ENERGÍAS ALTERNATIVAS

Además de las centrales convencionales estudiadas, existen otras instalaciones cuyo objetivo también es obtener energía eléctrica. Son las fuentes de energía alternativas, con menos repercusiones negativas para el medio ambiente.

PARQUES EÓLICOS 

Un parque eólico es una instalación en la que se aprovecha la energía cinética del viento para generar energía eléctrico. Está constituido por un conjunto de aerogeneradores en los que el movimiento de las aspas se aprovecha para obtener energía eléctrica.

La potencia de un aerogenerador depende fundamentalmente de la velocidad del viento, del área que abarcan las aspas y de un coeficiente propio de cada aerogenerador. 

Existen diversos modelos de aerogeneradores, pero los que se utilizan para producción de energía eléctrica son de eje horizontal y disponen de tres palas, debido a que son los que más rendimiento proporcionan

Las principales parte de un aerogenerador son: 

• El rotor, que está formado por varios palas unidas en un buje, de modo que, cuando el viento incide sobre las palas, el conjunto gira.
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• La góndola, en la que se encuentra el multiplicador que tiene la función de acondicionar la velocidad de giro del rotor a la velocidad que interesa en el alternador, que transforma la energía mecánica en energía eléctrica
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• La torre, que soporta la góndola y cuya función es mantener el rotor elevado para aprovechar mejor el viento.

CENTRALES SOLARES

Podemos diferenciar dos tipos de centrales solares eléctricas dependiendo de cómo se realice la transformación energética: centrales termosolares y centrales solares fotovoltaicas.

1. CENTRALES TERMOSOLARES

Las centrales termosolares son instalaciones similares a las centrales térmicas, pero con la diferencia de que la energía calorífica necesaria para mover la turbina se consigue mediante la energía del Sol. 

La energía solar presenta una gran dispersión, por lo cual, para poder obtener densidades energéticas elevadas se necesitan grandes superficies de captación o sistemas de concentración de los rayos solares. 

• CENTRAL SOLAR DE TORRE. Una gran cantidad de espejos (helióstatos) reflejan la radiación solar sobre un receptor, por cuyo interior circula un fluido, que , al calentarse, transfiere el calor a un generador de vapor, que a su vez moverá la turbina

•  CENTRAL DE COLECTORES CILÍNDRICOS -PARABÓLICOS.. El funcionamiento de estas centrales es muy parecido al de las centrales de torre. Estos colectores concentran la luz solar en un tubo central. Por este tubo circula un fluido, normalmente aceite térmico, que se calienta a una temperatura de unos 300ºC y se envía al edificio de turbinas, donde se utiliza para producir vapor de agua en un generador de vapor y posteriormente este vapor hace girar una turbina. El alternador generará energía eléctrica a partir de la energía mecánica de la turbina
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               2.CENTRALES FOTOVOLTAICAS

Algunos materiales emiten electrones cuando incide luz sobre ellos. La circulación de estas cargas eléctricas crea una corriente eléctrica. A este fenómeno se le llama efecto fotoeléctrico. Estos materiales forman las células solares o fotovoltaicas. Un panel solar está formado por varias células solares.

 Los paneles fotovoltaicos generan corriente continua pero la electricidad que se consume en nuestras casas es de corriente alterna.

Para transformar la corriente continua en corriente alterna se utiliza un elemento que se llama convertidor.

La corriente eléctrica generada por los paneles fotovoltaicos puede consumirse en el momento o acumularse en un sistema de baterías. Así se podrá disponer de la energía eléctrica fuera de las horas de sol.

 Para mejorar el rendimiento de los paneles fotovoltaicos suelen colocarse sobre un elemento que se orienta con el Sol siguiendo su trayectoria, desde el amanecer hasta el anochecer, con el fin de que los rayos siempre incidan perpendicularmente al panel.

ENERGÍA DE LA BIOMASA
La biomasa energética es toda materia orgánica, originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.

Podemos utilizar la biomasa de las siguientes formas:

• Residuos forestales o agrícolas. Mediante su combustión en una caldera doméstica o industrial se obtiene energía calorífica utilizable como calefacción o para mover una turbina de vapor y generar energía eléctrica en un alternador.
•  Residuos agrícolas o animales. Mediante un proceso de fermentación podemos obtener gas metano o alcoholes utilizables como biocombustible. Por ejemplo, el 23% de los vehículos ligeros en Brasil está preparados para funcionar con etanol. Brasil lleva más de 30 años desarrollando la industria del etanol como combustible a partir de la producción y el refinado de la caña de azúcar. 
• Residuos sólidos urbanos (RSU). Las basuras que generamos pueden usarse para, mediante procesos bioquímicos, podemos obtener biogás, y a partir de él, energía.

