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1. ELEMENTOS DE LA COMBUSTIÓN
En el mundo globalizado de hoy, a medida que el costo del combustible aumenta progresivamente mientras que el abastecimiento disminuye, la conservación de la energía es una necesidad. Para que la industria conserve energía sin disminuir la producción y minimizar los impactos negativos sobre el ambiente, el ingeniero debe encontrar formas de usar energía con mayor eficiencia.
Se estima que más del 50% de la energía consumida por la industria se emplea para generar vapor en calderas. Aumentando la eficiencia de la combustión en las mismas, tendría un impacto significativo en la conservación de la energía. Antes discutir los métodos específicos de cómo aumentar la eficiencia consideraremos los principios básicos de la combustión.
COMBUSTIÓN Proceso de oxidación rápida de una sustancia (combustible), acompañado de un
aumento de calor y frecuentemente de luz. En el caso de los combustibles comunes- tales como fuel oil, gas y carbón- consisten en carbono e hidrogeno con algunas pequeñas cantidades de azufre y otros elementos. El proceso consiste en una reacción química con el oxígeno de la atmósfera que lleva a la formación de dióxido de carbono, monóxido de carbono y agua, junto con otros productos como dióxido de azufre, que proceden de los componentes menores del combustible. El término combustión, también engloba el concepto de oxidación en sentido amplio.
Para fines
prácticos
La combustión involucra la oxidación de tres elementos: carbono, hidrógeno y azufre, dando lugar a tres reacciones químicas:
Carbono (C) + Oxigeno (O 2 ) →^ dióxido de carbono (CO 2 ) + calor
Hidrogeno (H) + Oxigeno (O 2 ) →^ Vapor de agua (H 2 O) + calor
Azufre (S) + Oxigeno (O 2 ) →^ dióxido de azufre (SO 2 ) + calor
Es decir:
Combustible + comburente →^ productos de la combustión
Tipos de
Combustión
La combustión obtenida por la reacción de proporciones exactas de combustible y oxigeno para obtener una completa conversión a dióxido de
carbono, vapor de agua y dióxido de azufre, es denominado combustión
perfecta ocombustión estequiométrica. (Es importante hacer notar que el
oxigeno en exceso de la cantidad necesaria no se consumirá). Si hay menor cantidad de oxigeno que la requerida para la combustión
perfecta, la reacción es denominada sub-estequiométrica o combustión
incompleta. Durante esta pueden formarse otros productos además de los
mencionados, como: monóxido de carbono (CO), gas de hidrogeno (H 2 ), compuestos hidrocarburos (CxH (^) y), sulfuro de hidrógeno (H 2 S) y carbono. Estos componentes son contaminantes comunes y escapan a la atmósfera en los gases de combustión, (caracterizados por los humos de color negro).
AIRE El^ oxigeno^ para^ la^ combustión^ normalmente^ proviene^ del^ aire,^ donde^ se
encuentra en una proporción de un 21% del volumen total. La mayor parte del 79% restante es nitrógeno. Este es de menor importancia en la producción de calor, sin embargo, tiene un efecto significativo en la eficiencia de la caldera ya que parte del calor liberado por la reacción de la combustión tiene que ser utilizado para calentar el nitrógeno a la misma temperatura de llama más baja que si se usara oxígeno puro.
Se denomina aire teórico a la cantidad de aire necesaria para la combustión perfecta. Cualquier cantidad de aire que exceda el aire teórico se conoce como exceso de aire. La cantidad de aire disponible en una combustión incompleta se expresa como un porcentaje del aire teórico. El aire mezclado con el combustible en el quemador, se denomina aire primario.
El aire de la atmósfera que se difunde en la llama se conoce como aire secundario.
Ignición Usualmente la ignición se efectúa agregando calor de una fuente externa a la mezcla, hasta que el calor de las reacciones de la combustión sea mayor que la perdida de calor al ambiente. La menor temperatura a que esto es posible se denomina la temperatura de ignición de la mezcla combustible/aire. Temperatura de la llama
La temperatura de llama es la temperatura más alta producida en la combustión. Teóricamente la más alta temperatura de llama ocurre cuando aire y combustible son mezclados en proporciones estequiométricas exactas. Cualquier exceso de aire o combustible, únicamente servirá para absorber calor de la reacción de combustión.
