Download - Energías renovables
![Page 1: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/1.jpg)
CCeennttrraalleess ddeeeenneerrggííaass aalltteerrnnaattiivvaass
JJoosséé MMaannuueell AArrrrooyyoo SSáánncchheezz
ÁÁrreeaa ddee IInnggeenniieerrííaa EEllééccttrriiccaa DDeeppaarrttaammeennttoo ddee IInnggeenniieerrííaa EEllééccttrriiccaa,, EElleeccttrróónniiccaa,, AAuuttoommááttiiccaa yy CCoommuunniiccaacciioonneess
UUnniivveerrssiiddaadd ddee CCaassttiillllaa –– LLaa MMaanncchhaa
1
![Page 2: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/2.jpg)
Contenidos
• Eólica • Solar • Minihidráulica • Geotérmica • Del mar • Biomasa
2
![Page 3: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/3.jpg)
Energía eólica
• Uso de la energía cinética del viento
• Molinos con palas orientadas adecuadamente
( ) 322
2
cin V8DAVt
t2V
t
mV21
tEP ρπ
=ρ===
• Ventajas: ↓ Coste del combustible, no contamina
• Inconvenientes: Variaciones del viento (velocidad, densidad aire), suministro irregular
3
![Page 4: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/4.jpg)
Energía eólica. Parques eólicos
• Conjunto de aerogeneradores conectados a la red (de transporte o distribución)
• Instalación costosa ⇒ ↑ Coste inversión inicial
⇒ Amortización en 15-20 años • Avances tecnológicos: ↓ Coste aerogenerador • Potencia instalada: 10-50 MW • Central de control (arranque, generación,
información meteorológica) 4
![Page 5: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/5.jpg)
Esquema central eólica
5
![Page 6: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/6.jpg)
Energía eólica Parques eólicos
6
![Page 7: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/7.jpg)
Energía eólica Parques eólicos
7
![Page 8: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/8.jpg)
Energía eólica Parques eólicos en el mar
• ↑ Costes de inversión: cableado submarino y
cimentación • Avances en cimentaciones y generadores del
orden de MW ⇒ Opción competitiva en aguas de hasta 15 m de profundidad
• Producción 50% mayor que parques terrestres
8
![Page 9: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/9.jpg)
Energía eólica Parques eólicos en el mar
9
![Page 10: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/10.jpg)
Energía eólica Parques eólicos en el mar
10
![Page 11: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/11.jpg)
Energía eólica Montaje de parque eólico en el mar
11
![Page 12: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/12.jpg)
Energía eólica. Aerogeneradores
12
![Page 13: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/13.jpg)
Elementos del aerogenerador
• Torre
• Rotor
• Góndola
13
![Page 14: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/14.jpg)
Elementos del aerogenerador Tipos de torres
• Celosía: poco usada, generadores grandes,
bajo coste y fea apariencia visual • Atirantada: generadores pequeños • Tubular: de las más típicas, de acero, en
generadores grandes • Hormigón: de las más típicas, en generadores
grandes 14
![Page 15: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/15.jpg)
Elementos del aerogenerador Tipos de torres
15
![Page 16: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/16.jpg)
Elementos del aerogenerador Rotor
• Pala
Superficie aerodinámica
Cuello
Brida • Buje
16
![Page 17: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/17.jpg)
Elementos del aerogenerador Perfiles de palas
a) Madera contrachapada maciza
b) Chapa metálica conformada
c) Aluminio macizo
d) Aluminio extruido e) Acero-madera-fibra de vidrio
17
![Page 18: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/18.jpg)
Elementos del aerogenerador Perfiles de palas
f) Acero-espuma de poliuretano-fibra de vidrio g) Aluminio-espuma de poliuretano-fibra de vidrio h) Aluminio-espuma de poliuretano-fibra de vidrio
i) Aluminio extruido-panel de abeja-fibra de vidrio
18
![Page 19: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/19.jpg)
Elementos del aerogenerador Buje
19
![Page 20: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/20.jpg)
Elementos del aerogenerador Góndola
20
![Page 21: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/21.jpg)
Elementos del aerogenerador Góndola
• Cadena cinemática
Eje de baja
Rodamientos
Caja de multiplicación
Eje de alta
• Generador
• Sistema de orientación
• Sistemas hidráulicos y otros
21
![Page 22: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/22.jpg)
Elementos del aerogenerador Interior de la góndola
22
![Page 23: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/23.jpg)
Elementos del aerogenerador Interior de la góndola
Alternador Capota
Eje de altaCaja de multiplicación
Eje de bajaSuelo de la góndola
Buje
Torre Brida
