LAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Una masa de agua situada a determinada altura posee una energía potencial: Ep=mgh, que se transforma en energía cinética al dejarla caer libremente: Ec= (mv2)/2. Esta energía asociada a corrientes o saltos de agua se conoce con el nombre de energía hidráulica. Las central hidráulicas o hidroeléctricas aprovechan esta energía para obtener electricidad.

Para construir una central hidroeléctrica hay que conseguir un desnivel o “salto” de agua, lo que se consigue habitualmente mediante la construcción de un embalse. El emplazamiento de la central está condicionado por factores ambientales ya que suelen instalarse en lugares montañosos en el cauce de los ríos.

Esquema de una central hidroeléctrica:

1. Agua embalsada 2. Presa 3. Rejas filtradoras 4. Tubería forzada 5. Grupos turbina-alternador 6. Turbina 7. Eje 8. Alternador 9. Líneas de transporte 10. Transformadores

Los elementos principales que componen la central son:

Presa: el embalse es el lugar donde se almacena el agua y permite crear un salto. Esto se consigue gracias a la construcción de una presa. La presa constituye una barrera interpuesta en el cauce de un río para retener y almacenar su agua, elevando el nivel y regulando el caudal de salida. Las presas se construyen de hormigón pueden ser de dos tipos:

- Presas de gravedad: el empuje del agua se contrarresta con el peso del muro que forma la presa.

- Presas de bóveda: tienen forma de arco con lo que se consigue soportar mejor la presión del agua, ya que transmiten la presión a las laderas de las montañas en las que se apoya.

En la pared de la presa se disponen unas aberturas denominadas desagües a través de las cuales se controla la salida del agua. Los desagües pueden encontrarse en el fondo de la presa, en la parte intermedia o en la superficie, denominándose en este último caso aliviaderos, pues tienen como función regular el caudal para evitar el desbordamiento del embalse.

Tubería forzada: en la parte inferior de la presa se disponen unas tomas de agua, dotadas de rejillas para filtrar los sólidos que pudiera arrastrar el agua. A través de estas tomas se conduce el agua del embalse hasta unas tuberías que se encargan de conducir el agua hasta las turbinas. Están construidas de materiales de gran resistencia (acero, fundición, fibrocemento) y su diámetro depende del caudal de la presa.

Sala de máquinas: son las instalaciones donde se transforma la energía cinética del agua en energía eléctrica. Los elementos principales son:

- Compuertas de cierre y regulación: son las encargados de impedir o regular la entrada del agua en la planta.

- Turbinas: son los elementos que reciben el empuje del agua y transforman la energía de la misma en energía cinética de rotación. Existen varios tipos de turbinas:

Turbinas de acción: aprovechan solo la velocidad del agua. La más usada es la turbina Pelton, en la que el agua que empuja las palas es impulsada por inyectores que regulan el caudal; se emplean en centrales de pequeño caudal y con un gran salto de agua. Este tipo de turbinas admiten una amplia variación del caudal

Turbinas de reacción: aprovechan tanto la velocidad como la presión del agua. Las más usadas son la turbina Francis, que se utiliza en saltos y caudales medios, y la turbina Kaplan para saltos pequeños pero con caudal grande. Este tipo de turbina se puede utilizar para un rango muy amplio de caudales y diferencias de nivel.

- Alternador: es el elemento que transforma la energía mecánica en energía eléctrica

El rendimiento global de las centrales hidroeléctricas es del orden del 40% perdiéndose la energía restante en los procesos intermedios.

Diagrama de transformaciones energéticas:

TIPOS DE CENTRALES HIDRAÚLICAS

Las centrales hidroeléctricas se pueden clasificar en:

Centrales fluyentes: están situadas en ríos con un caudal constante de forma que no requieren la formación de un embalse. El agua se toma directamente del río.

