Este documento describe varias fuentes de energía renovables como la energía solar, eólica, geotérmica y de biomasa. Explica cómo se aprovecha la energía solar mediante conversión térmica o fotovoltaica, y describe los diferentes tipos de captadores solares. También describe cómo funcionan los aerogeneradores eólicos, las centrales geotérmicas y los métodos para convertir la biomasa en energía. Resalta las ventajas de estas energías renovables como alternativas más limpias que los combustibles fósiles.

1. Las Energías Alternativas Energía Solar E. Biomasa R.S.U. E. Eólica E. Geotérmica E. del Mar

2. La energía solar El sol, como consecuencia de la reacciones nucleares de fusión que tiene lugar en su interior, emite continuamente energía en forma de ondas electromagnéticas. Una parte de esta energía llega a la Tierra. Concretamente, en las capas altas de la atmosfera la intensidad de la radiación solar es de 1,38 Kw./m 2 .

3. Formas de aprovechamiento de la energía solar. Aprovechando el calor (conversión térmica) o aprovechando la luz (conversión fotovoltaica). Conversión térmica.  Cuando un cuerpo se expone al sol, se pueden dar los dos casos extremos siguientes: Si el cuerpo es negro, absorbe prácticamente todas las radiaciones y se calienta. Si el cuerpo es blanco, refleja las radiaciones y no experimenta variación de temperatura. La conversión térmica se basa en la absorción de calor del sol y puede ser de tres tipos diferentes: de baja, media y alta temperatura.

4. Conversión térmica de baja y media temperatura . Se lleva a cabo mediante colectores o captadores que absorben el calor del sol y lo transmiten a un fluido caloportador. Planos: El agua recorre una tubería interior de una caja metálica negra donde se calienta pudiendo alcanzar entre 60 y 80 grados. De concentración: El agua pasa por una tubería a la cual le son dirigidos los rayos del Sol de formas refractaria (con lentes) o reflejada (con espejos). Conversión térmica de alta temperatura. La obtención de altas temperaturas a partir de la energía solar puede llevarse a cabo con distintas finalidades. Hornos solares: (fines experimentales) Dirige el sol mediante helióstatos hacia un mismo punto. Centrales solares: (producción de energía) DCS: Varios receptores que reciben la energía procedente de concentradores parabólicos. CRS: Un único receptor que absorbe la energía reflejada de muchos helióstatos. Aprovechamiento pasivo de la energía.  Se aprovecha el calentamiento de un recinto aislándolo del exterior con cristales de vidrio y se instalan acumuladores que almacenan el calor.

5. Conversión fotovoltaica.  La luz del sol se transforma en energía eléctrica en células solares o fotovoltaicas, constituidas por un material semiconductor (silicio). El rendimiento es muy pequeño, pues en el mejor de los casos solo un 25% de la energía luminosa se transforma en eléctrica. La tensión es bastante pequeña por lo que se conectan varias células en serie (constituyen módulos o paneles fotovoltaicos) y se obtienen tensiones de 6,12 ó 24 V y una potencia entre 3 y 45 W. Se encuentran protegidas por unas cápsulas de silicona y éstas, a su vez, por una de cristal. Las instalaciones fotovoltaicas han de ir provistas de acumuladores capaces de almacenar la engría eléctrica no utilizada, en forma de energía química. El único problema que presentan en la actualidad las células fotovoltaicas es su elevado coste. Centrales solares fotovoltaicas. Instalaciones muy recientes, algunas de las cuales ya funcionan en nuestro país. Pequeñas instalaciones. Se encuentran alejadas de las redes de distribución. En esta instalaciones se usan fotocélulas q activan el encendido de las farolas. Viviendas. La utilización de paneles fotovoltaicos y acumuladores permite el autoabastecimiento energético de viviendas. Satélites. La energía fotovoltaica sirve para alimentar la mayor parte del complejo instrumental de investigación existe en los satélites lanzados al espacio.

