Energías renovables: hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica, mareomotriz y de las olas

Energía hidráulica

Es la que tiene el agua cuando se mueve a través de un cauce o cuando se encuentra embalsada a cierta altura.

Componentes de una central hidroeléctrica

Toda central hidroeléctrica transforma la energía potencial del agua acumulada en el embalse en energía eléctrica a través del alternador:

• Embalse: presa de gravedad. Con su peso contrarresta el empuje del agua. Suele ser recta o un poco cóncava.
• Presa de bóveda: trabaja de manera que el empuje del agua lo transmite a las laderas de la montaña. Es convexa, ya que cuanto más empuja el agua, más se clavan los laterales de la presa en la montaña.
• Conducto de agua: compuertas: tienen como misión evacuar el agua que hay en el embalse sin que pase por la sala de máquinas. Se utilizan cuando es necesario soltar agua por razones de riego o de seguridad. Tuberías de conducción: permiten transportar el agua desde el embalse hasta las turbinas.
• Sala de máquinas: las turbinas, cuya función es transformar la energía cinética del agua en energía mecánica de rotación. Alternador: transformadores y líneas de transporte.

Tipos de centrales

De bombeo puro: dispone de 2 embalses. Durante las horas de máxima demanda de energía eléctrica, el agua del embalse superior pasa por las tuberías hasta la turbina, haciéndola girar y generando corriente eléctrica. Cuando la demanda de energía baja, se aprovecha la energía eléctrica sobrante para bombear agua del embalse inferior al superior. Para poder obtener agua del embalse superior es necesario acumularla bombeando previamente, ya que por allí no pasa ningún río.

Centrales de bombeo mixta: pueden producir energía con o sin bombeo previo, siendo el embalse alimentado por el cauce del río. Solamente cuando haya un exceso de energía eléctrica y el embalse superior disponga de poca agua, se puede bombear agua del embalse inferior al superior.

Energía solar

Conversión en energía calorífica: colectores o captadores planos. Se basa en el hecho de que todo cuerpo expuesto al sol absorbe parte de los rayos solares que inciden sobre él. Dependiendo de su color, absorberá más o menos energía. Un cuerpo de color negro mate absorbería todas las radiaciones.

Campo de helióstatos: está formado por una serie de helióstatos o espejos direccionales (1) de grandes dimensiones, que reflejan la luz solar hacia una torre (3), concentrando los rayos solares en una caldera (2). El calor obtenido es absorbido por el fluido de la caldera y conducido hacia el generador de vapor (5). Luego la energía se transmite a un segundo circuito, donde el agua que se evapora llega al grupo turbina-alternador (6), que produce electricidad. Finalmente, el fluido se condensa en el aerocondensador (7) para repetir el ciclo.

Colectores cilindro-parabólicos.

Placas fotovoltaicas: cada módulo o placa fotovoltaica está formado por una serie de células solares construidas a base de silicio como material base. Cuando la luz solar incide sobre las células, se genera una pequeña tensión (0,58 voltios) en los extremos de sus bornes. Las células se colocan en serie, consiguiendo una tensión final de 18 V y una intensidad aproximada de 2 A. El rendimiento energético de estas placas suele llegar hasta el 25 %, dependiendo de su orientación y de la temperatura a la que se encuentren sometidas.

Energía eólica

Lo que se aprovecha es su energía cinética. Las máquinas eólicas transforman la energía cinética del aire en la energía cinética que surge de la rotación de un eje, el cual arrastra un alternador que genera electricidad.

Clasificación de las máquinas eólicas

Aerogeneradores de eje horizontal: son los más utilizados debido a su desarrollo tecnológico y comercial avanzado. Para su funcionamiento necesitan mantener su eje paralelo a la dirección del viento, a fin de que este incida sobre las palas y haga girar el eje. Dependiendo de la potencia se clasifican en: de potencia baja o media (hasta 50 kW) y de potencia alta (más de 50 kW).

Aerogeneradores de eje vertical: su uso es bastante escaso, pero su futuro es bastante prometedor, debido a que no necesitan dispositivos de orientación, ya que por sus características de simetría siempre están orientados, y ofrecen menos problemas de resistencia y vibraciones estructurales. Se amarran con cables.

Biomasa

Biomasa: conjunto de materia orgánica renovable, de procedencia vegetal, animal o resultante de una transformación natural o artificial. Cuando la biomasa tiene un rendimiento energético bajo y ocupa un gran volumen, es necesario transformarla en un combustible de mayor poder calorífico.

Por extracción directa: se basa en la existencia de ciertas especies vegetales que producen en su metabolismo hidrocarburos o compuestos muy hidrogenados, con un poder calorífico elevado. Su obtención se lleva a cabo mediante la extracción y añadiendo ciertos compuestos químicos. Al combustible obtenido se le conoce con el nombre de biocombustible. Algunas de las plantas a partir de las que se obtienen son la palma, el girasol y la soja. A partir de ellas se obtienen etanol y metanol, que se emplean para motores de combustión interna.

Procesos termoquímicos: consisten en someter la biomasa a temperaturas elevadas. De esta forma, tienen lugar procesos químicos irreversibles que generan calor (combustión).

Procesos bioquímicos: en estos procesos se transforma la biomasa en energía. Para ello se utilizan distintos tipos de microorganismos que se encuentran en la propia biomasa o que se añaden aparte. Los procesos bioquímicos o de fermentación para la obtención de energía son la fermentación alcohólica y la anaerobia.

Energía geotérmica

Es la energía calorífica que procede del interior de la Tierra. La temperatura del núcleo de la Tierra puede llegar hasta los 4000 ºC. Esta temperatura va disminuyendo a medida que nos aproximamos a la superficie del planeta. Por término medio, a medida que se profundiza, la temperatura de la Tierra se va elevando a razón de 3 ºC por cada 100 m.

Energía mareomotriz

Cuando sube la marea, se cierra la compuerta para que no entre agua. Cuando la marea está próxima a su punto más alto se abre la compuerta y la turbina funciona como si se tratara de un embalse. El estuario estará lleno en el momento en que empiece a bajar la marea. Entonces se cierra de nuevo la compuerta hasta que la marea esté en su punto más bajo, momento en el cual se abre y comienza a funcionar de nuevo la turbina.

Energía de las olas

El aprovechamiento de este tipo de energía suele resultar difícil, ya que requiere grandes estructuras que soporten los temporales sin romperse. Y por sus dimensiones y al estar muy próximas a la costa, tienen el inconveniente de producir un gran impacto medioambiental.