Energía potencial del agua

Energía cinética del agua

Energía cinética de la turbina

Energía eléctrica del alternador

Centrales de regulación: están situadas en lugares en las que es necesario embalsar el agua con el fin de conseguir un “salto” de la misma. La mayoría de las centrales son de este tipo.

Centrales de bombeo: constituyen un tipo particular de centrales hidroeléctricas en las que el embalse a partir del cual se genera el alto de agua recibe el agua por bombeo desde otro embalse inferior. Por ello, además de los elementos convencionales con los que cuenta una central, disponen de equipos de bombeo que elevan el agua hasta el embalse superior. Su principal aplicación es combinándola con una central térmica o nuclear y se implantan en lugares donde hay un desfase entre la energía generada y la demandada. A lo largo del día una central puede tener una demanda que sobrepase su capacidad de generación eléctrica y por la noche producir más de lo que consume. Así durante la noche, la energía sobrante se utiliza para bombear el agua de forma que durante el día el agua almacenada pueda utilizarse para generar la energía necesario para cubrir el exceso de demanda.

Esquema de una central eléctrica de bombeo:

1. Embalse superior 2. Presa 3. Galería de conducción 4. Tubería forzada 5. Central 6. Turbinas y alternadores 7. Desagües 8. Líneas de transporte 9. Embalse inferior o río

Además, según la potencia que sean capaces de producir las centrales hidroeléctricas se clasifican de la siguiente forma:

Minicentrales: su potencia está comprendida entre 250 y 5000KW y suelen ubicarse en el cauce de ríos pequeños.

Grandes centrales: su potencia es superior a 5MW y se sitúan en cuencas donde el caudal es grande.

LA ENERGÍA EÓLICA

El viento es una forma de manifestación de la energía solar. Al incidir los rayos solares sobre las diferentes zonas de la corteza terrestre de forma diferente, algunas partes de la atmósfera se calientan más que otras; esto da lugar a la aparición de una diferencia de presiones que hace que el aire caliente tienda a ascender y el frío baje ocupando su lugar. Se produce entonces una corriente de aire, es decir, el viento.

La energía eólica es la energía asociada a los movimientos del aire. Desde la antigüedad se ha usado la energía cinética del viento para obtener fuerza motriz por ejemplo para impulsar los barcos mediante velas o para moler grano con los conocidos molinos de viento.

Actualmente este tipo de energía se aprovecha principalmente para la producción de electricidad. Las instalaciones donde se realiza esta transformación son las centrales eólicas. Una central eólica es una instalación constituida por un conjunto de aerogeneradores distribuidos de tal forma que aprovechen al máximo la fuerza del viento.

EL AEROGENERADOR

Un aerogenerador es una máquina que produce un movimiento de rotación aprovechando la fuerza del viento. Los aerogeneradores modernos tienen una potencia máxima entre 500 y 1.500 kW.

Se componen de los siguientes elementos:

Rotor: es el elemento que transforma la energía del viento en energía mecánica de rotación. A su vez el rotor consta de tres partes fundamentales:

- Palas: son los elementos más importantes pues reciben la fuerza del viento y se mueven gracias a su diseño aerodinámico. Están fabricadas con resina de poliéster y fibra de vidrio. Su tamaño depende de la tecnología empleada y de la velocidad del viento. Por ejemplo, en un aerogenerador moderno de 600 kW cada pala mide alrededor de 20 metros de longitud y su diseño es muy parecido al del ala de un avión

- Eje: transmite el movimiento giratorio de las palas al generador

- Buje: es el elemento que fija las palas al eje

Multiplicador: es un elemento conectado al rotor formado por trenes de engranajes que multiplica la velocidad de rotación del eje para alcanzar el nº de rpm que necesita el alternador.

Alternador: tiene la función de transformar la energía mecánica en energía eléctrica.

Sistemas de control: se encargan entre otras de las siguientes funciones: orientación del rotor respecto al viento, control de la velocidad del rotor, conexión y desconexión del equipo, etc.