La temperatura de llama es máxima cuando la pérdida de calor al ambiente es mínima. La temperaturas reales de llamas son siempre menores que la teóricas. Los combustibles comunes producirán temperaturas de llama en el rango de 1.850 a 2.100ºC.
El calor liberado de la reacciones de combustión: Calienta los productos de combustión. Calienta el combustible y aire alimentados. Proporciona calor para romper cualesquiera ligaduras químicas en el combustible. Se irradia a sus alrededores.
Regulación de la
combustión
La combustión puede ser controlada dosificando la cantidad de aire o combustible disponible para ser quemados. El control del aire se efectúa de dos manteras: Regulando la proporción en que el aire es alimentado. Regulando la mezcla aire/combustible, la cuál es influenciado por el diseño del emparrillado el hogar o el quemador y por el abastecimiento del aire primario y secundario. El control del combustible puede ser efectuado de la siguiente manera: Regulando la cantidad del combustible alimentado. Regulando el tamaño de las partículas de combustibles obtenidas en la atomización de los combustibles líquidos y en la trituración de combustibles sólidos.
COMBUSTIBLE Sustancia que reacciona químicamente con otra sustancia para producir calor, o que produce calor por procesos nucleares. El término combustible se limita por lo general a aquellas sustancias que arden fácilmente en aire u oxígeno emitiendo grandes cantidades de calor. Los combustibles se utilizan para calentar, para producir vapor con el fin de obtener calor y energía, para proporcionar energía a los motores de combustión interna, y como fuente directa de energía en aviones y cohetes a propulsión. En los casos en que el combustible debe proporcionar su propio oxígeno, como ocurre en ciertos cohetes y en la propulsión a chorro, se le añade a la mezcla de combustible un agente oxidante como el peróxido de hidrógeno o el ácido nítrico.
Potencia calorífica
La eficacia del combustible, o capacidad calorífica o potencia calorífica, se mide normalmente en términos de energía térmica (calor) desarrollada cuando una cantidad dada -normalmente 1kg o 1m^3 - del combustible se quema bajo condiciones estándar o patrón. Las capacidades caloríficas de los combustibles sólidos y líquidos se miden en julios o kcal por kilogramo o metro cúbico. A veces se hace una distinción entre capacidad calorífica superior, que es el calor total desarrollado durante la combustión, y capacidad calorífica inferior o potencia calorífica neta, que es el calor neto desarrollado, descontando el calor perdido en la evaporación del agua durante la combustión.
Las Potencia caloríficas superiores aproximadas de los combustibles sólidos comunes son (kJ/kg): carbón, de 28 a 35 mil; lignito, de 14 a 17 mil; coque, 29 mil, madera seca, 20 mil, carbón vegetal 33,5 mil, bagazo 6, mil. Para los combustibles líquidos comunes son: alcohol, 25 mil; aceite combustible, 44 mil; petróleo, 48 mil, y parafina, 46 mil.
Investigación de
los Combustibles
Al ser la combustión un elemento clave en la producción de energía, se destinan grandes esfuerzos a la investigación y descubrimiento de procesos más eficaces para quemar combustibles. Otra parte del esfuerzo de los investigadores se dirige a conseguir reducir la cantidad de contaminantes que se liberan durante la combustión, pues estos productos son causa de importantes problemas de deterioro medioambiental como la lluvia ácida. En los laboratorios de combustión, los científicos se valen de complejos sistemas láser para el estudio de los motores y sistemas de combustión, con el fin de detectar fugas de combustible y mejorar tales sistemas. También es frecuente el uso del láser en pruebas destinadas a clarificar los procesos químicos que tienen lugar en las llamas, a fin de comprender mejor las formas y usos del fuego.
