Unidad 3. Energías renovables1. Energía hidráulica

2. Energía solar3. Energía eólica

4. Biomasa5. Energía geotérmica6. Energía maremotriz

7. Residuos sólidos urbanos (RSU)8. Energía de las olas

9. Energías alternativas y medio ambiente

2

Evolución de las ruedas hidráulicas

1 Energía hidráulica

Ruedas hidráulicas de eje horizontal. Turbina Fourneyron.

3

Evolución de las ruedas hidráulicas

1 Energía hidráulica

Turbina Pelton. Turbina Kaplan.

4

• 1.1 Componentes de un centro hidroeléctrico

1 Energía hidráulica

Ciencia, tecnología y técnica.

Componentes de un centro hidroeléctrico.

5

Embalses Presa de gravedad

Presa de bóveda

1 Energía hidráulica

Presa de gravedad.

Presa de bóveda.

6

Conductos de agua Compuertas

Tuberías de conducción La toma de agua La chimenea de equilibrio

1 Energía hidráulica

Compuertas.

7

Sala de máquinas Las turbinas

Alternador

Transformadores y líneas de transporte

1 Energía hidráulica

Características de los principales tipos de turbina.

8

• 1.2 Potencia y energía obtenidas en una central hidroeléctrica

1 Energía hidráulica

P = potencia de la central en kW: potencia hidráulica.

Q = caudal de agua en m3/s.

h = altura en metros (desde la superficie del embalse hasta el punto donde está la turbina).

t = tiempo en horas.

E = energía teórica obtenida en kWh: energía hidráulica.

P = 9,8 · Q · h

E = P · t = 9,8 · Q · h · t

9

• 1.3 Tipos de centrales

Minicentrales (<10MW)Grandes centrales o centrales

hidroeléctricas (>10MW) Centrales de bombeo puro

1 Energía hidráulica

Centrales de bombeo mixto

Central de bombeo puro. Central de bombeo mixto.

10

• 1.4 Energía hidráulica y medio ambiente

Impacto medioambiental y tratamiento de residuos

Los embalses permiten regular el caudal de los ríos, evitando inundaciones.

Contribuyen a almacenar agua, que puede ser utilizada posteriormente para uso humano o riego.

Se anegan grandes extensiones fértiles de terreno, incluso pueblos enteros.

Se trastoca la fauna y flora autóctonas.

1 Energía hidráulica

11

1 Energía hidráulica

Compuertas

Embalses

Chimenea de equilibrio

Toma de agua

AlternadorTurbinas

Sala de máquinas

Líneas de transporte de

energía eléctrica

Transformadores

Central hidroeléctrica (modificada del original de UNESA).

12

•La fórmula que nos indica la energía en forma de calor que llega a un punto de la superficie de la Tierra viene dada por la expresión:

•Q = K · t · S

•Q = energía en forma de calor expresada en vatios por hora (Wh).

•K = coeficiente de radiación solar, expresado en /m2. Puede valer desde 0 hasta 1000. La media aproximada en un día de verano será K = 950.

•t = tiempo en horas.

•S = sección o área en m2.

2 Energía solar

13

Aprovechamiento de la energía solar

• Aprovechamiento de la energía solar.

2 Energía solar

14

Conversión en energía térmica o calorífica: colectores o captadores planos

Hasta temperaturas de 35º C. Hasta temperaturas de 60 ºC. Hasta temperaturas de 120 ºC.

Colector solar plano. Partes de un colector.

2 Energía solar

15

Aprovechamiento pasivo Invernaderos Desalinizadoras de agua marina

Invernadero.

• Desalinizadora.

2 Energía solar

16

Conversión en energía eléctrica Campo de helióstatos

• Campo de helióstatos (modificada del original de UNESA).

2 Energía solar

9

1. Campo de helióstatos2. Caldera3. Torre4. Almacenamiento térmico5. Generador de vapor6. Turbo-alternador7. Aerocondensador8. Transformadores9. Líneas de transporte de

energía solar

17

Colectores cilíndrico-parabólicos

• Esquema de una central solar con colectores cilíndrico-parabólicos.