23
![Page 24: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/24.jpg)
Energía solar
• Sol emite 1014 GWh cada segundo ⇒ Potencia solar igual a 3.86×1026 W o 5.24×1023 CV
• 1 GWh ⇒ Energía necesaria para iluminar
una bombilla de 100 W durante 10×106 horas • La atmósfera intercepta ≈ 1500×1012 GWh/año • Por reflexión, dispersión y absorción por los
gases de la atmósfera sólo llegan a la superficie terrestre ≈ 700×1012 GWh/año
24
![Page 25: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/25.jpg)
Energía solar Sistemas de captación
• Pasivos (calefacción, refrigeración)
Sin dispositivo captor de energía solar
Aplicación de elementos arquitectónicos o
estrategias de funcionamiento
• Activos ⇒ Captan la radiación solar mediante un elemento de determinadas características llamado colector
25
![Page 26: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/26.jpg)
Sistemas activos
• Hay dos tipos de conversión energética:
Eléctrica (Solar fotovoltaica)
Térmica (Solar térmica ⇒ Vapor ⇒ Electricidad):
o Baja temperatura (< 100 ºC)
o Media temperatura (> 100 ºC, < 300 ºC)
o Alta temperatura (> 300 ºC)
26
![Page 27: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/27.jpg)
Sistemas activos
27
![Page 28: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/28.jpg)
Efecto fotovoltaico
• Radiación solar incide sobre un semiconductor ⇒ Movimiento caótico de electrones
• Si se unen dos regiones p-n ⇒ Campo electrostático constante (corriente continua)
• Panel solar:
Células solares embutidas en Etilen-Vinil-Acetato (EVA), conectadas en serie para aumentar la diferencia de potencial
28
Protección contra humedad y golpes mediante vidrio templado y una lámina de teldar
![Page 29: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/29.jpg)
Panel solar
29
![Page 30: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/30.jpg)
Vista transversal de un panel solar
30
![Page 31: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/31.jpg)
Característica I-V en función de la iluminación
31
![Page 32: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/32.jpg)
Característica I-V en función de la temperatura
32
![Page 33: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/33.jpg)
Panel fotovoltaico
33
![Page 34: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/34.jpg)
Energía solar fotovoltaica
34
![Page 35: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/35.jpg)
Esquema central fotovoltaica
35
![Page 36: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/36.jpg)
Energía solar térmica
• Baja temperatura ⇒ Colectores planos (aire, agua)
• Media temperatura ⇒ Colectores
concentradores parabólicos • Alta temperatura:
Colectores concentradores paraboloides
Centrales de torre central con heliostatos
36
![Page 37: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/37.jpg)
Energía solar térmica Colectores concentradores
Paraboloide Parabólico Torre central con heliostatos
37
![Page 38: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/38.jpg)
Energía solar térmica Colectores parabólicos
38
![Page 39: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/39.jpg)
Energía solar térmica Colectores parabólicos
39
![Page 40: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/40.jpg)
Energía solar térmica Colectores parabólicos
40
![Page 41: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/41.jpg)
Energía solar térmica Colectores paraboloides
41
![Page 42: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/42.jpg)
Energía solar térmica Colectores paraboloides
42
![Page 43: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/43.jpg)
Energía solar térmica Colectores paraboloides
43
![Page 44: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/44.jpg)
Central de colectores concentradores Esquema
44
![Page 45: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/45.jpg)
Energía solar térmica Torre central con heliostatos
45
![Page 46: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/46.jpg)
Energía solar térmica Torre central con heliostatos
46
![Page 47: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/47.jpg)
Energía solar térmica Torre central con heliostatos
47
![Page 48: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/48.jpg)
Energía solar térmica Torre central con heliostatos
48
![Page 49: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/49.jpg)
Central solar de torre central Esquema
49
![Page 50: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/50.jpg)
Central solar de torre central Esquema
50
![Page 51: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/51.jpg)
Energía solar térmica Central eólico-solar
51
