Torres solares para generar electricidad limpia

La torre o chimenea solar es el motor térmico de esta tecnología, que se utiliza para producir electricidad limpia, basándose en el fenómeno de la convección, el aire caliente es más liviano que el aire frío. Es una combinación de las tecnologías de la solar térmica, la eólica y la geotermia, pero con la ventaja respecto a ellas, que se puede utilizar en zonas desérticas de gran radiación pero que no disponen de viento.

Está formada por una planta circular acristalada, denominada "pabellón", que es atravesada por los rayos solares, que calientan el aire atrapado bajo el techo, el objetivo de esta cubierta es perder la menor cantidad de energía en el ambiente. De esta manera se genera una corriente ascendente que absorbe aire desde el exterior y lo arrastra hacia el centro de la torre. 

Este aire absorbido atraviesa unas turbinas, que transforman el calor y la presión del aire en energía mecánica, que será transformada a eléctrica en un generador.

Esta energía también puede almacenarse para garantizar el funcionamiento las 24 horas del día , mediante tuberías enterradas por cuyo interior circula un fluido caloportador, que calentará el aire por la noche . Además la superficie acristalada puede utilizarse como invernadero agrícola, ya que la temperatura bajo la misma no supera los 40ºC.

Las ventajas de este sistema son que no hay consumo de agua y que la ocupación de terreno es similar a la de cualquier otro sistema de generación eléctrica. El principal inconveniente es el bajo rendimiento (en torno al 5%), pero esto se compensa con el hecho de que su construcción es muy simple, y al ser su combustible gratuito (el sol) la energía renovable puede resultar competitiva.

La primera chimenea solar comenzó a operar en un desierto de China (en Jinshawan, Wuhai, Mongolia). La planta de energía con chimenea solar tiene un colector de 6.170 m2, la altura de la torre es de 53 m, el diámetro de la torre es de 18 m ; la cubierta del hangar de la instalación es de 251 m2. El colector - invernadero es oval.

La capacidad total prevista por este proyecto es de 27,5 MW, lo que representa un total de 2.780.000 m2 de desierto ocupado por un colector invernadero, y una inversión total de 1,38 millones de yuanes. 

Su construcción se planificó en 3 etapas y se prevé su finalización para el año 2013, para entonces su poder será ligeramente inferior (-30%) que el proyecto de empresa Española Ingeniería Campo3 en Ciudad Real, Fuente el Fresno, (27,5 MW y 40 MW) y cerca de 7 veces menos potente que las torres solares con viento artificial propuestas por la sociedad Enviromission en Buronga, Mildura Australia (200 MW) y en La Paz, Arizona, EE.UU. (2 x 200 MW).

Calefacción y refrigeración con energía geotérmica

Energía geotérmica es la energía que la Tierra almacena en forma de calor y que transmite desde sus capas internas hacia la parte más externa de la corteza terrestre. Es la menos conocida de las energías renovables y engloba el calor almacenado en rocas, suelos y aguas subterráneas, cualquiera que sea su temperatura, profundidad y procedencia.
A medida que se profundiza hacia el interior de la corteza terrestre la temperatura de la tierra se va incrementando a un ritmo de 2,5 a 3ºC cada 100 metros en la mayor parte del planeta.

Se  denomina recurso geotérmico a la porción del calor  que, desprendido desde el interior de la tierra, puede ser aprovechado por el hombre en condiciones técnicas y económicas. Se clasifican  en función de la temperatura del fluido geotermal que determinarán sus usos y aplicaciones. 

• Alta temperatura (entre 150 y 400ºC) : Producción de electricidad mediante un ciclo de potencia semejante al utilizado en las centrales termoeléctricas convencionales: equipo de producción de vapor, grupo turbo-alternador y condensador.
• Media temperatura (entre 100 y 150ºC): Pueden aprovecharse para producir electricidad en pequeñas centrales, pero necesitan un fluido intermedio, con mejor comportamiento termodinámico.
• Baja temperatura (menos de 100ºC): Exclusivamente para usos térmicos, son los yacimientos más frecuentes y se encuentran en amplias zonas sedimentarias de la corteza terrestre.
•  Muy baja temperatura (menos de 30ºC): Casi la totalidad de la corteza terrestre constituye un enorme yacimiento de recursos geotérmicos de muy baja temperatura. El subsuelo es capaz de almacenar el calor que recibe del sol, y mantener una temperatura constante a partir de 10 metros de profundidad, pudiéndose aprovechar esta característica para climatización de viviendas y edificios mediante bombas de calor geotérmicas.