Góndola: es la estructura en la que se resguardan los elementos básicos de transformación de energía: eje, multiplicador, alternador y sistemas auxiliares. La góndola se compone de un bastidor que constituye la base sobre la que se montan los mecanismos, y una carcasa que protege los elementos mecánicos.

Torre: es el elemento de sujección y el que sitúa el rotor a la altura adecuada. La torre pueden ser tubular o de celosía, y debe ser suficientemente resistente para aguantar todo el peso y los esfuerzos del viento. Disponen de medios de acceso para que el personal de mantenimiento pueda acceder a la góndola. Generalmente es una ventaja disponer de una torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel del suelo. Por ejemplo, un aerogenerador de 600 kW tendrá una torre de 40 a 60 metros.

Respecto a la posición del eje, los aerogeneradores pueden ser de dos tipos:

De eje horizontal : son los que más se utilizan. El rotor tiene forma de hélice y va colocado en la parte superior de la torre. Necesitan orientarse en la dirección del viento y alcanzan rendimientos de hasta el 60%. Pueden disponer de tres, dos o una sola pala.

De eje vertical : el más utilizado es el tipo Darreius. Tienen la ventaja de que se adaptan a cualquier dirección del viento sin necesidad de dispositivos de orientación, aunque su rendimiento es inferior a los de eje horizontal.

El rendimiento global de los aerogeneradores es de 40%-60% en función del tipo de máquina y las condiciones del viento.

Diagrama de transformaciones energéticas:

Las instalaciones eólicas pueden pueden tener dos tipos de aplicaciones:

Instalaciones interconectados a la red: en este caso constituyen un parque eólico formado por varios grupos de aerogeneradores. La potencia del parqeu dependerá del núemro de máquinas instaladas.

Instalaciones aisladas de la red eléctrica: están destinados a usos particulares, tales como electrificación de viviendas o bombeo de agua

Energía cinética del viento

Energía cinética de rotación agua

Energía eléctrica del alternador

LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

La energía solar es la que emite el Sol en forma de radiación electromagnética. Estas radiaciones tienen la capacidad de calentar los cuerpos con los que entran en contacto, lo que se conoce con el nombre de efecto térmico, que puede ser aprovechado para calentar fluidos.

La energía solar térmica puede aprovecharse de dos formas:

Energía solar pasiva: Se trata de aprovechar la energía del Sol sin utilizar elementos captadores, haciendo uso solamente de las características y disposición de los materiales utilizados.

Energía solar activa: Utiliza el calor que producen los rayos solares para calentar un fluido para lo cual utiliza elementos captadores y distribuidores del calor

ENERGÍA SOLAR PASIVA

La energía solar pasiva se aprovecha básicamente en los elementos arquitectónicos, que están distribuidos, orientados y construidos para tal fin.

Los sistemas de aprovechamiento de energía solar pasiva se clasifican en tres grupos:

Sistemas de ganancia directa: la instalación consiste en una habitación acristalada en un lateral, que permite que la radiación solar entre de forma directa calentando el aire y las superficies con las que entra en contacto, en base al conocido efecto invernadero.

Sistemas de ganancia indirecta: se dispone en la habitación un muro de inercia, construido con materiales especiales capaces de absorber el calor. De esta forma la radiación solar almacenada es absorbida por el muro y posteriormente es distribuida por la habitación.

Sistemas de ganancia mixta: consisten en una combinación de los sistemas de ganancia directa e indirecta, de forma que la habitación tendría una parte acristalada y estaría también dotada de un muro de inercia.

ENERGÍA SOLAR ACTIVA

Los sistemas de aprovechamiento de energía solar activa se pueden clasificar en dos grupos:

- de baja temperatura

- de media temperatura

- de alta temperatura

El elemento básico en todos los casos es el colector, que se encarga de captar la radiación solar. Un colector consiste básicamente en una lámina de material absorbente en contacto con un conjunto de tuberías por las que circula un fluido. Al exponerse al Sol la lámina se calienta y transmite el calor al fluido.

a) SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO DE BAJA TEMPERATURA

Se basan en la utilización de colectores planos. Un colector plano se compone de los siguientes elementos:

Cubierta protectora: es una lámina transparente construida de vidrio o plástico que permite la entrada de la radiación solar pero no su salida, creando así un efecto invernadero.