ENERGÍA GEOTÉRMICA

La energía geotérmica es la energía derivada del calor que se genera y se almacena en el interior de la Tierra 

El interior de la Tierra es una fuente continua de calor. En algunas zonas este calor aflora a la superficie y puede ser aprovechado para calentar agua, producir energía eléctrica, etc. Esta fuente de energía es aprovechada sobre todo en zonas volcánicas, donde la diferencia de temperatura entre el interior terrestre y la superficie es mayor.

La energía geotérmica también puede usarse para invernaderos, calefacción... En Lanzarote usan el calor procedente de una grieta volcánica (donde se alcanzan 400 ºC a pocos centímetros del suelo) para cocinar.

En Islandia, la calefacción de la mayoría de las casas aprovecha la energía geotérmica. Desgraciadamente, la energía geotérmica solo se puede aprovechar de manera rentable en algunas regiones.

ENERGÍA MAREOMOTRIZ

Existen diversas formas de extraer energía del mar. Podemos hacerlo de la fuerza de las olas o de los gradientes térmicos (diferencias de temperatura entre las superficies y las profundidades de los océanos), pero la más desarrolladas es la que lo hace gracias a las mareas.

En aquellos lugares donde existe una diferencia de altura importante entre la marea alta y la marea baja, se construyen grandes estuarios. Cuando la marea es alta, se deja entrar agua en el estuario. Cuando baja la marea, se suelta el agua a través de una turbina hidráulica y es entonces cuando el alternador, al que está unida la turbina, genera energía eléctrica.

CENTRALES ELÉCTRICAS CONVENCIONALES

CENTRALES NUCLEARES

Las centrales nucleares son un tipo de central térmica que se diferencia de las anteriores en que la energía calorífica que mueve la turbina no procede de la combustión del carbón, el gas o el petróleo sino de la fisión de átomos radiactivos. Se caracterizan por su gran potencia.

Los núcleos de algunos átomos, como el uranio, son inestables. Esto significa que, de forma natural en un período de tempo más o menos largo, acaban rompiéndose para formar otros átomos diferentes que tienen núcleos más pequeños. Este fenómeno, la rotura del núcleo de los átomos para formar átomos más pequeños, se denomina fisión nuclear. Cuando se produce la fisión de un núcleo atómico se desprende una gran cantidad de energía que antes era utilizada por el núcleo para mantenerse unido

. Las centrales nucleares son un tipo de central térmica que se diferencia de las anteriores en que la energía calorífica que mueve la turbina no procede de la combustión del carbón, el gas o el petróleo sino de la fisión de átomos radiactivos. Se caracterizan por su gran potencia.

  El sistema más usado para generar energía nuclear utiliza el uranio como combustible. En concreto se usa el isótopo 235 del uranio que es sometido a fisión nuclear en los reactores. En este proceso el núcleo del átomo de uranio (U-235) es bombardeado por neutrones y se rompe originando dos átomos de un tamaño aproximadamente la mitad del uranio y liberándose dos o tres neutrones que inciden sobre átomos de U-235 vecinos, que vuelven a romperse, originándose una reacción en cadena. En esta reacción se libera una cantidad muy grande de energía calorífica que se puede aprovechar para generar electricidad y, si no se controla adecuadamente, da lugar a una explosión (así funcionan las bombas atómicas)

El mineral de uranio se encuentra en la naturaleza en cantidades limitadas. Es por tanto un recurso no renovable. Hay depósitos importantes de este material en Norteamérica (27,4% de las reservas mundiales), África (33%) y Australia (22,5%). 

El funcionamiento de una central nuclear es similar al de una central térmica, pero en lugar de generarse el calor en una caldera por combustión de carbón, el calor se genera en un reactor nuclear. En el reactor se producen reacciones de fisión (ruptura) de los núcleos atómicos del combustible nuclear (generalmente uranio enriquecido). Estas reacciones liberan una gran cantidad de energía en forma de calor, para calentar el agua y transformarla en el vapor a presión que moverá las turbinas de un generador.

 

Estas centrales son muy eficientes: proporcionan mucha energía con poco combustible. Además, no emiten gases contaminantes a la atmósfera, tal sólo vapor de agua desde la torre de refrigeración.

 Sin embargo, la energía nuclear tiene un grave inconveniente: genera residuos radiactivos que son díficiles de almacenar de forma segura y, además, existen riesgos de graves accidentes, como el ocurrido en Chernobyl (Ucrania), en el año 1986, cuando se incendió un reactor y escaparon sustancias radiactivas tóxicas que se extendieron por casi toda Europa.