El uso térmico industrial se da en grandes instalaciones que requieren un alto consumo de energía , como la producción de papel, textiles y alimenticias, siendo especialmente utilizada en la calefacción de invernaderos y en la acuicultura.
La utilización de este tipo de energía en el sector residencial y en el de servicios permite disminuir el consumo de combustibles fósiles tanto en climatización como en la producción de agua caliente, además se adapta a cualquier sistema de acondicionamiento climático actual.

La geotermia es una fuente de energía duradera, ecológica y sostenible para la producción de calor y electricidad, no depende de las condiciones climáticas, de la estación anual ni del momento del día. Desde el punto de vista energético es una alternativa de alta eficiencia frente a los sistemas convencionales de calefacción y refrigeración.

Energía Solar Fotovoltaica

Energía Solar Fotovoltaica consiste en la conversión directa de la radiación solar en electricidad, mediante un dispositivo electrónico denominado "célula solar". Este fenómeno físico es conocido como efecto fotovoltaico.

Esta energía eléctrica es producida en forma de corriente continua (CC). Se puede almacenar en baterías para disponer de su uso cuando sea preciso en instalaciones aisladas; o también, inyectarse directamente a la red eléctrica convencional.

Las células fotovoltaicas se construyen en materiales semiconductores, principalmente Germanio (Ge) y Silicio (Si). 

Célula Fotovoltaica

El sistema solar fotovoltaico se compone de un conjunto de dispositivos capaces de captar, almacenar y transformar la energía proveniente del sol en forma de energía aprovechable.

Las partes que integran el sistema son:

1. Generador solar: compuesto por un conjunto de paneles fotovoltaicos , que captan la radiación solar y la transforman en corriente continua a baja tensión.
2. Acumulador: almacena la energía producida por el generador, para disponer de ella en días nublados o fuera de las horas de sol.
3. Regulador de carga: asegura que el sistema trabaje siempre en el punto de máxima eficiencia, evitando sobrecargas o descargas excesivas al acumulador.
4. Inversor: transforma la corriente continua de 12 V o 24 V en corriente alterna de 230V.

Ventajas:

• Elevada calidad energética, con un coste energético nulo.
• Mantenimiento y riesgo de avería muy bajo.
• Instalación facilmente modulable, con lo que se puede aumentar o disminuir la potencia instalada según las necesidades.
• Energía descentralizada, en rápido desarrollo, lo que permitirá reducir el coste y aumentar el rendimiento.
• Contribuye eficazmente con la reducción de emisiones de CO2.

Funcionamiento.

Aplicaciones conectadas a red:

• Instalaciones en edificios.
• Instalaciones en suelo.

Aplicaciones aisladas de red:

• Señalización, comunicación, bombeo.
• Electrificación doméstica y servicios.

Energía Solar Térmica de Baja Temperatura

El sol es la fuente de todas las energías renovables.
Al calentar la tierra y el agua provoca las diferencias de presión que dan origen al viento, fuente de la energía eólica. Es el agente principal del ciclo del agua que convierte la evaporación de los océanos en lluvia, recurso de la energía hidráulica. Está presente en la fotosíntesis de las plantas que dan origen a la biomasa. 
Finalmente, su propia capacidad de generar energía, ya sea en forma activa o pasiva.
La energía solar activa puede ser de baja temperatura, media temperatura o alta temperatura, según la captación sea directa, de bajo índice de concentración o alto índice de concentración.