![Page 52: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/52.jpg)
Energía solar Inconvenientes
• Baja densidad de energía por unidad de
superficie (captación y concentración de esta energía)
• Disponible sólo durante una parte del día • Dependiente de las condiciones atmosféricas
52
![Page 53: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/53.jpg)
Centrales minihidráulicas
• No requieren grandes embalses reguladores • Menor impacto ambiental • Potencia instalada ≤ 10 MW • Realidad en España ⇒ Estancamiento
53
![Page 54: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/54.jpg)
Tipos de centrales minihidráulicas
• Centrales de agua fluyente
Usan parte del caudal de un río
Salto útil constante
Caudal muy variable (hidrología)
• Centrales de pie de presa ⇒ Situadas aguas abajo de embalses
• Centrales de canal de riego ⇒ Situadas en conducciones de agua para riego o abastecimiento de poblaciones
54
![Page 55: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/55.jpg)
Centrales minihidráulicas
55
![Page 56: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/56.jpg)
Centrales minihidráulicas Elementos
• Muro para desviar el caudal de agua • Presa • Canal de derivación • Cámara de carga • Tubería forzada
56
![Page 57: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/57.jpg)
Energía geotérmica
• Geotermia
Fenómenos relacionados con el almacenamiento de calor en el interior de la Tierra por la desintegración de sustancias radiactivas de su núcleo
• Origen
Períodos de formación de la Tierra
Baja disipación por la baja conductividad de los materiales que forman la Tierra
57
![Page 58: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/58.jpg)
Energía geotérmica
• Gradiente geotérmico
Δ de la temperatura con la profundidad
Variable según las zonas del planeta
Gradiente normal: 1 ºC por cada 33 m de profundidad = 30 ºC/km
58
![Page 59: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/59.jpg)
Energía geotérmica
• Flujo geotérmico ⇔ Flujo de calor asociado al gradiente de temperatura:
dxdTkq −=
• Gradiente normal: q = −60 mW/m2 ⇒ Poco
aprovechable
• Gradiente útil: q ≥ −400 mW/m2 ⇒ Debido a alteraciones geotérmicas
59
![Page 60: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/60.jpg)
Energía geotérmica
• Manifestación de alteraciones geotérmicas:
Vulcanismo
Alteraciones hidrotermales (géiser)
Emanaciones gaseosas
Fuentes termales y minerales
60
![Page 61: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/61.jpg)
Energía geotérmica
• Tipos de yacimientos geotérmicos:
Sistemas hidrotérmicos
Sistemas geopresurizados
Sistemas de roca seca caliente
61
![Page 62: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/62.jpg)
Sistemas hidrotérmicos
• Fuente de calor a poca profundidad • Estrato de roca permeable que contiene agua • Capa de roca impermeable por encima
62
![Page 63: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/63.jpg)
Sistemas hidrotérmicos
• Clasificación por la fase del fluido:
Sistemas con predominio de agua ⇒ Problemas por sales corrosivas disueltas
Sistemas con predominio de vapor ⇒ Turbina de vapor ⇒ Electricidad
• Clasificación por la temperatura:
Sistemas de alta entalpía (T > 150 ºC)
Sistemas de baja entalpía (T < 150 ºC) 63
![Page 64: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/64.jpg)
Sistemas geopresurizados
• Fluido localizado en formaciones rocosas profundas ⇒ Alta presión
• Acompañado generalmente por gas natural
• Explotación muy costosa
64
![Page 65: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/65.jpg)
Sistemas de roca seca caliente
• Rocas impermeables que rodean una cámara magmática
• Ausencia de acuífero • Extracción difícil del calor
Perforación de pozos profundos
Creación de superficies de transferencia (fracturas)
65
![Page 66: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/66.jpg)
Aprovechamiento de energía geotérmica
• Calor ⇒ Calentamiento de fluido (agua, vapor)
en el lugar de la explotación • Vapor ⇒ Accionamiento de turbina-generador • Condensador ⇒ Enfría el vapor y el fluido
resultante es calentado de nuevo (se cierra el ciclo)
• España ⇒ 0.05% de energías renovables
(Futuro: Islas Canarias) 66
![Page 67: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/67.jpg)
Aprovechamiento de un yacimiento de baja entalpía
67
![Page 68: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/68.jpg)
Central geotérmica
68
![Page 69: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/69.jpg)
Central geotérmica
69
![Page 70: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/70.jpg)
Energía geotérmica Inconvenientes
• Tratamiento de yacimientos para evitar la
contaminación a su alrededor (mercurio, compuestos de azufre, etc.)
