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Uso y aprovechamiento de energías alternas.

Celdas Fotovoltaicas, Energía Eólica y Biomasa.
by

Eva Ruiz Cortes

on 30 November 2012

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Transcript of Uso y aprovechamiento de energías alternas.

USO Y APROVECHAMIENTO DE ENERGIAS
ALTERNAS. "Celdas Fotovoltaicas, Energía Eólica y Biomasa". Celdas Fotovoltaicas Celdas Fotovoltaicas La energía solar fotovoltaica se basa en la captación de energía solar y su transformación en energía eléctrica por medio de celdas fotovoltaicas.
Las celdas fotovoltaicas también conocidas como celdas solares están hechas de materiales semiconductores, en especial el silicio. Existen dos elementos que sustentan la utilización de dichas celdas fotovoltaica: "La necesidad de proteger el medio ambiente y la necesidad de crecer económicamente" La función de estas tienen un efecto fotoeléctrico que lo que hace es absorber los fotones para luego irradiar electrones libres y generar así electricidad. La composición de estas celdas fotovoltaicas es de metales semi conductores como el silicio Función de Celdas Fotovoltaicas Las celdas fotovoltaicas, tienen dos paredes de semi conductores. Una vez que se absorben los fotones presentes en la luz solar, los dos semi conductores polarizados positiva y negativamente, desprenden electrones que generan un campo eléctrico. Esta electricidad que es aprovechada es enviada a una batería por medio de un regulador que impide que esta batería no se sobrecargue de energía en los momentos en que el sol está realmente muy fuerte. La batería se encarga de almacenar cargas de energía para poder mantener al hogar o espacio al que se quiera dotar de electricidad en los momentos en que el sol se ha puesto o la luz solar no es del todo fuerte.
Pueden ser instaladas rápida y fácilmente, necesitan poco mantenimiento. 


No producen dióxido de carbono durante su uso y la contaminación de agua y aire durante su operación es baja y la contaminación de aire durante su manufactura también.

A pesar de que el día esté nublado no dejaras de producir energía ya que las células generan electricidad a partir de la radiación solar no la del calor.  Ventajas -Los costos actuales de las celdas Fotovoltaicas son elevados, aunque se esperan que sean competitivos en unos 7 o 15 años.

-Los precios de los paneles fotovoltaicos suelen ser elevados por la presencia del silicio en ellos. Desventajas - Los materiales semiconductores, para su utilización en celdas fotovoltaicas, son producidos en purezas muy altas, normalmente con estructura cristalina.

- La conversión de esta energía a eléctrica se realiza de manera limpia, directa y elegante. Costo de una luminaria - Completamente autónomo.
- Requiere de baterías para almacenar la energía generada.
- Aplicaciones para cabañas y alumbrado público general, sistemas de bombeo y riego, electrificación rural, señalización, estaciones repetidoras, etc.
- Bajos costos de operación.
- No producen emisiones contaminantes.
- El recurso solar siempre está disponible, por lo que no es necesario contemplar otros tipos de energéticos foráneos.
- Modularidad (fácil expansión).
- Bajo impacto visual (se puede integrar al entorno). (continuación) Sistemas fotovoltaicos Son básicas en los Sistemas Fotovoltaicos Tipo Aislado, ya que son el dispositivo encargado de almacenar la corriente eléctrica necesaria para alimentar los equipos eléctricos durante la noche o días nublados cuando es poca o nula la radiación solar. Funcosa cuenta con baterías fotovoltaicas de Ciclado Profundo en diferentes capacidades de corriente y voltaje.