Placa: es la parte del colector encarga de absorber la radiación solar. Suele construirse de materiales metálicos como el cobre o el aluminio, cuya superficie es tratada con pinturas especiales para aumentar su capacidad de absorción. Esta placa está en contacto con los tubos por los que circula un fluido que se calienta al intercambiar calor con la placa.

Lámina reflectante: tiene como función reflejar la radiación sobre la placa absorbedora.

Aislamiento térmico: se coloca en toda al superficie de la carcasa para evitar pérdidas de calor con el exterior.

Carcasa: es el elemento rígido y resistente que contiene todos los elementos del colector. Suelen construirse de plástico o metal. La carcasa se coloca sobre una estructura con la orientación e inclinación adecuadas para que el rendimiento sea el máximo posible. Por ejemplo, en el hemisferio norte los colectores se orientan hacia el sur y la inclinación depende de la latitud del lugar y de la época del año, buscando siempre que los rayos solares incidan lo más perpendicularmente posible sobre el colector.

La radiación solar se transmite al fluido que circula por un conjunto de tuberías situadas dentro del colector. En los sistemas de baja temperatura este fluido suele ser agua, de forma que entra agua fría en el colector y sale agua caliente de hasta 80ºC. El agua caliente puede utilizarse para uso doméstico y para calefacción.

El desfase entre las horas de recepción de energía solar y la demanda hace necesaria la utilización de sistemas de almacenamiento del agua caliente. Los acumuladores de agua caliente suelen fabricarse de acero inoxidable o cero galvanizado para evitar la corrosión.

b) SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO DE MEDIA TEMPERATURA

Este tipo de sistemas utiliza otro tipo de colectores con el fin de concentrar la radiación solar para alcanzar emperaturas más altas. Los más utilizados son los colectores parabólicos. Están formados por espejos con forma de parábola de forma que reflejan la radiación que incide sobre ellos y la concentran en el foco de la parábola. En éste se dispone la tubería por la que circula el fluido a calentar, que en estos casos suelen ser aceites. Las superficies reflectantes se fabrican con vidrio plateado o metales reflectantes como el aluminio.

Como la concentración se consigue al reflejar la radiación que llega directamente del Sol es imprescindible que los colectores dispongan de mecanismos de seguimiento para seguir en todo momento la posición del Sol.

Este tipo de instalaciones pueden alcanzar temperaturas superiores a los 100ºC y se utilizan en sistemas de calefacción de edificios, plantas desalinizadoras, secaderos y otras aplicaciones industriales.

c) SISTEMAS DE APROVECHAMIENTO DE ALTA TEMPERATURA

La energía solar de alta temperatura se utiliza para producir vapor con el fin de generar electricidad. Para ello es necesario una enorme concentración de la radiación solar, lo que se consigue en las llamadas centrales solares térmicas, cuyo funcionamiento es similar al de las centrales térmicas convencionales.

Para concentrar la radiación solar se dispone un gran número de espejos parabólicos, llamados heliostatos, dispuestos de tal forma que concentran la radiación en un solo punto, en el que se dispone la caldera. Los heliostatos deben orientarse de forma automática y sincronizada a media que el Sol va cambiando de posición con el fin de obtener el máximo rendimiento. Este tipo de instalaciones pueden alcanzar potencias de 5 a 10MW y hoy en día es una tecnología en desarrollo pues los rendimientos que se alcanzan son muy bajos.