• Deterioro del paisaje • Uso local de la energía
70
![Page 71: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/71.jpg)
Energía del mar
• Debida a la influencia de la radiación solar y de los campos gravitatorios solar, terrestre y lunar sobre las grandes superficies de mares y océanos
• Fenómenos energéticamente aprovechables
71
![Page 72: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/72.jpg)
Posibles fuentes de energía en el mar
• Mareas ⇒ Bastante estudiado • Gradiente térmico ⇒ Bastante estudiado • Olas ⇒ Bastante estudiado • Gradiente salino • Vientos oceánicos • Corrientes marinas • Biomasa marina
72
![Page 73: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/73.jpg)
Energía del mar Inconvenientes
• Bajo grado de desarrollo tecnológico • Elevado coste de instalación • Deterioro del paisaje e impacto en fauna y
flora
73
![Page 74: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/74.jpg)
Energía mareomotriz
• Mareas: Fluctuación periódica del nivel del mar debido a la atracción gravitatoria de los astros y al movimiento de rotación de la Tierra
• Factores que influyen en las mareas:
Relieve de las costas
Orografía del fondo
Fenómenos meteorológicos
74
![Page 75: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/75.jpg)
Energía mareomotriz Magnitudes características
• Período ⇒ Tiempo comprendido entre dos
pleamares o dos bajamares (≈ 12 horas) • Amplitud ⇒ Diferencia de nivel entre una
pleamar y una bajamar consecutivas
P ∝ S Amplitud2
75
![Page 76: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/76.jpg)
Energía mareomotriz
• Amplitud de las mareas ⇒ Valor variable en el planeta
Baja en el centro de los océanos ≈ 1 m
En algunos lugares se alcanzan los 15 m
Amplitudes menores de 5 m ⇒ ↓ Viabilidad
• Máxima si Sol, Tierra y Luna están en línea
• Mínima si Sol, Tierra y Luna forman 90º
76
![Page 77: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/77.jpg)
Energía mareomotriz Zonas de gran potencial
• Potencia teórica = 3 × 106 MW
77
![Page 78: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/78.jpg)
Centrales mareomotrices
• Aprovechamiento de las mareas embalsando agua de mar en ensenadas naturales y haciéndola pasar por turbinas hidráulicas
• Modos de operación:
Ciclo de simple efecto
Ciclo de doble efecto
Ciclo de acumulación por bombeo
Ciclos múltiples
78
![Page 79: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/79.jpg)
Centrales mareomotrices Ciclo de simple efecto
• Generación con bajamar (vaciado del
embalse) • Generación con pleamar (llenado del
embalse) ⇒ ↓ eficiente (niveles más bajos)
79
![Page 80: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/80.jpg)
Ciclo de simple efecto Generación con bajamar
80
![Page 81: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/81.jpg)
Centrales mareomotrices Ciclo de doble efecto
• Aprovecha vaciado y llenado del embalse
Inversión del sentido del flujo de agua ⇒ Circulación en la misma dirección en la turbina
Turbina reversible
• ↓ eficiencia en cada ciclo pero ↑ producción
de energía
81
![Page 82: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/82.jpg)
Centrales mareomotrices Ciclo de doble efecto
82
![Page 83: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/83.jpg)
83o Los dos extremos son cotas altas
Centrales mareomotrices Otros modos de operación
• Ciclo de acumulación por bombeo
Generación de energía con ambas mareas
Almacenamiento por bombeo ⇒ ↑ eficiencia
Grupo turbina-bomba ⇒ Turbina bulbo en lugar de turbina Kaplan:
o Turbina reversible
![Page 84: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/84.jpg)
Centrales mareomotrices Turbina bulbo
84
![Page 85: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/85.jpg)
Centrales mareomotrices Otros modos de operación
• Ciclo múltiple
Requiere dos embalses
Producción de energía en todo momento
85
![Page 86: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/86.jpg)
Centrales mareomotrices Inconvenientes
• Número reducido de horas de utilización • No opera para amplitudes menores que el
