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Energía Hidráulica, Geotermica y Marítimas

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Energía Hidráulica, Geotermica y Marítimas

  1. 1. Energía Hidráulica, Geotérmica y Marítimas Gabriel Ocaña Rebollo Profesor E. S. de Tecnología Ingeniero Superior de Telecomunicaciones CEP Almería Enero 2006
  2. 2. Índice Energía Hidráulica. Energía Geotérmica. Energías Marítimas.Página 2
  3. 3. Índice Energía Hidráulica. Energía Geotérmica. Energías Marítimas.Página 3
  4. 4. Energía Hidráulica Ciclo del agua La hidrosfera engloba la totalidad de las aguas del planeta, incluidos los océanos, mares, lagos, ríos y las aguas subterráneas. Este elemento juega un papel fundamental, ya que posibilita la existencia de vida sobre la Tierra. El motor de este gigantesco movimiento es la energía procedente del Sol.Página 4
  5. 5. Energía Hidráulica Aplicaciones tradicionales La energía hidráulica ha sido explotada desde la antigüedad, sobre todo a partir de la Edad Media: Molienda. Aserraderos. Riego y abastecimiento. Bombeo de agua. Automatización “pre-industrial”.Página 5
  6. 6. Energía Hidráulica Generación de electricidad E = m⋅ g ⋅H En la actualidad, la principal aplicación de la m energía hidráulica es la generación de electricidad ρ= V en las centrales hidráulicas. E ⇒ P = ρ ⋅ g ⋅Q ⋅ H En España, su desarrollo siempre ha estado P= t relacionada con la expansión del cultivo de V regadío. Q= tPágina 6
  7. 7. Energía Hidráulica Tipos de presas Para aumentar la producción eléctrica, una presa debe optimizar dos parámetros: Cantidad de agua almacenada (Q). Estructura de Altura del agua almacenada (H). bóveda Esto supone soportar enormes esfuerzos y presiones. Las dos estructuras más utilizadas son: Estructuras de gravedad. Estructuras de bóveda. Estructura de gravedadPágina 7
  8. 8. Energía Hidráulica Presas por gravedad Más fáciles de diseñar y construir, aunque requieren más hormigón.Página 8
  9. 9. Energía Hidráulica Presas de bóveda Requieren menos hormigón, y su diseño es más complejo. Se utilizan para aprovechar gargantas estrechas y altas.Página 9
  10. 10. Energía Hidráulica Presas mixtas A veces se tratan de aprovechar las ventajas de ambos tipos, sobre todo con infraestructuras de gran tamaño.Página 10
  11. 11. Energía Hidráulica Tipos de turbinas Pelton Son turbinas de alta presión Eje horizontal. Altura superior a 200 m. Caudal regular.Página 11
  12. 12. Energía Hidráulica Tipos de turbinas Francis Son turbinas de media presión Eje vertical Altura entre 20 y 200 m. Caudal variablePágina 12
  13. 13. Energía Hidráulica Tipos de turbinas Kaplan Son turbinas de baja presión. Eje vertical Altura inferior a 20 m. Caudal muy variable.Página 13
  14. 14. Energía Hidráulica Generación de electricidad Las turbinas giran solidariamente con cada generador eléctrico, generando una señal de alta corriente y media tensión.Página 14
  15. 15. Energía Hidráulica Centrales de bombeo Cuando en la red eléctrica de distribución se produce más energía de la consumida, normalmente se deriva a tierra el exceso. Para no desperdiciar los excesos de energía generada en toda la red, se recupera parte del “combustible” bombeando caudal aguas arriba de la presa. Este mecanismo también sirve como almacenamiento de energía.Página 15
  16. 16. Energía Hidráulica Energía Minihidráulica La energía hidráulica está muy implantada en los países desarrollados, quedando pocas ubicaciones sin explotar. El crecimiento en esta forma de energía renovable pasa por las instalaciones de menor tamaño (< 10 MW) que aprovechan saltos pequeños de agua.Página 16
  17. 17. Energía Hidráulica Energía Microhidráulica Para suministro doméstico se pueden instalar turbinas microhidráulicas, con una potencia máxima de algunos KW. Pueden aprovechar saltos de agua o corrientes de circulación.Página 17
  18. 18. Energía Hidráulica Ventajas e inconvenientes Comparte las ventajas de otras energías renovables: Es renovable. No contamina la atmósfera, evitando la lluvia ácida, el efecto invernadero, el agujero en la capa de Ozono, … Independencia energética para un país deficitario. Es una inversión para generar puestos de trabajo. Además, presenta estas otras: La tecnología para su aprovechamiento cuenta con un enorme grado de desarrollo tecnológico. Permite regular la producción instantánea de energía. La posibilidad de instalaciones microhidráulicas permite instalaciones domésticas. Inconvenientes Recurso energético localizado. La superficie ocupada queda inutilizada para cualquier otro uso. Dependencia energética de las condicionesPágina 18 climatológicas y meteorológicas.
  19. 19. Energía Hidráulica Situación actual España está entre los 6 países que engloban el 91% de la energía minihidráulica europea. Con el ritmo de crecimiento actual, no es posible alcanzar los objetivos del 2010. Es necesario adaptar la legislación vigente para diferenciar los trámites administrativos de este tipo de instalaciones frente a las grandes centrales hidráulicas.Página 19
