida a partir del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto
de las corrientes de aire, y que es convertida en otras formas útiles de energía para las
actividades humanas. Esta es una de las energías con más desarrollo en la actualidad debido
a su alta eficiencia en ciertas regiones geográficas. Los países con más desarrollo de esta
tecnología son China, Alemania, Estados Unidos y España.
Las masas de aire en movimiento generan grandes flujos de viento en ciertas horas del día,
el aire que proviene del mar resulta ser más frío que el aire que se encuentra sobre los
continentes, esto hace que el flujo de viento aire caliente sea más liviano y por ende las
torres de los parques eólicos deben tener una altura considerable, dependiendo de la
ubicación geográfica del mismo.
Las torres eólicas conocidas como aerogeneradores están formados por una hélice
construida a base de un material liviano, como la fibra de vidrio, de modo que el flujo de
aire puede empujar cada una de las palas. Dependiendo de la disposición del eje de la hélice,
estas pueden ser verticales y horizontales. Estas palas están diseñadas para trabajar a
una velocidad de unos 3 a 4 metros por segundo. Cuando la hélice gira se produce unmovimiento rotatorio en el eje que permite trasladar movimiento hacia un multiplicador de
velocidad, cuya función es aumentar la velocidad de giro de un eje de salida, debido a una
relación mecánica entre engranes. Con este aumento de velocidad, el movimiento es
trasladado hacia un alternador que se encarga de transformar la energía mecánica en
energía eléctrica alterna y conducirla a una estación de transformación para aumentar la
tensión y poder conectar el sistema a la red de transmisión.
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En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para
producir electricidad mediante aerogeneradores conectados a las grandes redes de
distribución de energía eléctrica. Los parques eólicos construidos en tierra suponen una
fuente de energía cada vez más barata y competitiva, e incluso más barata en muchas
regiones que otras fuentes de energía convencionales.
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ENERGÍA GEOTÉRMICA:
La energía geotérmica es una fuente de energía que se obtiene a base del calor almacenado
en la corteza terrestre. Actualmente es utilizada para la producción de energía eléctrica, la
forma de producción es tipo las existentes actualmente pero solo se desarrolla en algunos
escasos yacimientos de temperatura muy alta que existen en el planeta.
Este calor se transmite desde donde está en el interior y sale hacia la superficie por
conducción.
El proceso de generación está dado por el aprovechamiento del vapor de agua; las centrales
Geotérmica son ubicadas a las orillas de fuentes termales, caso contrario son obtenidas
mediante construcción de pozos. El agua caliente es calentada en el pozo por medio del
calor emitido por el centro de la Tierra, lo que claramente muestra que dichos pozos deben
tener cierta profundidad, lo que provoca que el agua pase a estado gaseoso, este vapor es
conducido por medio de tuberías hasta un termo cambiador cuya función es dejar pasar
únicamente vapor de agua hasta la turbina, mientras el agua se va condensando. El agua
que ha logrado enfriarse lo suficiente se transforma nuevamente a estado líquido y es
conducida de regreso al pozo térmico, mientras que el vapor que generó movimiento en la
turbina es conducido a un condensador donde es enfriado para se devuelto de igual forma
al pozo; de este forma el ciclo se repite sin tener que generar un impacto ambiental por
emisión de elementos químicos en el agua, o por la pérdida del fluido.
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ENERGÍA MEDIANTE BIOMASA:
La biomasa es la cantidad de materia acumulada en un individuo, un nivel trófico, una
población o un ecosistema mediante un proceso biológico, espontáneo o provocado,
utilizable como fuente de energía.
Se define a la biomasa como un conjunto variado de materias de origen y naturaleza
orgánica. En el plano de energías la biomasa es una fuente de energía renovable que utiliza
este tipo de materia que ha sido constituida a través de los años biológicamente, o también
se suelen utilizar productos derivados, provenientes de esta materia.
Comprende como biomasa la materia orgánica de aguas residuales que constituirían lo que
son los lodos de depuración que por varios procesos naturales o artificiales se obtiene para
beneficio energético; también se utiliza para este tipo de energía los residuos
sólidos urbanos.
Se considera a la biomasa como un tipo de energía renovable ya que como si la principal
fuente de este tipo de energía es el sol, para la biomasa la energía proveniente del sol es
fijada por las plantas en el proceso de la fotosíntesis. La energía se obtiene al momento quese rompen los enlaces de los compuestos orgánicos cuando se incineran y se obtiene
finalmente dióxido de carbono y agua, entonces lo que se obtiene principalmente son
biocombustible en diferentes estados y su uso es térmico, eléctrico o como biocombustible
para autos.
Para generar energía eléctrica es necesario diferenciar dos procesos diferentes. El primero
se da partir de la creación de Etanol, el cual es un combustible derivado de una
fermentación alcohólica de la Biomasa. Esta técnica unida a la generación de Biogas por
medio de fermentación metánica es usada para generación de electricidad a partir de
centrales térmicas.
