Centrales Solares

¿Qué son las centrales Solares?

Las centrales solares son instalaciones destinadas a aprovechar la radicación del Sol para generar energía eléctrica. De manera general, puede decirse que las principales aplicaciones de los sistemas de aprovechamiento solar de baja y media temperatura se dan en el ámbito doméstico o industrial; son los sistemas basados en alta temperatura los que1 de manera específica, se utilizan para la producción de electricidad. La energía sola es, probablemente, la más conocida de las energías alternativas a nivel del público en general. La investigación sobre esta fuente de energía fue de las primeras en empezar, y debido a ello existe una gran diversidad de sistemas de aprovechamiento de la misma. Para que las instalaciones sean rentables, es necesario disponer de una zona en la que el Sol ilumine durante la mayor parte del año. Esto hace impracticable el uso de energía solar en los países nórdicos como Suecia o Noruega. En cambio, en España, y sobre todo en la zona sur, puede aprovecharse con gran éxito.

Los dos sistemas de aprovechamiento de la energía solar son:

Energía fotovoltáica

Como su propio nombre indica, este sistema se encarga de convertir la luz del Sol (“foto”) en energía eléctrica (“voltaica”). El nombre se emplea, específicamente, para denominar al sistema que hace esta conversión por medios puramente electrónicos. El componente principal de todos los sistemas de energía fotovoltaica es la célula solar de silicio.
Pero este sistema no es rentable en aplicaciones industriales, ya que los precios de obtención en fábrica son elevados y el rendimiento obtenido de la luz solar no es muy elevado si se le compara con el terreno que ocupa; aproximadamente se produce energía eléctrica por un valor de un 13% de la energía solar recibida.

Energía por colector solar

Las ondas electromagnéticas provenientes del Sol son absorbidas por todas las superficies expuestas a él. Esta energía que reciben los cuerpos se transforma en la mayoría de los casos en calor. Los sistemas de colector solar aprovechan este calor y lo emplean en el calentamiento de un líquido. Se pueden dividir en sistemas sin concentración y sistemas con concentración.

Ventajas e inconvenientes sobre las centrales solares

VENTAJAS:



Al emplear la energía del Sol, siendo ésta un tipo de energía renovable presenta un reducido impacto ambiental, respecto a las tecnologías que emplean combustibles fósiles. Uno de los principales beneficios de estas energías renovables es la reducción de emisiones asociadas con la producción de la electricidad. Estas emisiones incluyen los gases de efecto invernadero y aquellos que producen la lluvia ácida de las plantas que utilizan combustibles fósiles y la radioactividad asociada con el ciclo de combustible nuclear.
Otros beneficios medioambientales de las renovables son el ahorro de agua, mejora de la calidad del suelo y el agua, el tratamiento de residuos, la reducción de la polución en el transporte y otras como; la seguridad en el suministro energético, el empleo, la reestructuración del mercado energético y la mejora de la economía de los países menos desarrollados.
Las fuentes de energías renovables presentan, también, una dimensión social y económica; es una apuesta por fuentes de energías descentralizadas, gratuitas, generadoras de empleo en mayor proporción que las convencionales y cuyo disfrute queda garantizado por todos mediante tecnologías simples y de fácil acceso. Dichas tecnologías suponen un importante impulso para la generación de empleo.
Resumidamente, las ventajas de las centrales solares son las siguientes:
Una vez realizada la instalación y hecha la inversión inicial, no se originan gastos posteriores (a excepción del mantenimiento); el consumo de energía eléctrica es totalmente gratuito.
No usa combustibles, eliminando la incomodidad de tener que aprovisionarse y el peligro de su almacenamiento.
Impacto ambiental nulo: la energía solar no produce desechos, ni residuos, basuras, humos, polvos, vapores, ruidos, olores, etc.


INCONVENIENTES:

Necesidad de instalar la central en zonas donde se perciba la radiación solar durante más horas diarias y más días al año.
Menor rendimiento que otros sistemas.
Mayor complejidad mecánica que otros sistemas de aprovechamiento de energías renovables.
Peligro por las altas temperaturas que se alcanzan.
Necesidad del empleo de acumuladores de calor para cuando no exista la suficiente radiación solar.