6. Ventajas e inconvenientes. Ventajas : La energía solar fotovoltaica es una de las fuentes más prometedora de energía renovable en el mundo. Comparada con las fuentes no renovables, las ventajas son claras: es totalmente no contaminante, no tiene partes móviles que analizar y no requiere de mucho mantenimiento. No requiere de una extensa instalación para operar. Los generadores de energía pueden ser instalados de una forma distribuida en la cual, los edificios ya construidos, pueden generar su propia energía de forma segura y silenciosa. Aún cuando la energía fotovoltaica es comparada con otras fuentes de energía renovables, tales como la eólica, hidráulica y la solar térmica, hay algunas ventajas obvias. Primero, la energía producida por el viento y el agua, dependen de turbinas para lograr que los generadores produzcan energía. Las turbinas y generadores tienen partes móviles que se pueden dañar, que requieren mantenimiento y que son ruidosas. La energía solar térmica, necesita una turbina para que el generador produzca energía eléctrica. En resumen, la energía fotovoltaica es generada directamente del sol. Los sistemas fotovoltaicos no tienen partes que se muevan, por lo tanto no requieren mantenimiento y sus celdas duran décadas.

7. Inconvenientes : Los inconvenientes de éste sistema de generación de energía, no es tanto el origen de esa energía, el Sol, que excede nuestras necesidades, ni tampoco la materia prima de donde se extrae el silicio, consistente en arena común muy abundante en nuestras playas; se trata de la técnica de construcción de las obleas, excesivamente compleja y cara. Un segundo motivo, es el rendimiento obtenido y el espacio de terreno ocupado por los elementos captadores; el rendimiento final se estima en solo un 13%.

8. La energía solar en España La energía solar en nuestro país se encuentra todavía muy poco desarrollada. En España, la mayor parte de la instalaciones reducidas, tienen como objetivo el uso individual a granjas, chales, etc. En la plataforma Solar de Almería (Tabernas), Existen tres centrales. En 2007 se inauguró la central PS10 en Sanlúcar la Mayor (Sevilla). Por otra parte cerca de Guadix, se esta instalando Andasol I y Andasol II.

9. Energía Eólica Es la energía cinética obtenida del viento generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas. La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es su intermitencia.

10. ¿Cómo se produce? La energía del viento proviene del movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión. Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento.

11. Máquinas Eólicas Las maquinas eólicas – o aerogeneradores- son aquellos dispositivos destinados al aprovechamiento de la energía del viento, transformándola en energía eléctrica o mecánica. Los aerogeneradores van provisto de hélices, se sitúan en emplazamientos donde obtener la máxima energía del viento y lejos de zonas pobladas. Maquinas eólicas de eje vertical: T iene la ventaja de que se adaptan a cualquier dirección del viento, sin necesidad de dispositivo de orientación (maquinas panémonas, es igual a todos los vientos) Maquinas de eje Horizontal: S on las mas desarrolladas desde el punto de vista técnico y comercial. El eje se dispone paralelamente al viento el cual incide sobre las palas y las hace girar. Molinos de viento clásico (Molino de poste): Surgió en el siglo XII, montaba toda la estructura sobre un poste la orientación y dirección del viento se realizaba manualmente . Maquinas eólicas de eje horizontal lentas : Generan potencias de 0.5 a 50 Kw. Sus hélices suelen constar de 12 a 24 aspas uniformemente repartidas y un diámetro de entorno a los 6m. Se utiliza par bombear agua de los pozos y para suministra energía eléctrica a viviendas en zonas rurales . Maquinas de eje horizontal rápidas : Producen potencias superiores a 100 Kw. Sus hélices constan de 2 o 3 palas aerodinámica. Se usan para la producción de energía eléctrica. Se instalan varias en una zona determinada dando origen a un parque eólico.

