Energías renovables6Unidad

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6.1. Energía hidráulica Evolución de las ruedas hidráulicas

1. Molino griego de eje vertical para moler cereal.

2. Ruedas hidráulicas de eje horizontal. Solían tener rendimiento del 20 %.

• Para corrientes de agua de gran velocidad.

• Para corrientes lentas de agua.

• Si hay desniveles de agua.

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3. Turbina Fourneyron (1826). 4. Turbina Pelton (1870). 5. Turbina Kaplan (1910).

Rendimiento: 80 al 85 %. Rendimiento: 90 %. Rendimiento: 93 al 95 %.

A Componentes de un centro hidroeléctrico

Energía

potencial

Energía

cinética

del agua

Energía

cinética

de rotación

Energía

eléctrica

Embalse de agua

Tuberías Turbina Alternador

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Embalse

Presa de gravedad

Presa de bóveda

Presa de gravedad.

Presa de bóveda.

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Conductos de agua Compuertas

Tuberías de conducción

• La toma de agua.

• La chimenea de equilibrio.

1. Embalse superior2. Presa3. Galería de conducción4. Chimenea de equilibrio5. Tubería forzada6. Central7. Turbinas y generadores8. Desagues9. Líneas de Transporte de energía eléctrica10. Embalse inferior o río

Compuertas de una central hidroeléctrica. Central hidroéléctrica de bombeo.

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Sala de máquinas Las turbinas

Alternador Transformadores y líneas de transporte

Características de la turbina Kaplan Características de la turbina Pelton• Se trata de una turbina de eje vertical y un rotor en forma de hélice, con aspas (generalmente 4 o 5) de inclinación variable, que va encerrada en una cámara cilíndrica por cuya parte superior llega el agua.

• Se trata de una rueda hidráulica muy perfeccionada, en la que en la periferia de una circunferencia se han colocado una serie de «cucharas» que pueden soportar el choque de un potentísimo chorro de agua.

• Se emplea para saltos de agua inferiores a 25 m y mucho caudal.• Las cucharas reciben el agua en un sentido y la expulsan casi en sentido contrario (150°). En instalaciones muy grandes alcanzan empujes de hasta 50 toneladas.

• Su rendimiento suele estar entre el 93% y el 95 %.• Se usa cuando se dispone de un gran salto de agua, pero no de mucho caudal. Su rendimiento puede llegar hasta el 90 %.

• Es una de las turbinas que más se emplea en la actualidad. • Gira más lentamente que la Kaplan (entre 300 a 1 800 rpm). Para aumentar la potencia basta aumentar el número de chorros.

Sala de máquinas.

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B Potencia y energía obtenida en una central hidroeléctrica

P = potencia de la central en kW.

c = 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 obtenida en kWh.

P = 9,8 · c h

E = P t = 9,8 · c h t

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C Tipos de centrales

Minicentrales (<10MW)

Grandes centrales o centrales hidroeléctricas (>10MW)

Centrales de bombeo puro Centrales de bombeo mixto

Central de bombeo puro. Central de bombeo mixta.

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D 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 autóctona.

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6.2. Energía solar

La fórmula que nos indica la cantidad de calor que llega a un punto de la superficie de la Tierra viene dada por la expresión: Q = K t S, donde:

Q = cantidad de calor expresado en calorías.

K = coeficiente de radiación solar, expresado en: cal/min·cm2. Puede valer desde 0 hasta 1,3. La media aproximada en un día de verano será: K = 0,9.

T = tiempo en minutos.

S = sección o área en cm2.

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A Aprovechamiento de la energía solar

Aprovechamiento de la energía solar.

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Conversión en energía calorífica: colectores planos

Hasta temperaturas de 35ºC.

Hasta temperaturas de 60ºC.

Hasta temperaturas de 120ºC.

Partes de un colector.Colectores solares planos.

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Conversión en energía calorífica: aprovechamiento pasivo

Invernaderos

Desalinizadoras de agua marina.

Desalinizadora.

Invernadero.

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Campo de helióstatos

Campo de helióstatos.

15

Colectores cilíndrico-parabólicos

Esquema de central solar con colectores cilíndrico-parabólicos.

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Horno solar

Horno solar de Odeillo.

17

Placas fotovoltaicas

Detalle de una placa fotovoltaica.

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6.3. Energía eólica

Molino americano.

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A Clasificación de las máquinas eólicas Aeroturbinas de eje horizontal

De potencias bajas o medias (hasta 50kW).

De potencia alta (más de 50 kW).

Parque eólico.

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Aeroturbinas de eje vertical

Aeroturbina Darrieus.

Aeroturbina Savonius

Aeroturbinas Darrieus y Savonius.

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Cálculo de la energía generada en una aeroturbina

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6.4. Biomasa

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

Esquema de los procesos de transformación de la biomasa.

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A Por extracción directa

B Procesos termoquímicos

C Procesos bioquímicos Fermentación alcohólica.

Fermentación anaeróbica.

Obtención de aguardiente por fermentación alcohólica.

Pirólisis.

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6.5. Energía geotérmica

Proceso de obtención de energía geotérmica.

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A Tipos de yacimientos

Yacimientos hidrotérmicos

Yacimientos geopresurizados

Yacimientos de roca caliente

Géiser.

Yacimiento hidrotérmico.

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6.6. Energía maremotriz

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

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6.7. Residuos Sólidos Urbanos (RSU)

Incineración.

Fermentación de residuos orgánicos.

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6.8. Energía de las olasA Proyectos en funcionamiento

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B Técnicas en las que se basa su funcionamiento

Técnicas de aprovechamiento de la energía de las olas.

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6.9. Energías alternativas y medio ambiente

A Impacto medioambiental

B Tratamiento de residuos