Centrales Soles que hay en España

La elevada cifra de potencia fotovoltaica instalada en Andalucía se debe a las numerosas instalaciones de pequeño tamaño realizadas dentro del plan de electrificación rural. Castilla la Mancha refleja la presencia de la única central fotovoltaica de gran tamaño existente en nuestro país (la central de Toledo), con una potencia de 1 MW. Están en fase, más o menos avanzada, los proyectos de instalaciones de centrales de tamaño similar o mayor.

Esquema de su funcionamiento

1. Campo de heliostratos


2. Caldera


3. Torre


4. Almacenamiento térmico


5. Generador de vapor


6. Turbo-alternador


7. Aerocondensador


8. Transformadores


9. Líneas de transporte de energía


eléctrica



Impacto ambiental

El impacto ambiental de estas centrales es nulo ya que la energía solar no produce desechos, ni residuos, basuras.. por lo tanto estas centrales producen energía limpia, por asi decirlo.





Tecnologías para reducir el impacto ambiental

Desarrollan nuevas tecnologías para reducir el impacto ambiental sobre los suelos y el entorno. Investigadores del Grupo de Edafología Ambiental( GEA) de la Universidad Miguel hernández trabajan con nuevas tecnologías para abordar con mayor rapidez los problemas de contaminación. Para ello, han investigado la radiación electromagnética en las regiones espectrales del visible y el infrarrojo. El objetivo es poder analizar las muestras in situ sin tener que trasladarlas al laboratorio. Los investigadores de la UMH están desarrollando estudios basados en el uso de la radiación electromagnética en las regiones espectrales del visible y el infrarrojo cercano para el análisis y caracterización de los suelos. Las técnicas radiométricas, basadas en el estudio del espectro de reflectancia (reflexión de energía de la cubierta), son muy útiles para determinar los problemas ambientales que afectan al entorno.

Centrales eólicas

¿Qué son las centrales eólicas?

Energía eólica es la energía obtenida del viento, o sea, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.
El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas.

La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es su intermitencia.

Utilización de la energía eólica

La industria de la energía eólica en tiempos modernos comenzó en 1979 con la producción en serie de turbinas de viento por los fabricantes Kuriant, Vestas, Nordtank, y Bonus. Aquellas turbinas eran pequeñas para los estándares actuales, con capacidades de 20 a 30 kW cada una. Desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente, y la producción se ha expandido a muchos países.

Centrales eólicas en España

En la península Ibérica

· Cabo Villano

· Capelada

· Malpica

· Coriscada

· Barbanza

· Paxareiras

· San Martín de Unx

· Lerga

· Leoz
· Sierra del Perdón
· Leiza
· Remolinos
· El pilar
· Bajo Ebro
· La muela
· Ólvega
· Borja
· La plana
· Enix
· Tarifa

En las Islas Canarias

· Garafia

· Granadilla

· Tenefe

· Tirajana

· Cueva Blanca

· Llanos de Juan Grande

· Costa Calma

· Sta. Lucía

· Cañada Río

· Los valles

· Monte mina

Esquema de funcionamiento

La góndola

Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplcador y el generador eléctrico. El personal de servicio puede entrar en la góndola desde la torre de la turbina. A la izquierda de la góndola tenemos el rotor del aerogenerador, es decir las palas y el buje.

Las palas del rotor

Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. 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.

El buje

El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.

El eje de baja velocidad

Conecta el buje del rotor al multiplicador. En un aerogenerador moderno de 600 kW el rotor gira muy lento, a unas 19 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.) El eje contiene conductos del sistema hidraúlico para permitir el funcionamiento de los frenos aerodinámicos.

El multiplicador

Tiene a su izquierda el eje de baja velocidad. Permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad.

El eje de alta velocidad

Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. Está equipado con yn freno de disco mecánico de emergencia. El freno mecánico se utiliza en caso de fallo del freno aerodinámico, o durante las labores de mantenimiento de la turbina.