Fig. 1. Composición
de los gases de humo
Problemas de contaminación
La combustión de carbón, petróleo y gasolina es el origen de buena parte de los contaminantes atmosféricos. Más de un 80% del dióxido de azufre, un 50% de los óxidos de nitrógeno, y de un 30 a un 40% de las partículas en suspensión emitidos a la atmósfera en Estados Unidos proceden de las centrales eléctricas que queman combustibles fósiles, las calderas industriales y las calefacciones. Un 80% del monóxido de carbono y un 40% de los óxidos de nitrógeno e hidrocarburos emitidos proceden de la combustión de la gasolina y el gasóleo en los motores de los coches y camiones. Otras importantes fuentes de contaminación son la siderurgia y las acerías, las fundiciones de cinc, plomo y cobre, las incineradoras municipales, las refinerías de petróleo, las fábricas de cemento y las fábricas de ácido nítrico y sulfúrico.
Fig. 2. Camino de
exposición para el
hombre
En sus orígenes, la industria petrolera generaba una contaminación medioambiental considerable. A lo largo de los años, bajo la doble influencia de los avances tecnológicos y el endurecimiento de las normas, se ha ido haciendo mucho más limpia. Los vertidos de las refinerías han disminuido mucho y aunque se siguen produciendo explosiones en los pozos, son relativamente infrecuentes gracias a las mejoras tecnológicas. Sin embargo, resulta más difícil vigilar la situación en los mares. Los petroleros oceánicos siguen siendo una fuente importante de vertidos de petróleo.
Otra fuente de contaminación relacionada con la industria petrolera es el azufre que contiene el crudo. Las reglamentaciones de los gobiernos nacionales y locales restringen la cantidad de dióxido de azufre que pueden emitir las fábricas y centrales térmicas. Sin embargo, como la eliminación del azufre resulta cara, las normas todavía permiten que se emita a la atmósfera algo de dióxido de azufre.
El gas natural es mucho más limpio que el petróleo. Como es gaseoso a temperatura ambiente, no contamina los ríos y los océanos. Además, como suele contener poco azufre, se quema de forma limpia.
Leña
La leña es un combustible cada vez más escaso debido a la devastación de los bosques. Es compuesta principalmente de celulosa, lignina, resinas, agua y cenizas. Conforme análisis químico tenemos:
COMPONENTE %
C 47,5%
H 2 6,0%
N 2 1,0%
Cenizas 1,5%
La combustión de la leña se caracteriza por presentar una llama larga. Por eso requiere una hornalla con grandes dimensiones, constituida de material refractario, ladrillos y cemento.
En la quema de combustibles sólidos hay formación de cenizas. Para quemarlos se necesitan rejillas con fresas para la entrada de aire y retirada de cenizas.
La humedad contenida en la leña es generalmente elevada, variando de 20% en leñas secadas al aire hasta 40% en leñas estocadas al tiempo.
PODER CALORÍFICO
Se define poder calorífico como la energía térmica total disponible en un combustible, medido en kcal/kg. Este poder calorífico total es también llamado de poder calorífico superior. Existe, sin embargo, otro tipo de poder calorífico: el inferior.
El poder calorífico inferior es una base más realista para la comparación entre combustibles. Los poderes caloríficos descriptos en tablas oficiales son los superiores.
El poder calorífico inferior (PCI) deriva del hecho de que el hidrógeno contenido en el combustible forma vapor de agua al quemarse, disminuyendo la energía térmica disponible.
El poder calorífico de las leñas varia conforme la tabla a seguir.
Tipo de leña
(Humedad 25%)
PCI
(kcal/kg)
Cabríuva 4115
Canelinha 4010
Cedro 3990
Eucalipto 3840
Ipê 4020
Perobá 4020
Acacia 3500
Pino 3300
Tablas de valores indicativos
Para ser quemado en las calderas, el combustible líquido debe ser desagregado en pequeñas partículas, visando facilitar el proceso de quema. El aceite es pulverizado a través de quemadores. El tipo más usado es el quemador tipo vaso rotativo.
Gas Natural
Matriz energética usada en el mundo entero hace mucho tiempo, el gas natural representa hoy 23% del consumo mundial de energía. En el Brasil, este porcentaje es de apenas un 2% y en 2010 deberá llegar a un porcentaje de 12%.
Características del gas natural: Es un combustible gaseoso disponible en la naturaleza. Es encontrado en el subsuelo en rocas porosas o junto al petróleo. Para que inflame es necesario que sea sometido a una temperatura superior a 620ºC. Es un combustible que presenta bajo contenido de contaminantes como nitrógeno, dióxido de carbono y compuestos de azufre.