12. Centrales Eólicas Las centrales eólicas son aquellas instalaciones que transforma la energía eólica en eléctrica. La mayoría utiliza aerogeneradores de eje horizontal de 2 ó 3 palas. Funcionamiento El viento incide sobre la hélice del aerogenerador y la hace girar, este movimiento se transmite al generador q produce corriente eléctrica y la transporta através de cables hasta un centro de control donde se almacena en acumuladores o se distribuye hasta los lugares de consumo. Contiene una fuente auxiliar para asegurar el suministro constante de energía.

13. Ventajas Es una energía renovable y limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes. No favorece el efecto invernadero ya que no hay combustión que produzca CO 2 . Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines. Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos. Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación. Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año. Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas. Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas. Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento. Los parques off Shore son una realidad en los países del norte de Europa, donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.

14. El aire es un fluido de muy pequeña densidad, eso implica la necesidad de fabricas maquinas grandes y costosas Depende del viento y su velocidad (discontinua) Grandes dificultades de almacenamiento y transporte El viento transporta partículas abrasivas que dañan las aspas del aerogenerador Inconvenientes La situación actual permite cubrir la demanda de energía en España un 30% debido a la múltiple situación de los parques eólicos sobre el territorio, compensando la baja producción de unos por falta de viento con la alta producción en las zonas de viento. Los sistemas del sistema eléctrico permiten estabilizar la forma de onda producida en la generación eléctrica solventando los problemas que presentaban los aerogeneradores como productores de energía al principio de su instalación. La energía Eólica en España

15. La energía geotérmica Métodos de explotación: Se puede llevar acabo mediante el aprovechamiento del: Agua liquida o gaseosa que fluye de forma natural a la superficie Aumento de la temperatura que se observa al profundizar en el interior de la tierra. Es el calor almacenado en el interior de la tierra, su origen se debe al vulcanismo y radiactividad de las rocas.

16. Métodos de explotación Geotérmica de alta temperatura. Hay una zona de magma a alta temperatura y a profundidades q oscilan entre 1500 y 10000m, cubierta por una capa de material impermeables al calor, que impiden que este escape hacia la superficie, en ocasiones se producen emanaciones en forma de géiseres o fumarolas. Si las rocas de corteza son impermeables para obtener el agua caliente es preciso recurrir a perforaciones para obtener el agua caliente, es preciso recurrir a perforaciones. Si no existe agua, se fragmentan las rocas calientes y se inyecta agua fría, recogiéndose a elevada temperatura por medio de otro pozo de extracción. En cualquiera de los casos, el agua caliente en forma de vapor se conduce a un grupo turbina-alternador, donde se produce energía eléctrica de modo análogo a una central térmica o nuclear.

17. Si la temperatura es inferior a 150 ºC, el agua caliente, extraída de la capa acuífera, se utiliza por lo general para calefacción de viviendas e industrias. Geotérmica de baja temperatura.

18. Ventajas e Inconvenientes Ventajas Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón... Inconvenientes En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal. En ciertos casos, emisión de CO 2 , con aumento de efecto invernadero; es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico , amoníaco etc. Contaminación térmica. Deterioro del paisaje. No se puede transportar (como energía primaria). No está disponible más que en determinados lugares

19. Energía geotérmica en España En España el aprovechamiento de esta energía solo supone el 0,1% de la energía renovable. La energía geotérmica de baja temperatura se utiliza en balnearios invernaderos bombas de calor etc. Las zonas de mayor potencial geotérmico son: Cataluña Madrid Burgos Andalucía y Canarias.

20. Energía de la Biomasa La biomasa es la materia orgánica de origen vegetal o animal y la obtenida a partir de transformaciones naturales o artificiales. La materia viva (biomasa) es sintetizada por las plantas mediante la fotosíntesis. Mediante este proceso las plantas absorben energía, esta también pasa a los animales y esta se transforma de vegetal en animal.

21. Fuentes de biomasas Los residuos agrarios. Ej.: heno. Los residuos forestales. Ej.: ramaje Los residuos industriales. Pueden ser: Inertes, Similares a residuos sólidos urbanos o Residuos peligrosos . Cultivos vegetales energéticos. De tipo: terrestres o acuáticos.