Diagrama de transformaciones energéticas:

Energía térmica del vapor

Energía cinética de de la turbina

Energía eléctrica del alternador

Energía solar térmica

LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

EL aprovechamiento de este tipo de energía se basa en la aplicación del efecto fotovoltatico. Este efecto se produce cuando la radiación electromagnética procedente del Sol incide en un material semiconductor. Dicha radiación está constituida por unas partículas llamadas fotones que interaccionan con los electrones del semiconductor cuando inciden sobre éste; los fotones transfieren parte de su energía a los electrones y algunos consiguen liberarse de su unión con sus núcleos atómicos. De esta forma aparecen en el semiconductor electrones libres que dan lugar a una corriente eléctrica.

El efecto fotovoltaico es producido principalmente por la franja del espectro electromagnético correspondiente al invisible (500-550nm de longitud de onda) comprendida entre el infrarrojo y el ultravioleta. Por tanto, gracias al efecto fotovoltaico la energía luminosa del Sol se transforma directamente en energía eléctrica.

Los elementos que captan la radiación electromagnética procedente del Sol y generan energía eléctrica son las células fotovoltaicas.

Una célula solar consta de dos capas de material semiconductor, uno tipo N y otro tipo P, que forman una unión PN. La parte superior e inferior se recubren de una placa metálica que actúan como contactos y permiten el paso de la corriente al circuito externo. La parte superior se encuentra dividida en franjas para permitir el paso de la radiación solar hacia el material semiconductor.

El rendimiento de las células solares no es muy alto aunque ha mejorado en los últimos años gracias al desarrollo de nuevos materiales semiconductores (GaAs, InP, etc.); en la actualidad pueden alcanzar rendimientos del 15-25%.

La tensión proporcionada por cada célula es pequeña (del orden de 0,3-0,7V). Por ello se agrupan varias células formando módulos fotovoltaicos que constituyen el elemento principal de todo el sistema de aprovechamiento de este tipo de energía.

La estructura de un módulo fotovoltaico es la siguiente:

Células fotovoltaicas: son los elementos que captan la energía solar. Todas las células del módulo se conectan en serie entre sí de forma que se sumen los voltajes proporcionados por cada una de ellas. Por tanto el voltaje total que puede proporcionar un módulo fotovoltaico depende de su tamaño, es decir, del número de células solares que contenga

Encapsulante: es el elemento transparente que alberga las células y las conexiones Suele utilizarse plásticos como EVA o silicona. Es necesario que tengan un nivel de transparencia inalterable por las radiaciones solares.

Marco: se encarga de sujetar rígidamente y dar unidad a los elementos del módulo. Suele construirse de aluminio y cuenta con fijaciones a la estructura exterior.

Bornes de conexión: son los puntos del módulo donde se recoge el flujo de electrones que proviene de las células fotovoltaicas. En cada módulo hay dos bornes: uno positivo y otro negativo.

Cubierta posterior: tienen la función de aislar la parte inferior de las células y el encapsulante

Cubierta superior: se fabrica de vidrio y tiene como función proteger las células, permitiendo el paso de la radiación solar.

La eficiencia de un módulo fotovoltaico depende de varios factores entre los que destaca el ángulo de incidencia de la radiación solar y la temperatura. Para conseguir un mayor rendimiento la radiación solar debe incidir perpendicularmente a las células. En cuanto a la temperatura no es aconsejable que esta sea muy alta, pues un aumento de temperatura provoca que las células generen menor diferencia de potencial.

INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS

Una instalación fotovoltaica es un conjunto de sistemas capaces de satisfacer determinadas necesidades eléctricas a partir de energía luminosa del Sol. Se compone de lo siguientes elementos:

Sistemas de captación: son los módulos fotovoltaicos encargados de transformar la radiación solar en energía eléctrica. Estos módulos se sustentan sobre estructuras metálicas que unen los módulos entre sí y les proporcionan la orientación e inclinación adecuadas. La orientación debe ser tal que la cantidad de radiación solar que reciben durante el año sea la máxima posible.