salto mínimo utilizable para el funcionamiento de las turbinas
• Potencia muy variable
86
![Page 87: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/87.jpg)
Centrales mareomotrices Instalaciones
87
![Page 88: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/88.jpg)
Centrales mareomotrices Instalaciones
88
![Page 89: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/89.jpg)
Centrales mareomotrices Instalaciones
• Central del Rance (Francia)
89
![Page 90: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/90.jpg)
Energía maremotérmica
• Debida a la diferencia de temperatura entre la superficie y las profundidades del mar
• Zona más aprovechable: Mares de zonas intertropicales
30% superficie marina total del planeta
Reciben grandes cantidades de radiación
Suponen un almacén de energía térmica 90
![Page 91: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/91.jpg)
Energía maremotérmica Perfil de temperaturas típico
• Capa superficial (100-200 m de espesor):
Temperatura muy uniforme (25-30 ºC)
Sirve de capa colectora de la radiación
• Capa de transición (200-400 m de espesor):
Variación rápida de la temperatura
Actúa como barrera entre las otras dos capas
91
![Page 92: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/92.jpg)
Energía maremotérmica Perfil de temperaturas típico
• Capa de aguas profundas:
Temperatura estable (≈ 4 ºC)
A partir de 1000 m siempre hay 4 ºC
92
![Page 93: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/93.jpg)
Energía maremotérmica
• Rendimiento del proceso termodinámico ⇒ En torno al 2% para transferencia entre un foco frío a 4 ºC y un foco caliente a 30 ºC
• Condiciones deseables para central maremotérmica:
Gradiente térmico mínimo de 18 ºC
Condiciones marinas favorables: corriente, tempestades, olas, meteorología, etc.
Utilización local de la energía producida 93
![Page 94: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/94.jpg)
Energía maremotérmica Modos de operación
• Ciclo abierto:
Fluido de trabajo: Agua del mar
Evaporación parcial por expansión
Expansión en la turbina
Condensación mediante el agua fría
94
![Page 95: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/95.jpg)
Energía maremotérmica Ciclo abierto
95
![Page 96: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/96.jpg)
Energía maremotérmica Modos de operación
• Ciclo cerrado:
Fluido de trabajo de bajo punto de ebullición: Amoniaco, propano, freón
Evaporación mediante el agua caliente
Expansión en la turbina
Condensación mediante el agua fría 96
![Page 97: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/97.jpg)
Energía maremotérmica Ciclo cerrado
97
![Page 98: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/98.jpg)
Energía maremotérmica Tipos de central maremotérmica
• Planta terrestre • Planta oceánica
Estructura flotante
Sistema de anclaje
Cable submarino ⇒ Transporte de electricidad
98
![Page 99: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/99.jpg)
Central maremotérmica Esquema
99
![Page 100: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/100.jpg)
Central maremotérmica
1. Bombas de aspiración
2. Evaporador
3. Conducto de vapor
4. Turbina
5. Generador
6. Condensador
7. Bomba de aspiración
8. Tubería de aspiración
9. Tubería de salida de agua condensada 100
![Page 101: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/101.jpg)
Energía de las olas
• Fricción del viento con la superficie del mar ⇒ Movimientos ondulatorios circulares en las partículas fluidas
• Recurso de densidad energética débil ⇒ Explotación difícil
• Recurso energético aleatorio
101
![Page 102: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/102.jpg)
Energía de las olas Fenómenos básicos aprovechables
• Empuje ⇒ Se aprovecha la velocidad
horizontal del agua mediante un obstáculo • Variación de altura ⇒ Se aprovecha el
movimiento alternativo vertical de las olas con estructuras flotantes
102
![Page 103: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/103.jpg)
Energía de las olas Fenómenos básicos aprovechables
• Variación de presión ⇒ Volumen de aire