La energía solar térmica de baja temperatura es un sistema que se basa en el aprovechamiento del efecto invernadero mediante colectores solares que captan la radiación del sol y la transforman en energía térmica que es transferida a un fluído caloportador.
Componentes del sistema:
1. La energía calorífica procedente de los rayos solares llega a los captadores , calentando el fluído que circula por su interior (agua con anticongelante). 
2. La acumulación se realiza en uno o varios depósitos que almacenan el agua caliente hasta que se precisa su uso.
3. Un circuito hidráulico constituído por tuberías, bombas, válvulas, etc., que se encarga de establecer el movimiento del fluído caliente hasta el sistema de acumulación.
4. Un sistema de intercambio realiza la transferencia de la energía térmica captada desde el circuito de captadores, o circuito primario, al agua que se consume.
5. Sistema de regulación y control.
6. Equipo de energía convencional auxiliar que garantiza la continuidad del suministro en caso de escasa radiación solar.

Las aplicaciones más típicas son:

• Instalación solar térmica para la generación de agua caliente sanitaria (ACS) de pequeño consumo (viviendas) o en grandes centros de consumo (hoteles e industrias).
• Instalación solar térmica para ACS y apoyo a la calefacción por suelo radiante en vivienda unifamiliar.
• Instalación solar térmica para ACS y climatización de piscina cubierta.

El tamaño de la instalación depende de su aplicación, las necesidades energéticas y el tipo de equipos utilizados.

Contribuye eficazmente a la reducción de emisiones de CO2:

• Una vivienda unifamiliar (2 m. cuadrados de captadores) puede evitar anualmente 1,5 tn de CO2 al año, sustituyendo el consumo eléctrico.
• Un hotel con capacidad para 400 personas (480m. cuadrados de captadores) puede evitar 128 tn al año de CO2.

La energía de la Biomasa, alternativa eficiente y económica.

Biomasa: materiales de diversos orígenes y características diferentes.

La biomasa es la materia orgánica no fósil, de origen vegetal o animal, originada en un proceso biológico qué se puede utilizar como fuente de energía.

Es un recurso renovable, ya que su ciclo de regeneración es rápido y su energía proviene del sol, a través del proceso de fotosíntesis en las plantas.

Es abundante en nuestro planeta, pero se debe planificar de manera sostenible, para evitar la desertificación, la erosión del suelo y la deforestación de los ecosistemas.

Se consideran Biomasa materiales de diversos orígenes y con características muy diferentes, los más comunes son: residuos de aprovechamientos forestales y cultivos agrícolas, residuos de podas de jardines, residuos de industrias agro-forestales, cultivos con fines energéticos, combustibles líquidos derivados de productos agrícolas ( biocarburantes ) y residuos de origen animal o humano.

Fuente: Manual de Energías Renovables.IDAE. 10/2007

Ventajas de la utilización de la biomasa como combustible:

• Ciclo neutro del CO2, la combustión de biomasa no contribuye al aumento del efecto invernadero porque el carbono que se libera forma parte de la atmósfera actual (es el que absorben y liberan continuamente las plantas durante su crecimiento).
• Posibilidad de obtener Calificación energética A en la certificación de edificios.
• Ahorro en el gasto frente al gasóleo C, entre el 55% y 60%, obteniendo la misma eficiencia en la producción de calor.
• Reducción de incendios forestales y plagas de insectos.
• Aprovechamiento de residuos agrícolas evitando su quema en el terreno. Posibilidad de valorizar residuos.
• Amortización dentro del ciclo de vida del aparato.
• Precio estable y suministro asegurado. Al ser un combustible abundante en España no está sujeto a las fluctuaciones de mercado, como los combustibles fósiles importados.
• A igual potencia instalada se crean hasta 5 veces más puestos de trabajo con energías renovables que con energías convencionales.

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Usos y Aplicaciones de la Biomasa.

La aplicación más común es para la producción térmica (calefacción y agua caliente sanitaria), aunque se encuentra en desarrollo la producción de electricidad.

Se puede clasificar su uso en tres escalafones diferentes:

• Calderas y estufas individuales: aparatos de aire, que calientan una sola estancia, o de agua que pueden adaptarse a un sistema de radiadores o suelo radiante, y para la producción de agua caliente sanitaria.
• Calderas para bloques o edificios de viviendas: con un funcionamiento equiparable a las calderas de combustibles fósiles, son especialmente recomendables en edificios de nueva construcción, por sus características tanto económicas como medioambientales. Ya que según la normativa vigente se puede utilizar esta fuente de energía renovable en lugar de la Solar Térmica para la producción de agua caliente sanitaria.
• Red de calefacción centralizada conocida como “District Heating”.