Generar energía eléctrica en centrales eólicas y plantas fotovoltáicas es considerablemente más barato que en instalaciones atómicas y de carbón, más si se cuentan los costos para la salud y el medio ambiente.

1. EENNEERRGGIIAA SSOOLLAARR
Presenta:
Edilberto Moreno Guerra
Elsi Melodi Moreno Guerra

2. Básicamente, la radiación solar se puede
aprovechar de dos maneras, ya sea por
medio de calor mediante captadores o
colectores térmicos o electricidad a
través de los llamados módulos
fotovoltaicos

3. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
Para la transformación de la energía solar
en calor se emplean tres tipos de sistemas
de baja, de media y de alta
temperatura.

4. Sistemas de baja temperatura
(menor a 90º)
Consiste en la captación de la energía solar por
medio de unos paneles solares planos

5. EFECTO INVERNADERO

6. Aplicación

8. Programa Especial de Cambio Climático 2009-2012
Objetivo 2.1.4 Fomentar la utilización de la
energía solar para el calentamiento de
agua.
Meta M.10
Promover e impulsar la instalación y puesta en
operación de 1.7 millones de metros
cuadrados de calentadores solares de agua, en
el periodo 2008-2012, que evitarían el consumo
de 635 millones de litros de Gas L.P. lo que
equivale a 0.95 MtCO2e (2008-2012):

9. Sistema a media temperatura
(90-200º)
Se utilizan espejos y lupas, concentradores
solares, para concentrar la radiación solar sobre
una superficie mucho menor que la de los
paneles planos. La concentración de la radiación
solar sobre superficies reducidas produce una
mayor temperatura, y en definitiva mayor
energía calorífica. La eficacia de los
concentradores solares depende de un sistema
de orientación que las mueva para seguir la
trayectoria solar.

12. Sistema a altas temperaturas
(+200ºC)
Se utilizan más espejos y de mayor tamaño
para concentrar aún más la radiación. Estos
enormes espejos, llamados helióstatos, son
orientables para seguir la luz del Sol. Su
mayor aprovechamiento, se produce
mediante una alta torre con una caldera,
hacia donde confluyen los rayos solares.

15. Disco Stirling
Un sistema de concentrador disco Stirling está
compuesto por un concentrador solar de alta
reflectividad, por un receptor solar de cavidad, y
por un motor Stirling o una microturbina que se
acopla a un alternador. El funcionamiento
consiste en el calentamiento de un fluido
localizado en el receptor hasta una temperatura
entorno a los 750º C. Esta energía es utilizada
para la generación de energía por el motor o la
microturbina. Para óptimo funcionamiento, el
sistema debe estar provisto de los mecanismos
necesarios para poder realizar un seguimiento de
la posición del sol en dos ejes.

16. PPllaattoo ppaarraabbóólliiccoo

17. Objetivo 2.1.8 Incrementar la generación de
electricidad con fuentes de energía eólica,
geotérmica, hidráulica y solar, que sean técnica,
económica, ambiental y socialmente viables.
Metas
M.17 Desarrollar la producción de vapor con
energía solar en la central termoeléctrica Agua
Prieta II de CFE.
0.41 MtCO2e (2008 – 2012);

18. PPllaannttaa hhííbbrriiddaa ddee cciicclloo ccoommbbiinnaaddoo

20. ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
El fenómeno fotovoltaico fue descubierto en
1893 y las primeras celdas solares estaban
construidas de material selenio.
En 1950 las celdas fotovoltaicas se
desarrollaron de silicio monocristalino, el cual
actualmente se sigue utilizando en la
industria fotovoltaica.

21. Las celdas solares
fotovoltaicas son dispositivos
que transforman la luz solar
en electricidad.
Las celdas FV individuales
tienen una producción
eléctrica limitada, es por eso
que pueden ser utilizadas en
equipos o aparatos pequeños
como son juguetes, relojes y
las calculadoras de bolsillo.