El generador eléctrico

Suele ser un generador asincrono o de inducción. En los aerogeneradores modernos la potencia máxima suele estar entre 500 y 1.500 kW.

El controlador electrónico

Es un ordenador que contínuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier disfunción (por ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el generador), automáticamente para el aerogenerador y llama al ordenador del operario encargado de la turbina a través de un enlace telefónico mediante modem.

La unidad de refrigeración

Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua.

La torre

Soporta la góndola y el rotor. Generalmente es una ventaja disponer de una torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel del suelo. Una turbina moderna de 600 kW tendrá una torre de 40 a 60 metros (la altura de un edificio de 13 a 20 plantas).Las torres pueden ser bien torres tubulares (como la mostrada en el dibujo) o torres de celosia. Las torres tubulares son más seguras para el personal de mantenimiento de las turbinas ya que pueden usar una escalera interior para acceder a la parte superior de la turbina. La principal ventaja de las torres de celosia es que son más baratas.

El mecanismo de orientación

Está activado por el controlador electrónico, que vigila la dirección del viento utilizando la veleta.
El dibujo muestra la orientación de la turbina. Normalmente, la turbina sólo se orientará unos pocos grados cada vez, cuando el viento cambia de dirección.

El anemómetro y la veleta

Las señales electrónicas del anemómetro son utilizadas por el controlador electrónico del aerogenerador para conectarlo cuando el viento alcanza aproximadamente 5 m/S. El ordenador parará el aerogenrador automáticamente si la velocidad del viento excede de 25 m/s, con el fin de proteger a la turbina y sus alrededores.Las señales de la veleta son utilizadas por el controlador electrónico para girar el aerogenerador en contra del viento, utilizando el mecanismo de orientación.

Impacto ambiental que producen estas centrales

Las centrales eólicas, desde el punto de vista ambiental, varias ventajs comparatvas sobre as centrales térmicas convencionale que utilizan carbón, derivados del petróleo o gas natural. No utilizan combustibles, no emiten contaminantes del aire ni gases de efecto invernadero, ni producen residuos tóxicos o consumen agua o resursos naturales escasos. Asimismo, en comparación con las centrales nucleares, la energía eólica no genera ningún residuo peligroso, ni presenta riesgos de accidentes en gran escala como el ocurrido en el caso de Chernobil o Three Mile Island. Sin embargo las centrales eólicas generan algunas preocupaciones desde el punto de vista ambiental y de la comunidad. Por ejemplo, las máquinas eólicas genern ruio y pueden ser visualmente molestas para las personas que viven cerca de ellas. Pueden también afectar al hábitat provocando daños a la fauna y flora silvestre.

Centrales Hidroeléctricas.

¿Qué es una central hidroeléctrica?

Una central hidroeléctrica es aquella que utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda.
En general estas centrales aprovechan la energía potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual trasmite la energía a un alternador el cual la convierte en energía eléctrica.

Características de una central hidroeléctrica

Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador.
La energía garantizada, en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.
La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (megavatios), como en el caso de las minicentrales hidroeléctricas, hasta 14.000 MW como en Paraguay y Brasil donde se encuentra la segunda mayor central hidroeléctrica del mundo (la mayor es la Presa de las Tres Gargantas, en China, con una potencia de 22.500 MW), la Itaipú que tiene 20 turbinas de 700 MW cada una. Cada turbina suele tener unas 20 pulgadas de longitud con un perímetro de 40 cm.

¿Como funcionan las centrales hidroeléctricas?

La energía eléctrica se produce por el movimiento de cargas eléctricas, específicamente electrones (cargas negativas que giran alrededor del núcleo de los átomos) a través de un cable conductor. Cada vez que se acciona un interruptor, se genera un movimiento de millones de electrones, los que circulan a través de un cable conductor metálico. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos que conforman el cable conductor. Los electrones se mueven desde el enchufe al aparato eléctrico -ya sea lavadora, radio, televisión, etcétera- lo que produce un tránsito de energía entre estos dos puntos.La energía eléctrica puede hacer funcionar distintos aparatos y se transforma en otras manifestaciones de ella. Por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se transforma en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa. Lo mismo se puede observar cuando funciona un secador de pelo o estufa.