Aplicaciones del gas: Residencial y comercial Cocimiento Calentamiento de agua Calefacción (confort térmico) Industrial Combustible para suministro de calor (generación de electricidad y de fuerza motriz) Materia prima en los sectores químicos petroquímicos y de fertilizantes Reductor siderúrgico en la fabricación de acero Automotivo Combustible para vehículos leves y pesados
Ventajas del gas: Constituye una alternativa importante para la diversificación de la matriz energética en el siglo próximo. Sus reservas son amplias y crecientes, dispersas por todo el mundo. El precio es competitivo con relación a combustibles convencionales. Por ser más leve que el aire proporciona más seguridad. La combustión es limpia con reducida emisión de contaminantes. Posee mejor rendimiento energético. No necesita almacenamiento por parte del consumidor. Posibilita reducción del uso de transporte rodo, ferro e hidroviario. Disminuye los costos y mantenimiento en la industria.
Beneficios ambientales:
El gas natural es uno de los energéticos disponibles actualmente con más bajo índice de emisión de contaminantes. El gas está constituido en mayor parte de metano (CH 4 ). Los productos resultantes de la combustión son inodoros, libres de óxidos de azufre y de partículas de hollín. No hay humo en la quema del gas. La quema de este combustible agrede menos al medio ambiente pues su combustión es uniforme y presenta un bajo índice de emisión de contaminantes. Esto proporciona economía en el mantenimiento de los equipamientos. En la substitución de la leña el gas presenta la ventaja de reducir el desmonte e no generar cenizas. Al sustituir el aceite Diesel y A1 presenta la ventaja de disminuir drásticamente la emisión de compuestos de azufre.
Reservas de gas en el mundo:
País/Región 1012 m^3
Ex URSS 56,
Oriente Medio 49,
África 10,
Asia y Oceanía 10,
América del Norte 8,
América Latina 6,
Europa 5,
Son 146,4.10^12 m^3 de gas natural disponibles en el mundo. El Brasil posee 0,2% de las reservas
mundiales.
3. ENERGÍAS NO RENOVABLES VS. ENERGÍAS RENOVABLES
La energía es un recurso clave en el proceso de desarrollo sostenible y aunque su producción y posterior transformación para su consumo es una de las causas principales del deterioro ambiental del Planeta, es evidente su carácter imprescindible en el desarrollo económico del sector industrial.
La energía se obtiene a partir de las Fuentes de energía y las cantidades disponibles de dichas fuentes es lo que se denomina Recursos energéticos.
El carácter limitado o ilimitado de dichas fuentes nos permite diferenciarlas y valorarlas en términos de sostenibilidad partiendo de la evidencia de que la atmósfera está alcanzando su límite medioambiental y de que el consumo energético sigue creciendo, con zonas del planeta en pleno desarrollo demandando su equiparación energética con el mundo desarrollado.
Fig. 3 Clasificación de las fuentes de energía
3.1.1. Clasificación
Las energías no renovables pueden ser agrupadas en dos grandes grupos:
Combustibles Fósiles
Recursos generados en el pasado a través de procesos geobiológicos y como consecuencia limitados. Representan el 75% de las energías de carácter no renovable y son los siguientes:
- Carbón - Fuente energética característica del periodo industrialista inicial sustituida durante el siglo XX por otras fuentes no renovables, principalmente el petróleo. Tiene un factor de emisión de CO 2 muy elevado y las partículas emitidas en suspensión son causa, entre otras cosas, de la denominada lluvia ácida. Todavía es utilizada en determinados tipos de industrias y como fuente de alimentación de calefacción, aunque es la fuente no renovable menos utilizada en España y en la UE, con una clara tendencia a su sustitución por otras alternativas más prácticas y menos contaminantes.
- Petróleo - Fuente energética por excelencia a lo largo de todo el siglo XX siendo actualmente la fuente primaria a nivel mundial. El agotamiento de sus reservas se encuentra cercano y la variación en sus precios y el acaparamiento por parte de los países productores del mismo genera tensiones a nivel mundial que están afectando notablemente a la economía del planeta. Son destacables también sus aspectos contaminantes en los procesos de producción, transporte y consumo.