La bioenergía como se la llama actualmente, es de mucha importancia a nivel mundial, yaque es uno de los elementos más importantes en el consumo mundial energético, las cifras
indican que ha llegado cerca del 11% del consumo total mundial.
Clasificación De La Biomasa:
La biomasa natural es la que se produce en la naturaleza sin intervención humana.
Por ejemplo, la caída natural de ramas de los árboles (poda natural) en los bosques.
La biomasa residual es el subproducto o residuo generado en las actividades
agrícolas (poda, rastrojos, etc.), silvícolas y ganaderas, así como residuos de la
industria agroalimentaria (alpechines, bagazos, cáscaras, vinazas, etc.) y en la
industria de transformación de la madera (aserraderos, fábricas de papel, muebles,
etc.), así como residuos de depuradoras y el reciclado de aceites.
Los cultivos energéticos son aquellos que están destinados a la producción de
biocombustibles. Además de los cultivos existentes para la industria alimentaria
(cereales y remolacha para producción de bioetanol y oleaginosas para producción
de biodiesel), existen otros cultivos como los lignocelulósicos forestales y herbáceos
y cosechas.
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ENERGÍA HIDRÁULICA:
La energía hidráulica es «La energía cinética del movimiento de masas de agua, o la energía
potencial del agua disponible a cierta altura», esto quiere decir que utilizan el movimiento
del agua para generar energía de esta forma no se afecta al medio ambiente. Ahora es
energía renovable porque como ya sabemos la energía hidráulica también es unaconsecuencia de la de la radiación solar, esto se explica en la siguiente figura la cual nos
presenta el ciclo hidrológico el cual nos proporciona esta energía.
Este tipo energía ya es muy conocida en nuestro medio ya que es la energía que
actualmente abastece nuestro país, debido a que es una de las primeras energías limpias
que se empezaron produciendo en el planeta. Es un tipo de energía verde cuando su
impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla; en caso contrario, esconsiderada solo una forma de energía renovable.
Obtención de la energía hidráulica:
Una central hidroeléctrica generalmente se ubica en regiones donde existe una
combinación adecuada de lluvias y desniveles geológicos favorables para la construcción de
represas. La energía hidráulica se obtiene a partir de la energía potencial y cinética de las
masas de agua que transportan los ríos, provenientes de la lluvia y del deshielo. El agua en
su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual trasmitela energía a un alternador el cual la convierte en energía eléctrica. Otro sistema que se
emplea es conducir el agua de un arroyo con gran desnivel, por una tubería cerrada, en cuya
base hay una turbina. El agua se recoge en una presa pequeña y la diferencia de altura
proporciona la energía potencial necesaria.
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Otro más consiste en hacer en el río una presa pequeña y desviar parte del caudal por un
canal con menor pendiente que el río, de modo que unos kilómetros más adelante habrá
ganado una cierta diferencia de nivel con el cauce y se hace caer el agua a él por una tubería,
con una turbina.
Ventajas y desventajas:
VENTAJAS DESVENTAJAS
Se trata de una energía renovable de
alto rendimiento energético.
Debido al ciclo del agua su
disponibilidad es inagotable.
Es una energía limpia puesto que no
produce emisiones tóxicas durante
su funcionamiento.
Permiten el almacenamiento de
agua para la realización de
actividades recreativas y el
abastecimiento de sistemas de riego.
Pueden regular el caudal del río
evitando riesgos de inundación en
caso de crecidas inusuales.
Elimina la dependencia y el uso de
combustibles fósiles.
El coste de operar una planta
hidráulica es casi inmune a la
volatilidad de los precios de los
combustibles fósiles como petróleo,
el carbón o el gas natural.
Como las plantas hidráulicas no
queman combustibles, no producen
directamente dióxido de carbono.
La construcción de grandes embalses puede
inundar importantes extensiones de terreno,
obviamente en función de la topografía del
terreno aguas arriba de la presa, lo que podría
significar pérdida de tierras fértiles y daño al
ecosistema.
Destrucción de la naturaleza. Presas y embalses
pueden ser destructivas a los ecosistemas
acuáticos. Por ejemplo, estudios han mostrado
que las presas en las costas de Norteamérica
han reducido las poblaciones de trucha
septentrional común que necesitan migrar a
ciertos lugares para reproducirse. Hay
bastantes estudios buscando soluciones a este
tipo de problema. Un ejemplo es la invención
de un tipo de escalera para los peces.
Cambia los ecosistemas en el río aguas abajo. El
agua que sale de las turbinas no tiene
prácticamente sedimento. Esto puede dar
como resultado la erosión de los márgenes de
los ríos.
Cuando las turbinas se abren y cierran
repetidas veces, el caudal del río se puede
modificar drásticamente causando una
dramática alteración en los ecosistemas.