22. La producción está basada en el fenómeno físico
denominado "efecto fotovoltaico", que básicamente
consiste en convertir la luz solar en energía eléctrica
por medio de unos dispositivos semiconductores
denominados celdas fotovoltaicas.

23. Eficiencia de las Celdas Solares
La eficiencia de las celdas solares, se define
como la relación entre la potencia
eléctrica generada por unidad de área
(W/m2) y la irradiación solar incidente
(1000 W/m2). Esta relación es
adimensional y está dada en forma
porcentual como:

24. Celdas monocristalinas:
Son células formadas por silicio
intrinseco.
Son bastante caras y difíciles de
conseguir. A pesar de eso,
consiguen unos rendimientos muy
buenos, los más grandes,
superiores al 18%.
Celdas policristalinas:
Se construyen básica-mente con
silicio y se mezclan con otros
elementos. Son más sencillas de
conseguir y consiguen unos
rendimientos nada despreciables
(15%).
Celdas amorfas:
Las más baratas, menos duraderas y
con rendimientos muy bajos de
alrededor de un 6% que tienden a
cero con el envejecimiento. Son
las utilizadas en calculadoras y
aparatos por el estilo ya que la
energía que proporcionan es muy
baja.

25. Si se desea aumentar
la salida de voltaje y
amperaje de una
fuente FV, las celdas
individuales se unen
eléctricamente en
diferentes formas
como son módulos,
paneles y arreglos
fotovoltaicos

26. Sistema aislado
La energía es almacenada en baterías y se utiliza
para abastecer las cargas durante la noche o en
días de baja insolación o cuando el arreglo
fotovoltaico es incapaz de satisfacer la demanda
por si solo.
Si las cargas a alimentar son de corriente directa,
estas pueden hacerse a través del arreglo
fotovoltaico o desde la batería.
Cuando las cargas son de corriente alterna, la
energía proveniente del arreglo y de las baterías,
limitadas por el controlador, es enviada a un
inversor de corriente, en donde es convertida a
corriente alterna.

27. Sistema conectado a la red
El sistema se alimenta solo durante el día para generar
excedentes de energía, los cuales durante la noche son
retribuidos por la compañía de luz.

30. EN MÉXICO
Se tienen de los valores de irradiación más
elevados en el mundo en kWh/m2, que si
se comparan por ejemplo con los valores de
los países europeos, se tienen mínimo el
25% de mayor cantidad de radiación solar
disponible.

31. Extensiones de terreno grandes. En los
estados del norte y noroeste se tienen
extensiones de terrenos sin un uso
productivo y por el clima extremo, estas
áreas son susceptibles a ser usadas sin
afectar el ambiente o actividades
productivas .

32. VENTAJAS DESVENTAJAS
 Es energía no contaminante.
 Proviene de una fuente de
energía inagotable.
 Es un sistema de
aprovechamiento de energía
idóneo para zonas donde el
tendido eléctrico no llega
 Los sistemas de captación
solar son de fácil
mantenimiento.
 El costo disminuye a medida
que la tecnología va
avanzando.
 Inversión inicial muy grande.
 Construcción de las obleas,
excesivamente compleja y
cara.
 EFICIENCIA obtenida
 Espacio de terreno ocupado
por los elementos captadores
muy grande.

33. LA ENERGIA EOLICA

35. ENERGIA EÓLICA
Se conoce como energía eólica al aprovechamiento por el hombre de la
energía del viento . Antiguamente se utilizó para propulsar naves marinas
y mover molinos de grano . Hoy se emplea sobre todo para generar
energía limpia y segura .

36. La energía del viento se deriva del
calentamiento diferencial de la atmósfera
por el sol, y las irregularidades de la
superficie terrestre. La masa de aire que
se desplaza lleva consigo una energía
que es aprovechable mediante el
movimiento de las aspas; transformando
la energía eólica en energía mecánica,
pudiendo transformarla en energía
eléctrica. Como la velocidad del viento
aumenta con la altura los
emplazamientos mas favorables son los
cerros o las colinas que dominan un
terreno despejado, sin obstáculos que
originen turbulencias.
La mayor dificultad
para conseguir
energía eolica
surge de la
variabilidad del
viento y el elevado
coste de las
máquinas para
obtenerla, lo que
encarece el precio
del Kw./h.