- Gas Natural - Sus dificultades para poder ser almacenado y transportado hicieron que no se considerase en un principio, aunque la necesidad de investigar energías alternativas a las existentes hicieron posible su utilización mediante redes de gas natural, actualmente distribuidas en todo el mundo, y medios de transporte marítimo adecuados para tal fin. Puede ser considerado el combustible fósil más limpio, con la menor cantidad de emisiones de CO 2 y producción nula de partículas sólidas. Su rendimiento energético es elevado lo que permite una mayor producción de energía con menor cantidad de combustible. Su consumo va en aumento pudiendo considerarse dentro de su condición de fuente no renovable el más sostenible dentro de las alternativas existentes. Es considerado por muchos expertos como fuente energética de tránsito hasta la total implantación de las energías renovables. Ocupa el segundo lugar en el porcentaje de consumo después del petróleo.
Foto 1 y 2: Infraestructura típica de la explotación del petróleo.
Energía Nuclear
Producida en las centrales nucleares a partir del Uranio, mineral radiactivo limitado y escaso, es la fuente no renovable que genera un mayor rechazo social a pesar de que su consumo es uno de los menos representativos, sólo un 5% de las fuentes no renovables.
La energía eléctrica se obtiene mediante fisión nuclear cuya mayor problemática se plantea en relación a la generación y gestión de los residuos radiactivos y a la dificultad social de localización de las centrales nucleares por su elevado riesgo.
Foto 3: Central Termonuclear
3.1.2. Los impactos ambientales del uso de energías no
renovables
Algunos estudios demuestran que el impacto ambiental de las energías no renovables frente a las renovables es hasta 30 veces superior.
A continuación enumeramos algunos de los efectos negativos más relevantes:
- La lluvia ácida – con contenido de ácido sulfúrico que puede afectar irreversiblemente a los ecosistemas.
- Efecto invernadero - con del calentamiento del planeta y consecuencia del cambio climático.
- Vertidos contaminantes - en zonas de producción, principalmente producidos por los
combustibles fósiles.
- Residuos radiactivos peligrosos - generados en el proceso de fisión nuclear.
- Accidentes y escapes - tanto en la producción como en el transporte.
Las alteraciones que producen este tipo de energías en el entorno son en general, irreversibles y con consecuencias nefastas tanto a nivel local como global.
3.2. Energías renovables
Las energías renovables se plantean actualmente como alternativa a las denominadas energías convencionales aunque no son energías nuevas. Su empleo ha sido generalizado hasta la llegada de fuentes de energía alternativa que actualmente queremos desterrar, como el petróleo, y que contribuyeron a su abandono. Representan el 20% de la energía consumida y son también denominadas energías blandas o limpias siendo su ventaja más significativa su respecto hacia el medio ambiente.
Sus características principales son:
- Son limpias no generan residuos de difícil eliminación.
- Su impacto ambiental es reducido. No producen emisiones de CO2 y otros gases contaminantes a la atmósfera.
- Se producen de forma continua por lo que son ilimitadas.
- Evitan la dependencia exterior, son autóctonas.
- Son complementarias.
- Equilibran desajustes Interterritoriales.
- Impulsan las economías locales con la creación de cinco veces más puestos de trabajo que las convencionales.
- Son alternativa viable a las energías convencionales.
El apoyo y la fuerte inversión en investigación y desarrollo que se está realizando con este tipo de energías, está haciendo que se vaya en el buen camino para hacer desaparecer o minimizar este tipo de inconvenientes, para que el uso de las energías renovables sea realidad en un futuro muy próximo.
Las energías renovables, por tanto, se presentan como una alternativa clara frente a las energías convencionales en todo el proceso industrial. Crece la demanda de productos sostenibles, la conciencia medioambiental de los proveedores de energía para los mismos y se corrobora la viabilidad económica de los ciclos. Está demostrado que inversiones iniciales ligeramente más elevadas revierten en ahorro posterior durante la vida útil de las viviendas, edificios y las industrias.
3.2.3. Tipos de Energía Solar
La energía solar se obtiene mediante la captación de la radiación emitida por el sol. La cantidad de radiación solar recibida depende de numerosos factores aunque nuestro país se encuentra en una situación ventajosa respecto a otros por su especial climatología, con un elevado número de horas de sol percibidas anualmente. Las condiciones climáticas son idóneas, aproximadamente 4 kWh/m 2 de energía solar de media por año.