22. Conversión energética de la biomasa. La energía solar almacenada en la tierra se estima en 1,5 · 1022. Métodos termoquímicos. Combustión directa . Al quemar la biomasa se produce calor, este se puede emplear directamente en casa y granjas, etc. La biomasa prensada en briquetas, se puede utilizar en centrales térmicas en vez de carbón y petróleo Pirólisis. Consiste en la descomposición de la biomas a 500 ºC y en ausencia de oxigeno, en unas instalaciones llamadas gasógenos Métodos bioquímicos. Fermentación alcohólica. Consiste en la transformación de los hidratos de carbono en el etanol, por determinadas enzimas. Digestión anaerobia. Tiene lugar por la acción de bacterias que transforman la biomasa en biogás. Está constituido por metano y dióxido de carbono Fotoproducción de combustibles . Mediante la acción de microorganismos se puede obtener hidrógeno de utilización directa como combustible o para producir energía. También se puede a partir de nitrógeno, vapor de agua y algunos compuestos químicos, obtener amoníaco e hidracina (N 2 H 4 ), muy utilizada en la propulsión de cohetes.

23. Inconvenientes Sólo es capaz de aprovechar residuos orgánicos. La construcción de una central provoca alteraciones en el medio natural. Para conseguir un buen aporte energético se necesita gran cantidad de biomasa y por lo tanto ocupar grandes extensiones de tierra en el caso del cultivo energético. Menor coste de producción de la energía proveniente de los combustibles fósiles. Menor rendimiento de los combustibles derivados de la biomasa respecto de los combustibles fósiles Ventajas e inconvenientes

24. Ventajas Es renovable. Es la única fuente de energía que aporta un balance de CO 2 favorable, de manera que la materia orgánica es capaz de retener durante su crecimiento más CO 2 del que se libera en su combustión. No depende de ninguna fuerza (como en la eólica). Los combustibles que se generan a partir de la biomasa tienen una gran variedad de usos (pueden sustituir a la gasolina para el transporte). La construcción de una central y su mantenimiento generan puestos de trabajo. Es una forma de crear infraestructura rural, abre nuevas oportunidades. Tiene un gran potencial para rehabilitar tierras degradadas. Se evita la contaminación del medio aprovechando los residuos orgánicos para la obtención de energía. Ausencia de emisión de azufres e hidrocarburos altamente contaminantes (lluvia ácida). Obtención de productos biodegradables.

25. Los residuos sólidos urbanos Son RSU las sustancias sólidas consideradas como inservibles producidas por la actividad humana

26. Tratamiento de residuos Vertido. Consiste en el almacenamiento de los residuos recubriéndolos cada cierto tiempo para eliminar su contaminación. Puede ser controlado o incontrolado, dependiendo de la zona donde se vierten. Compostaje . Consiste en la fermentación de los residuos para su uso como abono o biogás. Incineración . Al quemar los residuos, produce energía calorífica, que puede aprovecharse para calefacción o otros tipos de energía. Reciclado. Consiste en la reutilización como materia prima de partes de los residuos, previamente clasificados. Los que no son reciclable se someten a métodos de tratamiento anteriores.

28. Energía del Mar La energía del mar procede sobre todo de las radiaciones que recibe por parte del Sol, se calcula que el total de la energía que recibe al día equivale a 250.000 barriles de petróleo. También parte de la energía procede de la atracción gravitatoria de la Luna y el Sol que da lugar a las mareas. Por ultimo, la energía procedente de los vientos y las corrientes marinas también es aprovechable

29. Energía maremotriz. Para el aprovechamiento de esta energía es necesario que haya una amplitud considerable. Por ello se eligen zonas cercanas a la plataforma continental donde la amplitud es mayor La Energía de las Olas. El aprovechamiento del oleaje es difícil y costoso y a penas hay rendimiento por lo que no se utiliza. Los distintos métodos ensayados se encuentran en fase de experimentación.

30. ¡¡¡Final!!! Trabajo realizado por: Javier Garay Borrega Borja Núñez Pérez