Impacto ambiental que producen estas centrales

Los embalses tienen un importante influjo en el entorno; algunos de sus efectos pueden ser considerados positivos y otros pueden ser considerados negativos.

Generales

Los embalses de grandes dimensiones agregan un peso muy importante al suelo de la zona, además de incrementar las infiltraciones. Estos dos factores juntos pueden provocar lo que se conoce como seísmos inducidos. Son frecuentes durante los primeros años después del llenado del embalse. Si bien estos seísmos inducidos son molestos, muy rara vez alcanzan intensidades que puedan causar daños serios a la población.

Aguas arriba

Aguas arriba de un embalse, el nivel freático de los terrenos vecinos se puede modificar fuertemente, pudiendo traer consecuencias en la vegetación circunlacustre.

Aguas abajo

Los efectos de un embalse aguas abajo son de varios tipos; se pueden mencionar:
Aumento de la capacidad de erosionar el lecho del río.
Disminución de los caudales medios vertidos y, consecuente, facilidad para que actividades antrópicas ocupen parte del lecho mayor del río.
Disminución del aporte de sedimentos a las costas, incidiendo en la erosión de las playas y deltas.

Tecnologías para desminuir el impacto ambiental

Para reducir el impacto ambiental que producen estas centrales, se deberia reforzar las presas de agua, para asi, evitar desprendimientos, y controlar más el flujo del agua que contienen esras presas para así evitar desprendimientos de agua, y asi que no afecten ni inunden las poblaciones cercanas.

Centrales Hidroeléctrias en España

En la Península Ibérica

· As Pontes

· Aboño

· Sabón

· Meirams

· Narcea

· Anllares

· Lada

· Ribera

· Compostilla

· La Robia

· Guardo

· Burgeña

· Pasajes

·Badalona

· Sant Adriá

· Besós

· Foix

· Castellón

· Aceca

· Puertollano

· El cogás

· Puentenuevo

· Colón

· Escombreras

· Litoral de Almería

· Málaga

· Algecirás

· Los Barrios

· Cadiz

En las Islas Baleares

· Mahón

· Alcudia

· San Juan de Dios

· Son Molinos

· Ibiza

En las Islas Canarias

· Los Guinchos

· Candelaria

· Guanarteme

· Jinamar

· Las Salinas

· Punta Gande

Centrales nucleares.

¿Qué es una central nuclear?

Una central nuclear es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear, que se caracteriza por el empleo de materiales fisionables que mediante reacciones nucleares proporcionan calor. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica.
Estas centrales constan de uno o varios reactores, que son contenedores (llamados habitualmente vasijas) en cuyo interior se albergan varillas u otras configuraciones geométricas de minerales con algún elemento fisil (es decir, que puede fisionarse) o fértil (que puede convertirse en fisil por reacciones nucleares), usualmente uranio, y en algunos combustibles también plutonio, generado a partir de la activación del uranio. En el proceso de fisión radiactiva, se establece una reacción que es sostenida y moderada mediante el empleo de elementos auxiliares dependientes del tipo de tecnología empleada.


Contaminación y residuos que producen estas centrales.

La energía nuclear se caracteriza por producir, además de una gran cantidad de energía eléctrica, residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados y controlados durante largo tiempo. A cambio, no produce contaminación atmosférica de gases derivados de la combustión que producen el efecto invernadero, ni precisan el empleo de combustibles fósiles para su operación. Sin embargo, las emisiones contaminantes indirectas derivadas de su propia construcción, de la fabricación del combustible y de la gestión posterior de los residuos radiactivos (se denomina gestión a todos los procesos de tratamiento de los residuos, incluido su almacenamiento) no son despreciables.