A pesar de ello, es necesario destacar que la emisión de radiaciones solares es un proceso con grandes variaciones, en muchas ocasiones no previsibles, que conllevan cambios bruscos. Además las necesidades de calor son inversamente proporcionales a la cantidad de radiación solar emitida, con exceso de radiación en verano y escasez en invierno, que es cuando la necesidad de calor es mayor.
Foto 4: Paneles Solares
Para que el uso de la energía solar sea una alternativa energética viable es preciso garantizar el suministro necesario mediante una mejora de los sistemas de captación, acumulación y distribución. El nivel técnico actual de dichos sistemas es muy elevado habiéndose desarrollado grandes avances en todos los campos. Se puede afirmar que las posibilidades técnicas de la energía solar están en un orden muy superior al aprovechamiento actual que se está haciendo de este tipo de energía. Además, la energía solar puede perfectamente ser complementada con otras energías renovables o convencionales lo que haría que se redujesen las necesidades de acumulación en períodos de escasa radiación solar.
La energía solar se puede aprovechar de dos formas diferentes, o bien de una manera directa, aprovechando la generación de calor mediante colectores térmicos, o bien transformándola en energía eléctrica gracias a los paneles fotovoltaicos. Estas dos formas de aprovechamiento determinan los dos tipos de energía solar: Energía Solar Térmica y Energía Solar fotovoltaica.
Estos dos tipos de energía solar tienen procesos de desarrollo muy diferentes tanto en lo que se refiere a la tecnología empleada como en lo relativo a su aplicación posterior en los edificios.
ENERGIA SOLAR TERMICA
La energía solar térmica aprovecha directamente la energía emitida por el sol. Su calor es recogido en colectores líquidos o de gas que son expuestos a la radiación solar absorbiendo su calor y transmitiéndolo al fluido utilizado.
Este calor acumulado se puede utilizar directamente o puede ser empleado para la generación de electricidad, esta diferencia en el proceso nos permite distinguir entre los dos tipos de Energía Solar Térmica, dependiendo de si utilizan o no elementos mecánicos para conseguir el efecto térmico.
Energía solar térmica pasiva
La energía solar térmica pasiva nos permite producir energía sin necesidad de utilizar ningún medio mecánico. El proceso térmico pasivo es un proceso totalmente natural en el que el sol se emplea para el calentamiento del agua circulante por conductos o placas que posteriormente es utilizada para la climatización de ambientes o el agua caliente sanitaria, tanto a nivel doméstico como industrial. El agua caliente se aprovecha directamente o se almacena en un depósito para su posterior uso.
Fig. 5 Esquema de utilización de la energía solar Térmica pasiva.
La energía solar térmica es uno de los pilares de la Arquitectura Bioclimática que utiliza los recursos solares combinados con parámetros de diseño y elección de materiales para conseguir el máximo confort ambiental con el menor consumo de energía.
El costo de la instalación de este tipo de energía no resulta elevado (puede suponer un 10% de sobrecosto en la instalación) y se amortiza en poco tiempo debido al gran ahorro energético que supone (hasta un 70% durante su vida útil). Es la energía renovable con menor impacto en el medioambiente.
Aplicaciones:
- Calefacción
- Agua Caliente Sanitaria
- Refrigeración
- Climatización piscinas, etc.
Energía solar térmica activa
La energía solar térmica activa obtiene electricidad a partir de una serie de tecnologías que permiten la transformación del calor obtenido por la radiación solar. La radiación solar directa se concentra por diversos métodos en las centrales solares obteniéndose calor a media o alta temperatura.
El funcionamiento consiste en concentrar la luz solar mediante espejos (helióstatos), cilindros o discos parabólicos para alcanzar altas temperaturas (más de 400ºC), que se utilizan para generar vapor y activar una turbina que produce electricidad por medio de un alternador. En este proceso no se
Foto 5: Paneles
Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado a las aplicaciones eléctricas; los paneles se orientan hacia el sur para un mayor aprovechamiento de la energía solar que, una vez captada, se transforma en energía eléctrica en forma de corriente continua con conexión a un sistema de almacenamiento (baterías).