38. VENTAJAS DE LA ENERGIA EOLICA:
• Procede indirectamente del sol , que calienta el aire y ocasiona el viento .
• Se renueva de forma continua .
• Es inagotable .
• Es limpia . No contamina .
• Es autóctona y universal . Existe en todo el mundo .
• Cada vez es más barata conforme avanza la tecnología .
• Permite el desarrollo sin expoliar la naturaleza , respetando el medio ambiente .
• Las instalaciones son fácilmente reversibles. No deja huella .

39. •Crea puestos de trabajo en las zonas en las que se construye y en las plantas
de ensamblaje.
•Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año.
•Estando integrado a sistemas interligados de energía eléctrica, permite el
ahorro de combustible fósil, o agua almacenada en los embalses.
•Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas
desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser
cultivables.
•Dado que los aerogeneradores actuales son de baja velocidad de rotación, el
problema de choque con las aves se está reduciendo.

40. DESVENTAJAS QUE CONLLEVA
•El aire al ser un fluido de pequeño peso específico, implica fabricar
máquinas grandes y en consecuencia caras.
•También ha de tenerse especial cuidado a la hora de seleccionar un
parque si en las inmediaciones habitan aves, por el riesgo mortandad al
impactar con las palas, aunque existen soluciones al respecto como
pintar en colores llamativos las palas, situar los molinos adecuadamente
dejando "pasillos" a las aves, e, incluso en casos extremos hacer un
seguimiento de las aves por radar llegando a parar las turbinas para
evitar las colisiones.

41. •La implantación de la energía eólica a gran escala, puede producir una
alteración clara sobre el paisaje, que deberá ser evaluada en función de
la situación previa existente en cada localización.
• El impacto paisajístico es una nota importante debido a la disposición de
los elementos horizontales que lo componen y la aparición de un elemento
vertical como es el aerogenerador. Producen el llamado efecto discoteca.
•Un impacto negativo es el ruido producido por el giro del rotor, pero su
efecto no es mas acusado que el generado por una instalación de tipo
industrial de similar entidad, y siempre que estemos muy próximos a
los molinos.

42. La generación de
electricidad a partir del
viento no produce gases
tóxicos , ni contribuye al
efecto invernadero , ni a la
lluvia ácida . No origina
productos secundarios
peligrosos ni residuos
contaminantes .

43. MECANISMO
La energía cinética del aire en movimiento, mueve la hélice y, a
través de un sistema mecánico de engranajes, hace girar el rotor
de un generador, normalmente un alternador trifásico , que
convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica.
Para aportar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores
deben estar dotados de un sofisticado sistema de
sincronización para que la frecuencia de la corriente generada
se mantenga perfectamente sincronizada con la frecuencia de
la red.

44. COMPONENTES DE UN MOLINO EOLICO

45. C OMPONENTES DE UN AEROGENERADOR
La góndola: contiene los componentes clave del aerogenerador,
incluyendo el multiplicador y el generador eléctrico.
Las palas del rotor: capturan el viento y transmiten su potencia hacia
el buje
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.
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

46. El generador eléctrico: suele ser un generador asíncrono o de inducción
El controlador electrónico: es un ordenador que continuamente
monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo
de orientación.
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. Tendrá una torre de 40 a 60 metros.
Las torres pueden ser bien torres tubulares o torres de celosía.
El mecanismo de orientación: está activado por el controlador
electrónico, que vigila la dirección del viento utilizando la veleta.
El anemómetro y la veleta: Las señales de la veleta son utilizadas por el
controlador electrónico para girar el aerogenerador en contra del viento,
utilizando el mecanismo de orientación.

47. TIPOS DE AEROGENERADOR
Según la posición del aerogenerador tenemos:
Eje Vertical
Existen tres tipos de estos aerogeneradores:
•Darrieus:
Consiste en en dos o tres arcos que giran alrededor del eje.
•Panemonas Cuatro o más semicírculos unidos al eje central. Su
rendimiento es bajo.
•Sabonius:
Dos o más filas de semicilindros colocados opuestamente.