Tecnologías para disminuir el impacto ambiental


La combinación de crecimiento demográfico, desarrollo económico e industrialización en el mundo entero significa que el consumo mundial de energía continuará aumentando. Estas tendencias, sumadas al mantenimiento del empleo de combustibles fósiles para producir energía primaria, también significan que las emisiones de gases de invernadero continuarán aumentando en el mundo entero. Aun con medidas estrictas de reducción, las proyecciones actuales no muestran una estabilización de las emisiones hasta aproximadamente el año 2050.

En este contexto ambiental más amplio, algunos gobiernos y empresas de electricidad estudian actualmente el empleo de la energía nucleoeléctrica, especialmente en el mundo en desarrollo. Con su programa ``Decades'', el OIEA trabaja conjuntamente con muchos de estos países para efectuar una planificación energética amplia mediante la evaluación comparada de las diversas fuentes de energía y sus efectos respectivos en la salud y el medio ambiente.

Los diez mayores consumidores de energía nuclear

País Nº de unidades Total de MW (e)

Estados Unidos 109 99 784

Francia 56 58 493

Japón 59 38 875

Alemania 21 22 657

Rusia 29 19 843
Canada 22 15 755
Ucrania 15 12 679
Reino Unido 12 11720
Suecia 12 10 002
Coerea 10 8 170
Total 335 297 978
Consumo mundial 432 340347

Cómo funciona una central nuclear y

esquema explicativo

Los materiales radiactivos se caracterizan por la inestabilidad se sus átomos. Sus núcleos se rompen (fisión) liberando mucha energía.Esta fisión puede realizarse de forma rápida, en una explosión nuclear, o de forma lenta y controlada.En un reactor nuclear, se mantiene un combustible radiactivo fisionándose continuamente. Esto produce mucho calor. El combustible se refrigera con agua. Con esta energía se produce vapor de agua, y una turbina produce electricidad con este vapor. Cuando una central llega al final de su vida útil, el recinto que contiene los residuos radiactivos suele cubrirse con hormigón.Las centrales nucleares están diseñadas de forma que no es posible que exploten, como lo hace una bomba, puesto que no hay suficiente combustible nuclear como para superar una masa crítica determinada. Pero si se produce un fallo total y el reactor queda sin refrigeración, las altas temperaturas que pueden alcanzarse derritirían el reactor.

Centrales térmicas.

¿Qué es una central térmica?

Una central térmica, es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Este tipo de generación eléctrica es contaminante pues libera dióxido de carbono.
Por otro lado, también existen centrales termoeléctricas que emplean fisión nuclear del uranio para producir electricidad. Este tipo de instalación recibe el nombre de central nuclear.

Ventajas

Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megativo instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva.
Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más eficientes (alcanzan el 50%) que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía eléctrica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en un 20%.

Inconvenientes

El uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (en el caso del carbón) que pueden contener metales pesados.
Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y/o su rentabilidad económica.
Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local.
Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en estos.
Su rendimiento (en muchos casos) es bajo (comparado con el rendimiento ideal), a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un 30-40% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media).

¿Cómo funcionan estas centrales?

Uno de los principales problemas que plantean las centrales térmicas es que se trata de un proceso relativamente complejo de conversión de energías: la energía química contenida en los combustibles se transmite en forma de energía térmica a un circuito de vapor a presión, portador de energía mecánica a su vez, que se convertirá, tras su paso por la turbina y por el generador, en energía eléctrica.En la práctica, las centrales térmicas convencionales no alcanzan más de un 30% de rendimiento, por lo que se están poniendo en marcha varios procedimientos para elevar esta cifra (algunos se describen en producción más limpia). Un enfoque muy interesante es el de las centrales de gas de ciclo combinado, que pueden superar fácilmente el 40% de rendimiento.En las centrales de ciclo combinado, el gas en combustión es el fluído que mueve directamente una turbina especial de alta velocidad, sin pasar por un circuito de vapor. Además, los gases de salida de la turbina contienen suficiente energía como para alimentar un circuito convencional de vapor, que mueve una segunda turbina.