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA
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ENERGÍA MARINA:
La energía marina o energía de los mares se refiere a la energía renovable transportada por
las olas del mar, las mareas, la salinidad y las diferencias de temperatura del océano. El
movimiento del agua en los océanos del mundo crea un vasto almacén de energía cinética o
energía en movimiento. Esta energía se puede aprovechar para generar electricidad que
alimente las casas, el transporte y la industria.
La energía marina como fuente de energía renovable nos presenta varios tipos, es decir
varias maneras de las cuales nos podemos favorecer para generar energía, por lo que se
dice que los mares y los océanos son fuente de muchas formas de energías renovables,
debido a sus características como son: la extensa superficie, volumen y capacidad calorífica
que como ya es característica de todas las energías renovables son un condensador
principal de energía del sol en la Tierra. Tanto no solo del sol si no que de la luna tambiénse acumula energía en las aguas del mar y esto produce varias consecuencias que favorecen
a la producción de energía. La energía eólica suele confundirse como una forma de energía
marina, pero en realidad es derivada de la del viento, aunque los aerogeneradores se
coloquen sobre el agua.
Los océanos tienen una enorme cantidad de energía y están muy cerca de la mayoría de las
concentraciones de población. Bastantes investigaciones muestran que la energía oceánica
tiene el potencial de proporcionar una cantidad sustancial de nuevas energías renovables
en todo el mundo.
TIPOS DE ENERGÍAS RENOVABLES MARINAS:
Energía de las corrientes: Es la energía obtenida de las corrientes oceánicas.
Esta fuente tiene una alta predictibilidad ya que tanto las corrientes provocadas por
causas inerciales como las maréales, mantienen sus caudales conocidos y cuasi
constantes según la época del año. Además poseen una alta capacidad energética pues
la densidad del agua del mar tiene de promedio el valor de 1.012 Kg/m3 lo que se
traduce en que una corriente de agua marina que discurre a una velocidad de 2 m/s
posee por cada m2 de área perpendicular a su flujo, la misma energía que una
corriente eólica de 18 m/s.
En el momento actual existe una amplia variedad de generadores para el
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aprovechamiento de esta fuente energética, todos basan su funcionamiento en ser
posicionados en medio del flujo y corresponden a distintos diseños.
Energía osmótica: La energía azul o potencia osmótica es la energía obtenida por la
diferencia en la concentración de la sal entre el agua de mar y el agua de río. El residuoen este proceso es únicamente agua salobre. Esta fuente de energía renovable presenta
un gran potencial en regiones con ríos caudalosos.
Dos tecnologías complementarias, basadas en la utilización de membranas están
actualmente en desarrollo: la ósmosis por presión retardada y la electrodiálisis inversa.
La ósmosis por presión retardada utiliza tecnologías basadas en poner en contacto los
dos fluidos (agua de río y agua de mar) a través de una membrana específica que permite
pasar el agua, pero no las sales. Esto genera una diferencia de presión que puede
aprovecharse en una turbina.
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Energía térmica oceánica: Es la energía de las diferencias de temperatura a diferentes
profundidades. Utiliza las diferencias entre las aguas oceánicas profundas, más frías, y
las superficiales, más cálidas, para mover una máquina térmica y producir trabajo útil,
generalmente en forma de electricidad.
Energía mareomotriz: se obtiene aprovechando las mareas: mediante su empalme a
un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad,
transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética
más segura y aprovechable. Es un tipo de energía renovable, en tanto que la fuente de
energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia ya que en la transformación
energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin
embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios
actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso
han impedido una penetración notable de este tipo de energía.
Los generadores de corriente de marea hacen uso de la energía cinética del agua en
movimiento a las turbinas de la energía, de manera similar al viento (aire en movimiento)
que utilizan las turbinas eólicas. Este método está ganando popularidad debido a costos
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más bajos y a un menor impacto ecológico en comparación con las presas de marea, ya
que esto ocasiona que el agua suba 10 metros a nivel del mar sobre lo normal.
Energía olamotriz: La energía undimotriz u olamotriz, es la energía que permite la
obtención de electricidad a partir de energía mecánica generada por el movimiento
de las olas. Es uno de los tipos de energías renovables más estudiada actualmente,
y presenta enormes ventajas frente a otras energías renovables debido a que en ella
se presenta una mayor facilidad para predecir condiciones óptimas que permitan la
mayor eficiencia en sus procesos. Es más fácil llegar a predecir condiciones óptimasde oleaje, que condiciones óptimas en vientos para obtener energía eólica, ya que
su variabilidad es menor.
Energía oceanogénica: Es la energía transferida a los océanos por la rotación de la Tierra
convertida en una bomba centrífuga cósmica impulsada por la fusión nuclear en el Sol.