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Las centrales hidroeléctricas se basan en el aprovechamiento de la energía potencial y/o cinética del agua de los ríos. El agua se lleva a una turbina, donde mueve los álabes y genera un movimiento de rotación de su eje; dicho eje está unido al alternador, el cual general la energía eléctrica

La potencia eléctrica de una central hidroeléctrica depende tanto del caudal turbinado como de la altura del salto.

 En función del caudal y la altura, el agua dispone de más energía potencial o más energía cinética, y ello permite distinguir dos tipos de centrales hidráulicas: 

1. Centrales hidroeléctricas de agua fluyente. No cuentan con reserva de agua y, por lo tanto, turbinan el agua de la que disponen en cada momento. Son centrales con gran caudal pero poco salto. La construcción se realiza sobre el propio cauce del río
2. Centrales hidroeléctricas de reserva. Necesitan de la construcción de un embalse, donde se almacena energía potencial y, por lo tanto, permiten gestionar la producción. En este caso, el salto es mayor, mientras que el caudal es más pequeño. 

Existen también las denominadas centrales de bombeo, cuya particularidad es que disponen de dos embalses, uno en la parte alta y otro en la baja, de forma que, en las horas de mayor demanda energética la central turbina agua como una central de agua embalsada, y almacena esta agua turbinada en el embalse inferior. Mientras que durante las horas del día en las que la demanda de energía es menor, el agua es bombeada al embalse superior para que pueda hacer el ciclo productivo nuevamente.

CENTRALES TÉRMICAS

Las centrales térmicas (o termoeléctricas) son aquellas que aprovechan la energía térmica (o calorífica) procedente de la combustión de fuentes energéticas como el carbón, el petróleo o el gas, para obtener energía eléctrica.

Podemos hablar de dos tipos de centrales térmicas:

• Centrales térmicas convencionales. El proceso es el siguiente:

1. . En la caldera se realiza la combustión de la fuente energética correspondiente (carbón, petróleo y gas). La energía térmica generada calienta un circuito de agua y la transforma en vapor de agua a alta presión y temperatura.
2.  El vapor se lleva hasta una turbina de vapor, donde la mueve y genera un movimiento rotacional del eje.
3. 3. El eje, unido al alternador, hace que éste genere energía eléctrica, la cual se transforma y se vierte a la red.
4. Una vez que el vapor de agua mueve el conjunto turbina-alternador, se convierte en agua en el condensador y a continuación se enfría en la torre de condensación con el objetivo de reiniciar el ciclo.  

 Centrales térmicas de ciclo combinado. Son centrales que utilizan como combustible el gas natural y son más eficientes que las convencionales porque reutilizan la energía remanente de los gases de combustión. La energía térmica del combustible se transforma en electricidad mediante dos ciclos: el correspondiente a una turbina de gas y el convencional de agua/turbina de vapor: 

•  En una turbina de gas se produce la combustión de gas. Los gases de combustión que se producen se conducen hasta una turbina de gas donde la energía se transforma en energía mecánica de rotación que se transmite al alternador acoplado, donde se produce la energía eléctrica.
• A la salida de la turbina de gas, estos gases de combustión que aún están a una temperatura elevada, se usan para generar vapor de agua, que será llevada a una turbina de vapor que acoplada a otro alternador producirá energía eléctrica.
• Conviene señalar que el desarrollo actual de esta tecnología tiende a acoplar las turbinas de gas y de vapor ao mismo eje, accionando así conjuntamente el mismo alternado.

GENERACIÓN, TRANSPORTE Y  DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA

De entre todas las formas de energía mencionadas, la energía eléctrica destaca por su especial importancia. Esto se debe a que se puede obtener de fuentes muy diversas (combustibles fósiles, luz solar, viento, saltos de agua...), transportarla hasta nuestras viviendas e industrias, y allí, volver a convertirla en el tipo de energía que nos interese: calor, luz, movimiento...

GENERACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

Para producir energía eléctrica necesitamos un dispositivo que cree y mantenga una diferencia de potencial (diferencia de carga) entre dos puntos para que se pueda producir un flujo de electrones, es decir, una corriente eléctrica. La energía eléctrica se genera de 3 formas diferentes:

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• Mediante transformaciones químicas. Por ejemplo, como ocurre en las pilas o baterías. Las pilas y baterías transforman la energía química que contienen en energía eléctrica. En el interior de pilas y baterías existen soluciones con determinados componentes químicos, que al reaccionar entre sí producen una corriente eléctrica.  
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• Mediante la luz solar, como ocurre en las células solares o fotovoltaicas. Existen ciertos materiales que presentan la propiedad de emitir electrones cuando la luz solar incide sobre ellos (efecto fotoeléctrico). Las células fotovoltaicas son dispositivos construidos con materiales fotoeléctricos que realizan una conversión de energía solar luminosa en energía eléctrica. Las células solares se emplean en la generación de electricidad en centrales solares fotovoltaicas. 
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• Mediante generadores eléctricos (dinamos y alternadores). La inducción electromagnética es la base del funcionamiento de los generadores eléctricos más utilizados. Son generadores que transforman energía mecánica de rotación en energía eléctrica y se utilizan, por ejemplo, en las centrales eléctricas.
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El ejemplo más sencillo de el tipo de generadores es la dinamo de una bicicleta, que genera una corriente continua a partir del movimiento de rotación. Consiste en una bobina de hilo conductor y un imán giratorio. El imán está unido mediante un eje a una rueda de fricción. Cuando la rueda de fricción se pone en contacto con el neumático de la bicicleta, gira a gran velocidad y hace rotar al imán. El imán en rotación produce un campo magnético fluctuante que induce corriente eléctrica en la bobina. Esta corriente continua se utiliza para hacer funcionar los faros de la bicicleta.

TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA

La red de transporte es la parte del sistema encargada de llevar la energía eléctrica desde las centrales eléctricas hasta los grandes puntos de consumo, recorriendo enormes distancias.

El transporte de la energía eléctrica se realiza en alta tensión. En España, la empresa encargada de hacerlo es Red Eléctrica de España. 

La red de distribución es la encargada de repartir la energía eléctrica dentro de los centros de consumo (poblaciones, grandes industrias, etc) hasta la tensión de uso, que es baja tensión.

La distribución de energía eléctrica se realiza en media tensión y son las compañías distribuidoras las propietarias y gestoras de estas líneas. 

Se denomina alta tensión eléctrica a las tensiones superiores a los 66.000 V, mientras que con media tensión nos referimos a las tensiones entre 1.000 y 36.000 voltios. 

Para transportar grandes cantidades de energía eléctrica, debemos tener en cuenta que:

1. Cuanta más intensidad transporten, los cables eléctricos deben tener mayor tensión.
2. A mayor intensidad, gran parte de la energía eléctrica se pierde al transformarse en calor, porque al circular más intensidad hay más electrones y más choques entre ellos y el material del cable conductor. 

El elemento que nos permite cambiar la tensión y la intensidad de la corriente eléctrica es el transformador. Su característica principal es que el producto de tensión e intensidad a su entrada y a su salida es constante. El transformador puede ser elevador (sube la tensión, baja la intensidad) o reductor (baja la tensión, sube la intensidad). 

trasformador

distribucion

🌊☀ LA ENERGÍA☀🌊

La energía es la capacidad que tiene la materia de producir trabajo en forma de movimiento, luz, calor, etc. La energía es una cantidad física escalar y se puede presentar de muchas formas.
Unidades de medida

•  Julio (J). Es la unidad del Sistema Internacional. Se define como el trabajo que realiza una fuerza de 1 newton (N) cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro
• Caloría (cal). Es una unidad de energía muy utilizada en procesos en los que interviene el calor. Se define como la cantidad de calor necesaria para elevar 1ºC, a presión atmosférica, un gramo de agua. 
• Kilovatio hora (kW.h). Es la unidad que se utiliza para medir el consumo de energía eléctrica

Tipos de Energía

Existen diferentes maneras de clasificar los diferentes tipos de energía. Los principales tipos de energía son los siguientes:

• Nuclear. Se obtiene a partir de la energía contenida dentro de los núcleos de los átomos.
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• Mecánica. Puede ser potencial y cinética. Depende de la posición y la velocidad de un cuerpo.
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• Termodinámica. Este tipo hace referencia a la energía interna de un sistema termodinámico.
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• Electromagnética. La energía electromagnética es la derivada de la naturaleza electromagnética de la materia.
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• Eléctrica. Relacionada con el movimiento de los electrones en un conductor.
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• Magnética. La energía magnética es la energía que se genera en un campo magnético.
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• Sonora. La energía sonora está relacionada con el sonido y su propagación por ondas.
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• Química. Se encuentra almacenada en los enlaces de los compuestos químicos.

Todas estas formas de energía se pueden clasificar en dos tipos: 

•  Energía primaria. Es la energía disponible en la naturaleza sin necesidad de ser transformada (gas, carbón,etc). 
• Energía secundaria. Es la energía resultado de la transformación de las energías primarias (energía eléctrica).