Estas estructuras suelen fabricarse de aluminio o acero y pueden ser de dos tipos: fijas, en las que el ángulo de inclinación no varía a lo largo del año, o móviles; en este segundo tipo de estructuras el movimiento puede es ser manual o mecánico. En los manuales se cambia el ángulo de inclinación en función de la época del año. En las estructuras automáticas el movimiento de realiza mediante sistemas de seguimiento que mueven los paneles sobre un eje siguiendo el movimiento del Sol a lo largo del día.

Sistemas de almacenamiento: almacenan la energía producida para satisfacer la demanda en momentos en los que la producción se paraliza, por ejemplo, durante la noche. Para ello se utilizan acumuladores eléctricos.

Sistemas de regulación: regulan el paso de la corriente eléctrica entre los módulos fotovoltaicos y los acumuladores.

Sistemas de adaptación de corriente: la corriente que generan los módulos fotovoltaicos es corriente continua; pero la mayoría de los aparatos eléctricos funciona con corriente alterna. Por ello es necesario adaptar la corriente generada a las condiciones de demanda. Para ello se utilizan convertidores que ajustan el voltaje e inversores que la transforman en corriente alterna.

Sistemas eléctricos complementarios: son todos los elementos eléctricos necesarios para el correcto funcionamiento de la instalación, tales como interruptores, tomas de tierra, cableado, etc.

APLICACIONES DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

La energía solar fotovoltaica tiene numerosas aplicaciones entre las cuales destacan las siguientes:

- Alimentación de equipos independientes: los sistemas de generación fotovoltaica se utilizan para alimentar equipos en los que los costes de conexión a la red son mayores o se requieren sistemas independientes a salvo de posibles cortes de suministro: señalización aérea, terrestre y marítima (faros, boyas), sistemas de alumbrado público, repetidores de TV, alimentación eléctrica de albergues de montaña, etc.

- Electrificación de viviendas: son sistemas diseñados para satisfacer las necesidades eléctricas de una vivienda

- Bombeo de agua: el sistema de captación genera la energía eléctrica necesaria para abastecer el motor de la bomba.

- Elementos de consumo como calculadoras, relojes, etc.

- Vehículos espaciales como los satélites artificiales, las sondas espaciales o la estación espacial.

- Centrales eléctricas, formadas por grandes campos de módulos fotovoltaicos y están destinadas a producir electricidad que se transmite a la red eléctrica.

LA BIOENERGÍA

La bioenergía es la energía que se obtiene a partir de la biomasa. La biomasa se puede definir como el conjunto de materia orgánica renovable de procedencia vegetal o animal. Esta biomasa tiene su origen en la energía solar. Mediante la fotosíntesis los vegetales toman del suelo el agua y las sales minerales y del aire el CO2, los transforman en hidratos de carbono (energía) y oxígeno, que se restituye a la atmósfera y la regenera, lo que contribuye a mantener el equilibrio biológico. Este proceso es la base de la vida de los seres vivos.

La energía fijada por efecto de la fotosíntesis es de unas 249 Tn/Km2 al año, lo que equivale a 340 tec. Constituye la fuente de energía más importante en términos de cantidad ya que aproximadamente supone un 55% de la producción de energía renovable.

TIPOS DE BIOMASA

El conjunto formado por la biomasa está formado por los siguientes elementos:

Residuos forestales: se originan a partir de los tratamientos forestales (consistentes en la poda de árboles y la limpieza de matorrales en los bosques) y en las industrias forestales (aserraderos, fábricas de corcho, fábricas de papel, etc.)

Residuos agrícolas y ganaderos: restos de vegetales que quedan después de las cosechas y los excedentes de la producción, así como los residuos generados en las granjas (estiércol).

Residuos industriales: procedentes de la industria agroalimentarias.

Cultivos energéticos: este tipo de cultivos no tiene como finalidad la producción de alimentos sino exclusivamente la obtención de energía. Los cultivos energéticos más utilizados son la caña de azúcar, la remolacha, el jacinto de agua y algunos tipos de algas.