49. Eje horizontal
Son los más habituales y en ellos se ha centrado el mayor esfuerzo de diseño
en los últimos años. Se los denomina también "HAWTs",
Por la posición del equipo con respecto al viento :
• A barlovento:
Las máquinas corriente arriba tienen el rotor de cara al viento. La principal
ventaja de los diseños corriente arriba es que se evita el abrigo del viento tras
la torre
• A sotavento:
Las máquinas corriente abajo tienen el rotor situado en la cara a sotavento de
la torre.
La ventaja teórica que tienen es que pueden ser construidos sin un
mecanismo de orientación, si el rotor y la góndola tienen un diseño apropiado
que hace que la góndola siga al viento pasivamente.

50. Por el numero de palas:
Una pala:
Al tener sólo una pala estos
aerogeneradores precisan un contrapeso en
el otro extremo para equilibrar. La velocidad
de giro es muy elevada. Su gran
inconveniente es que introducen en el eje
unos esfuerzos muy variables, lo que acorta
la vida de la instalación.

51. Dos palas:
Los diseños bipala de
aerogeneradores tienen la
ventaja de ahorrar el coste
de una pala y, por supuesto,
su peso. Sin embargo,
suelen tener dificultades para
penetrar en el mercado, en
parte porque necesitan una
mayor velocidad de giro para
producir la misma energía de
salida. Esto supone una
desventaja tanto en lo que
respecta al ruido como al
aspecto visual.

52. Tres palas:
La mayoría de los
aerogeneradores
modernos tienen
este diseño, con el
rotor mantenido en
la posición corriente
arriba, usando
motores eléctricos
en sus mecanismos
de orientación. Este
diseño tiende a
imponerse como
estándar al resto de
los conceptos
evaluados. La gran
mayoría de las
turbinas vendidas en
los mercados
mundiales poseen
este diseño.

53. Multipalas:
Con un número superior de palas o multipalas. Se trata del llamado
modelo americano, debido a que una de sus primeras aplicaciones
fue la extracción de agua en pozos de las grandes llanuras de aquel
continente.

54. Por la manera de adecuar la orientación del equipo a la dirección del
viento en cada momento:
El mecanismo de orientación de un aerogenerador es utilizado para girar el
rotor de la turbina en contra del viento. Se dice que la turbina tiene un error
de orientación si el rotor no está perpendicular al viento.
Un error de orientación implica que una menor proporción de la energía del
viento pasará a través del área del rotor (esta proporción disminuirá con el
coseno del error de orientación) Por tanto, la eficiencia del mecanismo de
orientación es fundamental para mantener el rendimiento de la instalación.

55. Los parques eólicos han de
estar inscritos en el registro de
productores de energía en
régimen especial, para poder
obtener las primas a la
energía eólica. La inscripción
en este registro no implica que
el parque este en
funcionamiento, de hecho la
mayoría de los parques que
aparecen en este registro no
están construidos.

57. BIBLIOGRAFIA
Secretaria de energía
www.sener.gob.mx
Instituto de investigaciones Eléctricas
www.iie.org.mx
http://www.abengoasolar.com
Programa Especial de Cambio Climático 2009-2012
http://www.infoeolica.com/
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_e%C3%B3lica
http://roble.pntic.mec.es/csoto/eolica.htm
http://www.tecnun.es/asignaturas/ecologia/trabajos/energias/eolica.htm
http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=409
http://www.solarpedia.es/index.php/Energ%C3%ADa_e%C3%B3lica
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/119/img/fig22.gif
http://www.makerwiki.com/images/Aerogenerador.jpg
http://usinfo.state.gov/journals/itgic/0605/ijge/windpower.jpg
http://www.tendencias21.net/photo/279357-349036.jpg
http://www.skf.com/cmimages/237634.jpg

58. PPoorr ssuu aatteenncciióónn
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