  20. 20. Índice Energía Hidráulica. Energía Geotérmica. Energías Marítimas.Página 20
  21. 21. Energía Geotérmica El calor interno de la Tierra El interior de la Tierra está a unos 4.000 ºC, y el manto a unos 1.000 ºC. Este calor produce muchos fenómenos geológicos: Deriva continental Volcanes Terremotos Géiseres, …Página 21
  22. 22. Energía Geotérmica Yacimientos Geotérmicos En determinadas circunstancias, el calor magmático almacena bolsas de vapor a gran temperatura: Fuente profunda de calor Capa porosa de terreno, permeable. Rocas impermeables. Así, el agua de deshielo o precipitaciones puede quedar atrapada bajo tierra y alcanzar una temperatura que la transforma en vapor. Si esta agua encuentra una salida, sale a la superficie a presión: Géiseres FumarolasPágina 22
  23. 23. Energía Geotérmica Centrales Eléctricas Geotérmicas Cuando el vapor de agua es de media o alta temperatura, se puede utilizar para propulsar una turbina de vapor y generar electricidad, así como en procesos de cogeneración. Actualmente, hay centrales en explotación que llegan hasta los 3.000 m. de profundidad.Página 23
  24. 24. Energía Geotérmica Centrales Eléctricas GeotérmicasPágina 24
  25. 25. Energía Geotérmica ACS y Calefacción Geotérmicos Cuando la temperatura a la que se puede calentar el agua en el subsuelo es inferior a los 100 ºC, su aplicación es para ACS y calefacción.Página 25
  26. 26. Energía Geotérmica Ventajas e inconvenientes Es renovable. No contamina la atmósfera, evitando la lluvia ácida, el efecto invernadero, el agujero en la capa de Ozono, … Independencia energética para un país deficitario. Es una inversión para generar puestos de trabajo y desarrollar economías locales. Se genera energía de manera continua, por lo que es independiente de las condiciones climatológicas y meteorológicas. El agua que vuelve a la naturaleza es limpiada de sustancias contaminantes como el azufre. Inconvenientes Recurso energético muy localizado. Las instalaciones se degradan por corrosión.Página 26
  27. 27. Índice Energía Hidráulica. Energía Geotérmica. Energías Marítimas.Página 27
  28. 28. Energías Marítimas Energía de las mareas Los cambios diarios de nivel que sufren las aguas del mar se deben a las atracciones gravitacionales de la Luna y en menor medida el Sol. Se provocan diariamente dos momentos de elevación del nivel del mar (pleamar) y dos de disminución de nivel (bajamar).Página 28
  29. 29. Energías Marítimas Energía de las mareas Las mareas son más acusadas en aguas oceánicas cercanas a plataformas continentales. Una manera de aprovechar su energía es mediante presas que aumenten la energía potencial del agua: Hasta la pleamar las exclusas permanecen cerradas. En pleamar, con el máximo desnivel posible, se abren las compuertas y se genera electricidad como en una instalación hidroeléctrica. Hasta la bajamar las exclusas permanecen cerradas. En bajamar, con el máximo desnivel posible, se abren las compuertas y de nuevo se genera electricidad.Página 29
  30. 30. Energías Marítimas Energía de las mareas En su movimiento de ascenso y descenso también producen corrientes de agua, muy acusadas en estuarios, bahías cerradas, … El aprovechamiento eléctrico de estas corrientes se hace con hidroturbinas, similares a aerogeneradores sumergidos.Página 30
  31. 31. Energías Marítimas Energía de las olas Las olas están provocadas por el rozamiento del viento sobre la superficie del mar. En alta mar es un movimiento oscilatorio, no de desplazamiento. Cuando el agua es poco profunda, la oscilación se interrumpe y la ola rompe.Página 31
  32. 32. Energías Marítimas Energía de las olas Una manera de aprovechar esta energía es mediante la oscilación vertical de las olas lejos de la costa. A través de una boya, la oscilación de las olas sirve para estimular un generador eléctrico: Haciendo de pistón y bombeando un fluido. Haciendo variar directamente el campo magnético de un generador eléctrico.Página 32
  33. 33. Energías Marítimas Energía de las olas Otro modo extraer energía es en el momento del choque contra la costa. De los diversos modos ensayados, el más extendido aprovecha la expulsión y succión de aire del aire dentro de un conducto en el vaivén de las olas. Así se hace girar la hélice de una turbina.Página 33
  34. 34. Energías Marítimas Energía térmica oceánica Hay ocasiones en que la superficie oceánica y las aguas inferiores no muy profundas tienen diferencias de temperatura considerable. Esto ocurre en muchas aguas tropicales. El gradiente térmico se puede aprovechar como focos caliente y frío de un ciclo termodinámico. Se están investigando los fluidos más adecuados para aprovechar esta diferencia de temperatura en un ciclo termodinámico de generación eléctrica.Página 34
  35. 35. “Me interesa el futuro porque es el lugar donde pasaré el resto de mi vida.” Woody Allen.Página 35

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