Otras energías renovables para nuestro planeta

Vivimos en una sociedad que cada día está mas urgida de energía que se produce mediante procesos de explotación intensiva de recursos no renovables, facilitando con ello que el problema ambiental sea cada vez mas critico pues este tipo de energía como productos residuales están cada día expulsando a la atmosfera cientos de toneladas de contaminantes que agravan la situación climática mundial. Además las grandes empresas que manejan estos recursos no renovables en su gran mayoría están aliadas a grandes empresas cuyo único interés es en producir mas capital desfavoreciendo las condiciones económicas y sociales de muchos países que entran en la dependencia al no poder distribuir de manera diferente sus recursos energéticos. De ahí que cada vez se hace mas necesario la utilización y viabilización de generar otro tipo de energía mas limpio y más equitativo con las personas. Proyectos como la utilización de la energía solar, eólica, el uso de la biomasa o la geotermia hace que esto sea posible. La evolución de la tecnología para su aprovechamiento esta a punto, solo falta un real interés de la gente y una buena voluntad política de sus dirigentes. Para ello se hace necesario que desde ya se genere una conciencia que vea en este tipo de recursos una máxima prioridad. Además desde el área de tecnología se puede empezar a experimentar con este tipo de recursos no solo para la concientización de los estudiantes en este tipo de recursos energéticos sino también para que se generen nuevas ideas y se gesten proyectos para generar energía a través de estas fuentes renovables.

En anteriores entradas habíamos visto las posibilidades de la energía solar (https://myprofetecnologia.wordpress.com/2011/02/20/la-energa-solar/),  ahora nos detendremos en esas otras fuentes (eolica, biomasa, geotermia, el agua) para generar energía eléctrica.

ENERGIA EOLICA– el poder del viento

La energía eólica es un tipo de energía renovable cuya fuente es la fuerza del viento. La forma típica de aprovechar esta energía es a través de la utilización de aerogeneradores o turbinas de viento.

¿Pero como se llega del viento a la electricidad? El antecedente directo de los actuales aerogeneradores son los viejos molinos de viento, que incluso hoy en día se siguen utilizando para extraer agua o moler grano.

Un molino es una máquina posee  aspas o palas unidas a un eje común, que comienza a girar cuando el viento sopla. Este eje giratorio esta unido a distintos tipos de maquinaria, por ejemplo maquinaria para moler grano, bombear agua o producir electricidad.

Para obtener electricidad, el movimiento de las aspas o paletas acciona un generador eléctrico (un alternador o un dinamo) que convierte la energía mecánica de la rotación en energía eléctrica. La electricidad puede almacenarse en baterías o ser vertida directamente a la red. El funcionamiento es bastante simple, y lo que se va complejizando es la construcción de aerogeneradores que sean cada vez más eficientes.

Los aerogeneradores pueden ser de eje horizontal, que son los más comunes hoy en día, o también los hay de eje vertical.

Uno de los problemas más frecuentes que presentan los aerogeneradores es su gran tamaño así como las vibraciones y ruido que provocan. Por esta razón suelen ubicarse en zonas alejadas de viviendas. Sin embargo empresas y científicos de todo el mundo siguen trabajando para construir aerogeneradores más pequeños , o silenciosos que puedan ubicarse en zonas urbanas.

Pero uno  de los problemas que más preocupa en el campo de la generación de la energía eólica es la variabilidad de la fuente, es decir del viento. Los aerogeneradores, en general, están preparados para funcionar en forma óptima cuando el viento sopla dentro de un rango determinado de velocidades. Por un lado se requiere cierta velocidad mínima para mover las aspas, por el otro lado existe también un límite máximo.

Por ejemplo lo más común es que esos límites sean con vientos de velocidades de entre 3 y 24 metros por segundo. Al mínimo se lo llama velocidad de conexión, o sea lo mínimo para generar algo de electricidad, y al máximo se lo llama velocidad de corte, o sea cuando ya es contraproducente, ya que podría romper el mecanismo.