Actualmente existen dos formas de utilización de la energía fotovoltaica:
- Autoconsumo - La instalación es un elemento no conectado a la red pública y sirve para abastecer a una vivienda aislada utilizándose la producción eléctrica para el autoconsumo. El usuario accede a su propia energía de manera independiente con sus propias baterías acumuladoras para períodos de no radiación. Se pueden contemplar también en estos casos el uso de energías complementarias para garantizar el suministro energético.
- Integración en la red eléctrica - La instalación solar se conecta a la red eléctrica pública permitiendo esta conexión el intercambio de energía con la red eléctrica con la aportación de excesos a la misma y su utilización en períodos de menor producción.
Algunas ventajas de las instalaciones de energía solar fotovoltaica
La tendencia actual es a una mejora de los rendimientos de las células energéticas con una creciente disminución de los costes por lo que resulta una alternativa viable a otras fuentes energéticas.
Es previsible un aumento a nivel mundial de este tipo de energía por sus demostradas ventajas a todos los niveles. Pasamos a enumerar algunas de ellas:
Gran durabilidad, resultan prácticamente inalterables al paso del tiempo. No requieren mantenimiento. No producen contaminación atmosférica ni hacen ruido. Son limpias. No consumen combustible, se alimentan del sol. Funcionan con luz directa y difusa, por lo que siguen funcionando aunque exista nubosidad. Se pueden utilizar de forma independiente o integrada en la red eléctrica pública. El silicio, base de las células solares, se encuentra en la arena por lo que hay abundancia del mismo. Su facilidad de instalación permite su integración en zonas urbanas sobre edificios ya construidos. Sus costes tienden a disminuir y lo harán más si su producción se incrementa. Son menos antiestéticas que otras energías integrándose en los edificios de manera discreta.
3.2.4. Energía Eólica
La energía eólica es una forma indirecta de la energía solar ya que se produce como consecuencia de la energía cinética del viento y éste es efecto de las diferencias de temperatura y presión de la atmósfera, originadas por la radiación del sol.
La energía eólica se empieza a utilizar para producir electricidad durante el siglo pasado aunque siempre aplicada a instalaciones de pequeño tamaño, y principalmente orientadas al autoconsumo. La busca de alternativas al modelo energético convencional hizo, en la década de los noventa, que la energía eólica cobrara importancia por sus ventajas ambientales. Desde entonces este tipo de energía se ha desarrollado tecnológicamente demostrando su viabilidad en términos económicos y reafirmándose como energía de futuro.
Foto 6: Turbinas eólicas
La energía eólica es actualmente la energía renovable con mayor crecimiento y representa ya una gran parte de la producción eléctrica. España es uno de los mayores productores de energía eólica a nivel mundial y el estudio de las condiciones de viento en todo su territorio está permitiendo la implantación progresiva de parques eólicos conectados a la red eléctrica en la mayoría de las comunidades autónomas.
Elementos de la Instalación
La energía cinética del viento es transformada en energía eléctrica por medio de los denominados aerogeneradores o generadores eólicos. El aerogenerador es un dispositivo consistente en un sistema mecánico de rotación o rotor provisto de palas que con la energía cinética del viento mueven un generador eléctrico conectado al sistema motriz. La potencia obtenida en este proceso es directamente proporcional al cubo de la velocidad del viento, lo que conlleva que ligeras variaciones de velocidad, originen grandes variaciones de potencia.
El aerogenerador se compone de un soporte rígido y de gran altura para resistir la fuerza del viento y evitar turbulencias de su base. Sobre el soporte se localiza un sistema de rotación o rotor conformado por una serie de palas que son las que reciben la energía del viento. El rotor dispone también de sistemas de orientación y regulación para control de la posición respecto al viento y de la velocidad de rotación del mismo. El sistema de generación es el encargado de producir la energía eléctrica mediante la conexión al rotor por un sistema de transmisión.
Podemos hablar de dos modelos diferentes de aerogeneradores dependiendo de la localización del generador, aunque su esquema de funcionamiento es el mismo para los dos tipos:
- Aerogenerador de eje horizontal - El rotor se encuentra acoplado a un soporte donde se encuentra el generador estando ambos montados sobre una torre que puede ser de metal o de hormigón.