Residuos sólidos urbanos: son los residuos generados en los núcleos urbanos.

TÉCNICAS DE APROVECHAMIENTO

Para la obtención de energía a partir de la biomasa existen varios procesos que se pueden agrupar de la siguiente forma:

Procedimientos térmicos:

- Combustión: consiste en la utilización directa como combustible de la biomasa para obtener energía térmica. Este método ha sido utilizado tradicionalmente y sigue siendo una importante fuente de energía en muchos lugares del tercer mundo.

Se entiende por combustión la oxidación completa de la materia orgánica en presencia de oxígeno. La temperatura resultante de la combustión puede llegar a 1800ºC. El calor producido puede utilizarse para producir agua caliente de uso doméstico o para calefacción. En usos industriales se utiliza para generar vapor y electricidad.

- Pirólisis: Consiste en una combustión incompleta en ausencia de oxígeno a temperaturas próximas a los 500ºC. En estas condiciones se produce una descomposición de la materia orgánica que da como resultado carbón vegetal y un gas de poco poder calorífico (gasógeno) que puede utilizarse en algunos motores diesel. Si se alcanzan temperaturas de 1000ºC se obtiene un gas de mayor calidad a partir del cual se puede obtener metanol.

- Gasificación: consiste en una combustión incompleta, es decir, con falta de oxígeno, que da lugar a la producción de CO, H2, CH4 y CO2. Estos gases se producen en diferentes proporciones según la materia prima y las condiciones del proceso. Esta mezcla de gases se puede emplear como combustible, de bajo poder calorífico. Otra alternativa consiste en sintetizar metanol

(alcohol utilizable como combustible líquido) a partir del gas obtenido en la gasificación. El metanol puede ser un sustituto de la gasolina como combustible en loe vehículos a motor.

Procedimientos biológicos:

- Fermentación: consiste en la descomposición de la materia orgánica mediante la acción de bacterias aerobias (en presencia de oxígeno), y tras el proceso se obtiene etanol, que puede ser utilizado como combustible. Los tipos de biomasa más adecuados para este procesos son los ricos en azúcar (remolacha, fruta, caña de azúcar, tubérculos, etc.), ya que es éste el que se transforma en alcohol.

- Digestión: consiste en la descomposición de la materia orgánica mediante la acción de bacterias anerobias (en ausencia de oxígeno). El proceso se realiza en unos depósitos cerrados herméticamente denominados digestores en los que se mantienen temperaturas en torno a los 30ºC. El resulatdo es la producción de biogás, formado principalmente por metano. Este tipo de procesos es muy utilizado con residuos agrícolas y ganaderos

RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS

Se consideran residuos sólidos urbanos (RSU) los generados por la actividad doméstica en los núcleos de población y sus zonas de influencia. El tratamiento de estos residuos se realiza mediante cuatro métodos:

Vertido: consiste en almacenar los residuos sobre el terreno y cubrirlos para evitar la contaminación del medio ambiente.

Compostaje: es un proceso que consiste en la fermentación aerobia de los residuos orgánicos contenidos en las basuras, de forma que se eliminan los gérmenes patógenos y se genera un producto llamado compost que puede utilizarse como fertilizante en la agricultura.

Incineración: consiste en la combustión controlada de los RSU en plantas destinadas a tal fin, conocidas con el nombre de incineradoras, con el fin de aprovechar el calor obtenido para generar electricidad.

Reciclado: consiste en aprovechar los residuos como materia prima para fabricar otros productos

LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

Se llama energía geotérmica a la energía que se encuentra en el interior de la tierra en forma de calor. Este calor es producido por la actividad interna de la Tierra debida a descomposiciones de isótopos radiactivos. El gradiente geotérmico es de aproximadamente 1ºC por cada 33 m de profundidad. Sin embargo, hay zonas de actividad volcánica en las que esta variación de temperatura puede ser mucho mayor.