Los aerogeneradores pueden trabajar solos o en parques eólicos, sobre tierra formando las granjas eólicas (1)

Para que te puedas dar una idea de cómo funciona un aerogenerador y con él producir energía electrica haga clic sobre el siguiente enlace para que puedas observar una infografia que nos muestra su funcionamiento y cada una de sus partes.

http://www.iesmariazambrano.org/Departamentos/flash-educativos/eolica.swf

**

ENERGIA GEOTERMICA – el poder de la tierra

¿Qué es la energía geotérmica

Las plantas geotérmicas aprovechan el calor generado por la tierra. A varios kilómetros de profundidad en tierras volcánicas los geólogos han encontrado cámaras magmáticas, con roca a varios cientos de grados centígrados. Además en algunos lugares se dan otras condiciones especiales como son capas rocosas porosas y capas rocosas impermeables que atrapan agua y vapor de agua a altas temperaturas y presión y que impiden que éstos salgan a la superficie. Si se combinan estas condiciones se produce un yacimiento geotérmico.
    Una vez que se dispone de pozos de explotación se extrae el fluido geotérmico que consiste en una combinación de vapor, agua y otros materiales. Éste se conduce hacia la planta geotérmica donde debe ser tratado. Primero pasa por un separador de donde sale el vapor y la salmuera y líquidos de condensación y arrastre, que es una combinación de agua y materiales. Esta última se envía a pozos de reinyección para que no se agote el yacimiento geotérmico. El vapor continúa hacia las turbinas que con su rotación mueve un generador que produce energía eléctrica. Después de la turbina el vapor es condensado y enfriado en torres y laguna (2)

La energía geotérmica tiene varias ventajas: el flujo de producción de energía es constante a lo largo del año ya que no depende de variaciones estacionales como lluvias, caudales de ríos, etc. Es un complemento ideal para las plantas hidroeléctricas.
    El vapor producido por líquidos calientes naturales en sistemas geotérmicos es una alternativa al que se obtiene en plantas de energía por quemado de materia fósil, por fisión nuclear o por otros medios. Las perforaciones modernas en los sistemas geotérmicos alcanzan reservas de agua y de vapor, calentados por magma mucho más profundo, que se encuentran hasta los 3.000 metros bajo el nivel del mar. El vapor se purifica en la boca del pozo antes de ser transportado en tubos grandes y aislados hasta las turbinas. La energía térmica puede obtenerse también a partir de géiseres y de grietas.
    En algunas zonas de la Tierra, las rocas del subsuelo se encuentran a temperaturas elevadas. La energía almacenada en estas rocas se conoce como energía geotérmica. Para poder extraer esta energía es necesaria la presencia de yacimientos de agua cerca de estas zonas calientes. La explotación de esta fuente de energía se realiza perforando el suelo y extrayendo el agua caliente. Si su temperatura es suficientemente alta, el agua saldrá en forma de vapor y se podrá aprovechar para accionar una turbina.

Ventajas
  • Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.
  • Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón…
Inconvenientes
  1. Emisión de ácido sulfídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
  2. Emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero.
  3. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoniaco, etc.
  4. Contaminación térmica.
  5. Deterioro del paisaje.
  6. No se puede transportar. (3)

Como puedes apreciar la energía geotérmica no quema ningún combustible de origen fósil, además está disponible todo el año, para que te hagas una idea de como se puede aprovechar esta fuente de energia para producir energía electrica te invito a que veas la siguiente  infografía, haz clic en el enlace:

http://www.iesmariazambrano.org/Departamentos/flash-educativos/geotermal.swf

**

ENEGIA DE LA BIOMASA – el poder de los residuos

La biomasa incluye la madera, plantas de crecimiento rápido, algas cultivadas, restos de animales, etc. Es una fuente de energía procedente, en último lugar, del sol, y es renovable siempre que se use adecuadamente.