2 Energía solar

18

Horno solar

•Horno solar de Odeillo.

•Placas fotovoltaicas

2 Energía solar

19

•Molino americano utilizado para bombear agua.

3 Energía eólica

Tiene como fuente al viento, es decir, al aire en movimiento. Lo que se aprovecha es su energía cinética.

20

•3.1 Clasificación de las máquinas eólicasAeroturbinas de eje horizontal De potencias bajas o medias (hasta 50 kW). De potencia alta (más de 50 kW).

• Parque eólico.

•Proceso de obtención de carbón de coque.

3 Energía eólica

21

Aeroturbinas de eje vertical Aeroturbina Darrieus.

Aeroturbina Savonius.

•

• Aeroturbinas Savonius y Darrieus.

• Proceso de obtención de carbón de coque.

3 Energía eólica

22

Cálculo de la energía generada en una turbina

La potencia máxima teórica que se puede obtener del viento viene dada por:

Pviento = 0,37 · S · v3

S = sección barrida por las aspas o palas al girar (m2).

v = velocidad del viento (m/s).

P = potencia (en vatios).

•

• Proceso de obtención de carbón de coque.

3 Energía eólica

23

Rendimiento aerodinámicoSe define como rendimiento aerodinámico ( η) a la relación entre:

•

3 Energía eólica

24

•Esquema de los procesos de transformación de biomasa.

4 BiomasaSe denomina biomasa al conjunto de materia orgánica renovable (no fósil) de procedencia vegetal, animal o resultante de una transformación natural o artificial.

25

•4.1 Por extracción directa•4.2 Procesos termoquímicos•4.3 Procesos bioquímicos Fermentación alcohólica. Pirólisis.

Fermentación anaeróbica.

• Pirólisis.

4 Biomasa

26

•Proceso de obtención de energía geotérmica..

5 Energía geotérmica

La energía geotérmica es la energía calorífica que procede del interior de la Tierra.

•5.1 Tipos de yacimientos Yacimientos hidrotérmicos.

Yacimientos geopresurizados.

Yacimientos de roca caliente.

•

•

• Yacimiento hidrotérmico. Yacimiento de roca caliente.

27

5 Energía geotérmica

28

•Central maremotriz y detalle de un grupo turbina-alternador (La Rance).

6 Energía maremotriz

29

Incineración Fermentación de residuos orgánicos

7 Residuos sólidos urbanos (RSU)

30

Proyectos en funcionamiento

• Ejemplos de aprovechamiento de la energía de las olas.

8 Energía de las olas

El movimiento del cilindro se transmite a las bombas (patas) que bombean agua a gran presión (como bombas de bicicleta).

Cada uno de los flotadores (con forma de ala de pato) gira sobre el eje de hormigón.

31

Técnicas de aprovechamiento de la energía de las olas

• Técnicas de aprovechamiento de la energía de las olas.

8 Energía de las olas

Indicado para aguas profundas y de gran oleaje.

Se trata de estructuras fijas sobre las que se sitúan dispositivos flotantes.

Estos aparatos emplean el efecto bombeo. Es decir, cada vez que se desplaza el pistón, provoca el mismo efecto que la bomba de una bicicleta. En vez de aire se emplea aceite, que hace girar una turbina, arrastrando un alternador.

32

8 Energía de las olas

El volumen de aire que hay en el interior de una cámara es comprimido y obligado a mover una turbina. Fijo a la turbina hay un alternador que genera electricidad.

Técnicas de aprovechamientode la energía de las olas (continuación).

33

Impacto medioambiental

•Tipos de carbones minerales.

9 Energías alternativas y medio ambiente

Impacto de las distintas energías sobre el medio ambiente.

34

Tratamiento de los residuos• Las únicas energías alternativas que originan residuos son

la biomasa y los RSU.

• Tipos de carbones minerales.

9 Energías alternativas y medio ambiente