En ocasiones este calor provoca la formación de gases que buscan una salida hacia la superficie. Si estos gases salen al exterior a elevadas temperaturas se forman fumarolas; si alcanzan la superficie en forma de vapor dan lugar a géisers; también pueden emerger como agua caliente que forma fuentes termales.

Las formas de aprovechamiento de la energía geotérmica, tanto si sale a la superficie como si permanece en el interior de la corteza terrestre en forma de yacimientos geotérmicos dependen de la temperatura:

Sistemas de alta temperatura: corresponden a yacimientos cuyas temperaturas son superiores a 150ºC. Se utilizan para obtener energía eléctrica en centrales térmicas. Si el yacimiento tiene vapor éste puede fluir de modo natural o ser forzado a salir mediante perforaciones.Si la roca no contiene agua, se inyecta agua a presión con el fin de generar vapor. Este vapor es conducido hacia las turbinas de la central térmica donde se genera la electricidad.

Sistemas de baja temperatura: en este caso se tiene temperaturas inferiores a 150ºC. El calor se utiliza para obtener agua caliente, calefacción de viviendas, invernaderos, industrias, etc. Al igual que en el caso anterior, en ocasiones es necesario inyectar agua a presión para extraer el calor del interior de la corteza terrestre.

LA ENERGÍA OCEÁNICA

La energía oceánica es aquella que se obtiene del mar, ya se aprovechando su energía cinética, potencial o térmica.

Hay tres formas de aprovechar la energía oceánica para producir electricidad:

energía maremotriz: se basa en aprovechar el desnivel que se produce entre la bajamar (marea baja) y la pleamar (marea alta). Este fenómeno es producido por la atracción gravitatoria entre la Tierra y la Luna, y puede ser aprovechado para generar electricidad en las centrales maremotrices. Para que el funcionamiento de estas centrales sea económicamente factible es necesario que la diferencia de nivel entre marea alta y baja sea considerable (más de 5 m)

El elemento característico de una central maremotriz es la presa, que se construye acotando una superficie de la costa para retener el agua y controlar el desnivel del mar. La presa cuenta con unos conductos a través de los cuales se controla el paso de agua. Cuando la marea es alta el nivel en la parte exterior de la presa es mayor que el de la parte interior; en ese momento se abren las compuertas de los conductos que comunican ambas partes, de forma que el agua fluirá a través de ellos para igualar los niveles. En estos conductos se sitúan unas turbinas cuyas palas se ven impulsadas por la fuerza del agua, y las hace girar. Este movimiento se transmite a un alternador que genera la energía eléctrica.

Análogamente, cuando la marea baja, el nivel en la parte exterior de la presa es mayor que el de la parte interior, por lo que se produce un movimiento de agua de dentro afuera que hace girar las palas de la turbina, esta vez en sentido contrario.

Energía de las olas: se basa en la utilización del movimiento ascendente y descendente de las olas. Sólo es aplicable en zonas donde el desnivel que se produce entre estos movimientos es muy grande. Actualmente se encuentra en investigación aunque ya funcionan algunos prototipos.

Energía térmica del mar: se basa en aprovechar la diferencia de temperatura existente entre la superficie del agua y la del fondo marino. Los océanos reciben un flujo de energía solar medio de 215W/m2 lo que provoca importantes gradientes de temperatura: en la región intertropical, la temperatura de la superficie oscila entre los 25 y 30ºC; a partir de los 200 m la temperatura comienza a bajar drásticamente, de forma que a 1000 m de profundidad de solo 4ºC. Esta diferencia de temperatura puede utilizarse para generar electricidad mediante una central hidrotérmica. Su funcionamiento se basa en aprovechar el calor de la superficie para calentar un fluido volátil que accione una turbina; posteriormente se enfría dicho fluido aprovechando el agua fría de las profundidades. Es una tecnología poco desarrollada que se encuentra actualmente en investigación.