El documento trata sobre diferentes temas relacionados con las energías renovables. Explica conceptos como la energía hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y de las olas. Describe los componentes de una central hidroeléctrica, los diferentes tipos de turbinas y presas. También analiza cómo se aprovecha la energía solar a través de colectores, placas fotovoltaicas y campos de helióstatos.

1. Unidad 3. Energías renovables

2. 2
 Evolución de las ruedas hidráulicas
1 Energía hidráulica
Ciencia, tecnología y técnica.
Ruedas hidráulicas de eje horizontal. Turbina Fourneyron.

3. 3
 Evolución de las ruedas hidráulicas
1 Energía hidráulica
Ciencia, tecnología y técnica.
Turbina Pelton. Turbina Kaplan.

4. 4
1.1 Componentes de un centro hidroeléctrico
1 Energía hidráulica
Ciencia, tecnología y técnica.
Componentes de un centro hidroeléctrico.

5. 5
 Embalses
 Presa de gravedad
 Presa de bóveda
1 Energía hidráulica
Presa de gravedad.
Presa de bóveda.

6. 6
 Conductos de agua
 Compuertas
 Tuberías de conducción
 La toma de agua
 La chimenea de equilibrio
1 Energía hidráulica
Compuertas.

7. 7
 Sala de máquinas
 Las turbinas
 Alternador
 Transformadores y líneas de transporte
1 Energía hidráulica
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 5 o 6) 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 ha 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 (150º). 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 3000 y 1800 rpm). Para
incrementar la potencia basta aumentar el número de chorros.
Características de los principales tipos de turbina.

8. 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. 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. 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. 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. 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. 13
 Aprovechamiento de la energía solar
Aprovechamiento de la energía solar.
2 Energía solar

14. 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. 15
 Aprovechamiento pasivo
 Invernaderos
 Desalinizadoras de agua marina
Invernadero.
Desalinizadora.
2 Energía solar
aprovechamiento para usos industriales:
– (Fig. 3.7). Los plásticos permit
del plástico, debido a la reflexión, quedan re
de la temperatura.
– Desalinizadora de agua marina (Fig. 3.8). C
aislados exteriormente. Por un lado lleva un c
unos 45° con respecto a la horizontal; al fon
gotas de agua se condensan y caen al otro re
Horno solar
rayos solares que inciden en una superficie muy
anterior. Para ello se utiliza un espejo de form
tudio del punto de fusión de materiales. Su exp
actualidad debido a su alto coste. El horno solar
(Uzbekistán) que funciona bajo el mismo princi
B.
(Fig. 3.9). Está formado p
direccionales (1), de grandes dimensiones, que
Fig. 3.7. Invernadero.
Recubrimiento
transparente
Reflector
Gotas de agua
Fig. 3.8. Desalinizadora.

16. 16
 Conversión en energía eléctrica
 Campo de helióstatos
Campo de helióstatos (modificada del original de UNESA).
2 Energía solar
-
o del punto de fusión de materiales. Su explotación comercial no es viable en la
alidad debido a su alto coste. El horno solar más grande del mundo se encuentra
bekistán) que funciona bajo el mismo principio.
B.
(Fig. 3.9). Está formado por una serie de helióstatos o espejos
ccionales (1), de grandes dimensiones, que reflejan la luz solar hacia una torre
concentrando los rayos solares sobre la caldera (2). El aporte calorífico es absor-
por el fluido de la caldera y conducido hacia el generador de vapor (5). Luego
nergía se transmite a un segundo circuito, donde el agua que tiene se evapora y
a al grupo turbina-alternador (6), que produce electricidad. Finalmente, el fluido
ondensado en el aerocondensador (7) para repetir el ciclo.
9. Campo de helióstatos (modificada del original de UNESA).
ampo de helióstatos
rre
aldera
macenamiento térmico
enerador de vapor
urbo-alternador
erocondensador
ansformadores
neas de transporte
e energía solar
9
1. Campo de helióstatos
2. Caldera
3. Torre
4. Almacenamiento térmico
5. Generador de vapor
6. Turbo-alternador
7. Aerocondensador
8. Transformadores
9. Líneas de transporte de
energía solar

17. 17
 Colectores cilíndrico-parabólicos
Esquema de una central solar con colectores cilíndrico-parabólicos.
2 Energía solar

18. 18
 Horno solar
Horno solar de Odeillo.
2 Energía solar
(Fig. 3.9). Está formado por u
direccionales (1), de grandes dimensiones, que refl
(3), concentrando los rayos solares sobre la caldera (
bido por el fluido de la caldera y conducido hacia e
la energía se transmite a un segundo circuito, dond
llega al grupo turbina-alternador (6), que produce e
es condensado en el aerocondensador (7) para repet
Fig. 3.8. Desalinizadora.
1- Campo de helióstatos
2- Torre
3- Caldera
4- Almacenamiento térmico
5- Generador de vapor
6- Turbo-alternador
7- Aerocondensador
8- Transformadores
9- Líneas de transporte
de energía solar
Fig. 3.10. Horno solar de Odeillo.
la en
llega
es co
Fig. 3.9
1- Ca
2- To
3- Ca
4- Al
5- Ge
6- Tu
7- Ae
8- Tra
9- Lín
de
Fig. 3.10. Horno solar de Odeillo.