sometido a presión variable por el oleaje
Sistemas activos ⇒ Se mueven con la ola para extraer energía por el movimiento relativo de sus partes
Sistemas pasivos ⇒ Estructuras fijas que
extraen la energía directamente de las partículas fluidas
103
![Page 104: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/104.jpg)
Energía de las olas Convertidor
• Capta energía mecánica aleatoria de las olas
y la convierte en energía útil (electricidad)
Totalizadores o terminadores ⇒ Largos, con eje paralelo al frente del oleaje
Atenuadores ⇒ Largos, con eje
perpendicular al frente del oleaje
Absorbedores puntuales ⇒ Aislados, de dimensiones reducidas
104
![Page 105: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/105.jpg)
Convertidores totalizadores
• Situados perpendicularmente a la dirección de la ola incidente
• Captan la energía de una sola vez • Son los más estudiados
105
![Page 106: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/106.jpg)
Convertidores totalizadores
• Rectificador Russell ⇒ Tanque de dos niveles entre los que fluye el agua pasando por una turbina
106
![Page 107: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/107.jpg)
Energía de las olas Convertidores totalizadores
• Balsa Cockerell ⇒ 3 flotadores entre los que
se instalan bombas de pistón (1-2.5 MW)
107
![Page 108: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/108.jpg)
Energía de las olas Balsa Cockerell
108
![Page 109: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/109.jpg)
Energía de las olas Convertidores totalizadores
• Pato Salter ⇒ La ola presiona sobre su parte
baja ⇒ Movimiento de semirrotación ⇒ Turbina
109
![Page 110: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/110.jpg)
Energía de las olas Convertidores atenuadores
• Estructuras largas paralelas a la dirección de
avance de la ola • Reducen la energía de la ola absorbiéndola
progresivamente • Captan la energía por dos lados ⇒ ↓ esfuerzo
sobre la estructura ⇒ Anclaje más sencillo • Menos expuestos a daños
110
![Page 111: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/111.jpg)
Energía de las olas Convertidores atenuadores
• Bolsa de Lancaster ⇒ Estructura de hormigón
con bolsas flexibles llenas de aire que acciona una turbina de aire
111
![Page 112: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/112.jpg)
Energía de las olas Convertidores atenuadores
• Buque Kaimei ⇒ Barco equipado con
columnas de agua oscilantes (2 MW)
112
![Page 113: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/113.jpg)
Convertidores atenuadores Buque Kaimei
113
![Page 114: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/114.jpg)
Energía de las olas Convertidores puntuales
• Aprovechan la energía de la ola en cualquier dirección
• Muy usados en boyas o balizas
114
![Page 115: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/115.jpg)
Energía de las olas Convertidores puntuales
• Boya Masuda ⇒Cámara flotante semisumergida con una columna oscilante de agua
115
![Page 116: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/116.jpg)
Energía de la biomasa
• Obtención de la biomasa:
Residuos vegetales
Residuos animales
Residuos industriales
Residuos urbanos 116
![Page 117: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/117.jpg)
Aprovechamiento de la biomasa
• Extracción de hidrocarburos
• Combustión directa
• Gasificación (combustión con defecto de oxígeno)
• Pirólisis (descomposición por acción del calor en ausencia de oxígeno ⇒ gases combustibles)
117
![Page 118: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/118.jpg)
Aprovechamiento de la biomasa
• Procesos bioquímicos:
Fermentación alcohólica
Digestión anaeróbica (fermentación microbiana en ausencia de oxígeno)
118
![Page 119: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/119.jpg)
Esquema de central de biomasa
119
![Page 120: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/120.jpg)
Cogeneración
120
![Page 121: Energías renovables](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081401/5571fae249795991699363b4/html5/thumbnails/121.jpg)
Cogeneración
121