ESPECIFICACIONES DE DESEMPEÑO
Voltaje nominal (V): 12 volts (6 células en serie);
Capacidad nominal (AH):
20 horas promedio F.V.(1.75V/cell) (5.0A a 10.5volts) - 120AH;
Peso aproximado: 33.5Kg;
Máxima corriente de carga (A): 18A;
Vida útil (Usandola a 20°C): 1 a 3 años Baterías Los controladores de carga son dispositivos electrónicos que tiene como principal función, controlar la carga y descarga de las baterías dentro de un sistema fotovoltaico. Funcosa cuenta con una amplia gama de controladores de carga con diferentes capacidades de corriente y voltaje.
CARACTERÍSTICAS
• PWM 12/24V.
• Programable de 1 a 15hrs.
• Capacidad de hasta 20 Amp.
• Dimensiones: 144.6x85x34.3mm.
• Peso: 0.4kg. Controladores de carga Ideales para bajar el tipo de tarifa eléctrica actual en residencias, comercios o empresas con altos consumos eléctricos. La compañias proovedora puede proponer Sistemas Interconectados a Red para la generación total o parcial del consumo promedio diario de los clientes (kW*h/día). Por lo que se estarían generando ahorros económicos y se dejaría de contaminar el planeta por la emisión de CO2. Sistemas fotovoltaicos interconectados Sistemas fotovoltaicos tipo isla Los sistemas Fotovoltaicos Tipo Isla tienen como principal función, generar energía eléctrica en aquellas regiones o lugares del País donde no se cuenta con el servicio eléctrico por parte de CFE. Sus principales aplicaciones son: Sistemas de bombeo y riego, electrificación rural, señalización vial, estaciones repetidoras remotas.