19. 19
 Placas fotovoltaicas
Detalle de una placa fotovoltaica.
2 Energía solar

20. 20
Molino americano utilizado para bombear agua.
3 Energía eólica
Ciencia, tecnología y técnica.
Tiene como fuente al viento, es decir,
al aire en movimiento. Lo que se
aprovecha es su energía cinética.

21. 21
3.1 Clasificación de las máquinas eólicas
Aeroturbinas de eje horizontal
 De potencias bajas o medias (hasta 50 kW).
 De potencia alta (más de 50 kW).
Parque eólico.
3 Energía eólica

22. 22
 Aeroturbinas de eje vertical
 Aeroturbina Darrieus.
 Aeroturbina Savonius.
Aeroturbinas Savonius y Darrieus.
3 Energía eólica

23. 23
 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).
3 Energía eólica

24. 24
 Rendimiento aerodinámico
Se define como rendimiento aerodinámico ( η) a la relación
entre:
3 Energía eólica

25. 25
Esquema de los procesos de transformación de biomasa.
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.

26. 26
4.1 Por extracción directa
4.2 Procesos termoquímicos
4.3 Procesos bioquímicos
 Fermentación alcohólica. Pirólisis.
 Fermentación anaeróbica.
Pirólisis.
4 Biomasa

27. 27
Proceso de obtención de energía geotérmica..
5 Energía geotérmica
La energía geotérmica es la energía
calorífica que procede del interior de
la Tierra.

28. 5.1 Tipos de yacimientos
 Yacimientos hidrotérmicos.
 Yacimientos geopresurizados.
 Yacimientos de roca caliente.
Yacimiento hidrotérmico. Yacimiento de roca caliente.
28
5 Energía geotérmica

29. 29
Central maremotriz y detalle de un grupo turbina-alternador (La Rance).
6 Energía maremotriz

30. 30
 Incineración
 Fermentación de residuos orgánicos
7 Residuos sólidos urbanos (RSU)

31. 31
 Proyectos en funcionamiento
Ejemplos de aprovechamiento de la energía de las olas.
8 Energía de las olas
Ciencia, tecnología y técnica.
inconveniente de producir un grave impacto medioambiental.
energía de las olas. Los proyectos en funcionamiento, a nivel mundial, más significa-
La mayoría de los dispositivos construidos se basan en alguna de las tres técnicas de
aprovechamiento incluidas en la Figura 3.25: empuje de la ola, altura de la ola o presión.
Cilindro de Bristol Pato de Salter
Fig. 3.24. Ejemplos de aprovechamiento de la 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.

32. 32
 Técnicas de aprovechamiento de la energía de
las olas
Técnicas de aprovechamiento de la energía de las olas.
8 Energía de las olas
Ciencia, tecnología y técnica.
Empuje de la ola Altura de la ola
v
Pistón hidráulico
Muelle recuperador
Fondo marino
Generador
Estructura de hormigón
Flotador
Tu
Ola
Cilindro de Bristol Pato de Salter
Fig. 3.24. Ejemplos de aprovechamiento de la energía de las olas.
Fig. 3.25. Técnicas de aprovechamiento de la energía de las olas.
30
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.

33. 33
8 Energía de las olas
Ciencia, tecnología y técnica.
a ola Presión
Flotador
Columna de agua
Cámara de
aire
Salida y entrada de aire
Generador
Turbina de aire
Ola Ola
Salter
30> Explica con detalle el fun-
cionamiento de los proyec-
tos pato de Salter y cilin-
qué principios o técnicas
de aprovechamiento ener-
gético utiliza cada uno de
estos proyectos.
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 aprovechamiento
de la energía de las olas (continuación).

34. 34
 Impacto medioambiental
9 Energías alternativas y medio ambiente
Impacto de las distintas energías
sobre el medio ambiente.

35. 35
 Tratamiento de los residuos
Las únicas energías alternativas que originan residuos son
la biomasa y los RSU.
9 Energías alternativas y medio ambiente