El funcionamiento óptimo de los mismos depende de sistemas conformados por controladores de carga, baterías e inversores de voltaje, cada uno de ellos con diversas capacidades para que elija el que más se adecue a sus necesidades. Son dispositivos electrónicos importantes dentro de los Sistemas Fotovoltaicos, ya que son los encargados de convertir la corriente directa almacenada en las baterías, en corriente alterna como la convencional que provee la CFE. Dentro de los inversores de voltaje, Funcosa cuenta con una amplia variedad para ser empleados en Sistemas Tipo Aislado y para Sistemas Interconectados a Red. Inversores de voltaje Proveedores Componentes Características Energía
Eólica.. 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: este efecto aparece cuando el sol está por detrás de los molinos y las sombras de las aspas se proyectan con regularidad sobre los jardines y las ventanas, parpadeando de tal modo que la gente denominó este fenómeno: “efecto discoteca”. Esto, unido al ruido, puede llevar a la gente hasta un alto nivel de estrés, con efectos de consideración para la salud. No obstante, la mejora del diseño de los aerogeneradores ha permitido ir reduciendo el ruido que producen.
La apertura de pistas y la presencia de operarios en los parques eólicos hace que la presencia humana sea constante en lugares hasta entonces poco transitados. Ello afecta también a la fauna. ASPECTOS AMBIENTALES Además de la evidente necesidad de una velocidad mínima en el viento para poder mover las aspas, existe también una limitación superior: una máquina puede estar generando al máximo de su potencia, pero si el viento aumenta lo justo para sobrepasar las especificaciones del aerogenerador, es obligatorio desconectar ese circuito de la red o cambiar la inclinación de las aspas para que dejen de girar, puesto que con viento de altas velocidades la estructura puede resultar dañada por los esfuerzos que aparecen en el eje. La consecuencia inmediata es un descenso evidente de la producción eléctrica, a pesar de haber viento en abundancia, y otro factor más de incertidumbre a la hora de contar con esta energía en la red eléctrica de consumo. INCONVENIENTES DE LA ENERGIA EOLICA Para evacuar la electricidad producida por cada parque eólico (que suelen estar situados además en parajes naturales apartados) es necesario construir unas líneas de alta tensión que sean capaces de conducir el máximo de electricidad que sea capaz de producir la instalación. Sin embargo, la media de tensión a conducir será mucho más baja. Esto significa poner cables 4 veces más gruesos, y a menudo torres más altas, para acomodar correctamente los picos de viento.
Es necesario suplir las bajadas de tensión eólicas "instantáneamente" (aumentando la producción de las centrales térmicas), pues sino se hace así se producirían, y de hecho se producen apagones generalizados por bajada de tensión. Este problema podría solucionarse mediante dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica. Pero la energía eléctrica producida no es almacenable: es instantáneamente consumida o perdida. INCONVENIENTES DE LA ENERGIA EOLICA Coste de la energía eólica
El coste de la unidad de energía producida en instalaciones eólicas se deduce de un cálculo bastante complejo. Para su evaluación se deben tener en cuenta diversos factores, entre los cuales cabe destacar:
El coste inicial o inversión inicial, el costo del aerogenerador incide en aproximadamente el 60 a 70%. El costo medio de una central eólica es, hoy, de unos 1.200 Euros por kW de potencia instalada y variable según la tecnología y la marca que se vayan a instalar ("direct drive", "síncronas", "asíncronas", "generadores de imanes permanentes")
Debe considerarse la vida útil de la instalación (aproximadamente 20 años) y la amortización de este costo;
Los costos financieros;
Los costos de operación y mantenimiento (variables entre el 1 y el 3% de la inversión);
La energía global producida en un período de un año, es decir el denominado factor de planta de la instalación. Esta se define en función de las características del aerogenerador y de las características del viento en el lugar donde se ha emplazado. Este cálculo es bastante sencillo puesto que se usan las "curvas de potencia" certificadas por cada fabricante y que suelen garantizarse a entre 95-98% según cada fabricante. Para algunas de las máquinas que llevan ya funcionando más de 20 años se ha llegado a respetar 99% de las curvas de potencia.
En agosto de 2011 licitaciones en Brasil y Uruguay para compra a 20 años presentaron costos inferiores a los U$S65 el MWh. Coste de la energía eólica Aerogeneradores de eje vertical Esquema de una turbina eólica:
1. Suelo
2. Conexión a la red eléctrica
3. Torre de contención
4. Escalera de acceso
5. Sistema de orientación
6. Góndola
7. Generador
8. Anemómetro
9. Freno
10. Transmisión
11. Palas
12. Inclinación de la pala hacia la derecha
13. Buje
14. Borde de ataque
15. Borde de salida En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores. A finales de 2011, la capacidad mundial de los generadores eólicos fue de 238 gigavatios.1 En 2011 la eólica generó alrededor del 3% del consumo de electricidad mundial.2 En España la energía eólica produjo un 16% del consumo eléctrico en 2011. Energía eólica Al comienzo de su instalación, los lugares seleccionados para ello coincidieron con las rutas de las aves migratorias, o zonas donde las aves aprovechan vientos de ladera, lo que hace que entren en conflicto los aerogeneradores con aves y murciélagos. Afortunadamente los niveles de mortandad son muy bajos en comparación con otras causas como por ejemplo los atropellos (ver gráfico). Aunque algunos expertos independientes aseguran que la mortandad es alta. Actualmente los estudios de impacto ambiental necesarios para el reconocimiento del plan del parque eólico tienen en consideración la situación ornitológica de la zona. Además, dado que los aerogeneradores actuales son de baja velocidad de rotación, el problema de choque con las aves se está reduciendo. ASPECTOS AMBIENTALES Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.
Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.
No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático.
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.
Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc.
Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.
Su instalación es rápida, entre 4 meses y 9 meses Ventajas de la energía eólica -Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. Es también importante conocer la velocidad máxima del viento. Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que este alcance una velocidad mínima que depende del aerogenerador que se vaya a utilizar pero que suele empezar entre los 3 m/s (10 km/h) y los 4 m/s (14,4 km/h), velocidad llamada "cut-in speed", y que no supere los 25 m/s (90 km/h), velocidad llamada "cut-out speed".

-Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos. COMO SE PRODUCE LA ENERGIA EOLICA El anemómetro es un aparato meteorológico que se usa para la predicción del tiempo y, específicamente, para medir la velocidad delviento. Asimismo es uno de los instrumentos de vuelo básico en el vuelo de aeronaves más pesadas que el aire. Anemómetro Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el viento (turbina eólica). Sus precedentes directos son los molinos de viento que se empleaban para la molienda y obtención de harina. En este caso, la energía eólica, en realidad la energía cinética del aire en movimiento, proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema de transmisión mecánico, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador trifásico, que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica. Aerogenerador 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. Su principal inconveniente es la intermitencia del viento. ENERGIA EOLICA Energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transmutada en otras formas útiles para las actividades humanas. Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento. Los molinos tienen un origen remoto. DATOS TECNICOS Un parque eólico es una agrupación de aerogeneradores que transforman la energía eólica en energía eléctrica.
Los parques eólicos se pueden situar en tierra o en el mar (ultramar), siendo los primeros los más habituales.
El número de aerogeneradores que componen un parque es muy variable, y depende fundamentalmente de la superficie disponible y de las características del viento en el emplazamiento. PARQUE EOLICO En un ventilador el buje es el elemento donde se encuentran las palas o aspas del generador, donde se apoya el rotor y el único elemento externo que gira. Un buje es el elemento de una máquina donde se apoya y gira un eje. Puede ser una simple pieza que sujeta un cilindro de metal o un conjunto muy elaborado de componentes que forman un punto de unión Buje Biomasa.. LOS RESIDUOS AGRARIOS: RESIDUOS GANADEROS Dispositivo que permite llevar a cabo la degradación anaerobia controlada de residuos orgánicos para obtener biogás y otros productos útiles.
El digestor se alimenta con residuos orgánicos en las plantas de compostaje, con lodos de decantación en las depuradoras de aguas y con las deposiciones de los animales en las explotaciones ganaderas; además del biogás, los productos de la digestión son el compost, los lodos útiles para obtener mas compost y los fertilizantes. Al contrario de las energías extraídas de la tanatomasa (carbón; petróleo), la energía derivada de la biomasa es renovable indefinidamente. Al contrario de las energías eólica y solar, la de la biomasa es fácil de almacenar. En cambio, opera con enormes volúmenes combustibles que hacen su transporte oneroso y constituyen un argumento a favor de una utilización local y sobre todo rural. Su rendimiento, expresado en relación a la energía solar incidente sobre las mismas superficies, es muy débil (0.5 % a 4%contra 10% a 30% para las pilas solares fotovoltaicas ), pero las superfícies, terrestres y acuáticas, de que puede disponer no tienen comparación con las que pueden cubrir, por ejemplo, los captadores solares. LUGAR DE LA BIOMASA ENTRE LAS FUENTES DE ENERGÍA La fermentación alcohólica es una técnica empleada desde muy antiguo con los azúcares, que puede utilizase también con la celulosa y el almidón, a condición de realizar una hidrólisis previa (en medio ácido) de estas dos sustancias. Pero la destilación, que permite obtener alcohol etílico prácticamente anhidro, es una operación muy costosa en energía. En estas condiciones la transformación de la biomasa en etanol y después la utilización de este alcohol en motores de explosión, tienen un balance energético global dudoso. LOS RESIDUOS AGRARIOS: RESIDUOS FORESTALES Existe una gran cantidad de residuos con potencial interés industrial y energético, que localmente pueden tener alguna utilidad, pero cuya eliminación constituye un problema en las labores de explotación agrícola LOS RESIDUOS AGRARIOS: RESIDUOS AGRÍCOLAS Mezcla de metano y otros gases que se desprende durante la degradación anaerobia de la materia orgánica por la acción de microorganismos. El biogás se emplea tanto para la generación de calor mediante combustión como para la generación de energía mecánica o eléctrica, principalmente en las mismas plantas donde se obtiene. TERMINOS SOBRE LA BIOMASA La combustión, oxidación de la biomasa por el oxígeno del aire, libera simplemente agua y gas carbónico, y puede servir para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial. METODOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA La biomasa es la energía solar convertida por la vegetación en materia orgánica; esa energía la podemos recuperar por combustión directa o transformando la materia orgánica en otros combustibles DEFINICIÓN DE LA BIOMASA Métodos biológicos. Fin
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