La biomasa puede ser usada directamente como combustible. Alrededor de la mitad de la población mundial sigue dependiendo de la biomasa como fuente principal de energía. El problema es que en muchos lugares se está quemando la madera y destruyendo los bosques a un ritmo mayor que el que se reponen, por lo que se están causando graves daños ambientales: deforestación, pérdida de biodiversidad, desertificación, degradación de las fuentes de agua, etc.

También se puede usar la biomasa para prepara combustibles líquidos, como el metanol o el etanol, que luego se usan en los motores. El principal problema de este proceso es que su rendimiento es bajo: de un 30 a un 40% de la energía contenida en el material de origen se pierde en la preparación del alcohol.

Otra posibilidad es usar la biomasa para obtener biogás. Esto se hace en depósitos en los que se van acumulando restos orgánicos, residuos de cosechas y otros materiales que pueden descomponerse, en un depósito al que se llama digestor. En ese depósito estos restos fermentan por la acción de los microorganismos y la mezcla de gases producidos se pueden almacenar o transportar para ser usados como combustible.

El uso de biomasa como combustible presenta la ventaja de que los gases producidos en la combustión tienen mucho menor proporción de compuestos de azufre, causantes de la lluvia ácida, que los procedentes de la combustión del carbono. Al ser quemados añaden CO2 al ambiente, pero este efecto se puede contrarrestar con la siembre de nuevos bosques o plantas que retiran este gas de la atmósfera.

En la actualidad se están haciendo numerosos experimentos con distintos tipos de plantas para aprovechar de la mejor forma posible esta prometedora fuente de energía. (4)

Como podrás analizar una vez leído este apartado este tipo de energía aunque renovable tiene muchas cosas a favor , pero también tiene fuertes efectos en el ambiente como la deforestación, el monocultivo que intensifica el uso del suelo en un solo producto generando problemas a largo plaza en la fertilidad de los suelos, además de verdaderos  monopolios económicos que se van formando detrás de ellos- Sin embargo parta que entiendas la manera en qué funciona te invito a que veas la siguiente infografia y te hagas una idea de la manera en qué funciona.

http://www.iesmariazambrano.org/Departamentos/flash-educativos/biomasa.swf

**

ENERGIA HIDRAULICA – el poder del agua

Aunque por su importancia requiere de una espacio para ella misma, debido a este resumen de energías renovables nos vamos a referir en forma muy resumida de ella, sin embargo su impacto es muy grande y es en estos momentos la mayor generadora de energía eléctrica en nuestro país.

La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente se transforma en energía eléctrica por medio de los generadores.

Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua y, una vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o el petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez estén en funcionamiento centran la atención en esta fuente de energía.

La primera central hidroeléctrica moderna se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad.

La energía hidroeléctrica es una de las más rentables. El costo inicial de construcción es elevado, pero sus gastos de explotación y mantenimiento son relativamente bajos. Aún así tienen unos condicionantes:

Las condiciones pluviométricas medias del año deben ser favorables

El lugar de emplazamiento está supeditado a las características y configuración del terreno por el que discurre la corriente de agua. (5)

Cómo funciona una central hidráulica?

Una centra hidráulica tiene por fin aprovechar, mediante un desnivel, la energía potencial contenida en forma de agua para convertirla en energía eléctrica utilizando unas turbinas acopladas a unos alternadores.
La gran cantidad de agua que se retiene, es mediante una presa, formando así un embalse o lago artificial del que se generará un salto de agua, para liberar eficazmente la energía potencial de la masa de agua y transformarla posteriormente en energía eléctrica, este tipo de centrales hidroeléctricas se llaman centrales con regulación.
El aprovechamiento del agua, consiste en llevar el agua de la presa por una galería de conducción con apenas desnivel, hasta un depósito llamado chimenea de expansión. De esta chimenea arranca una tubería forzada que conduce el agua hasta la sala de máquinas de la central. Posteriormente el agua es restituida al rio, utilizando un canal de descarga de agua abajo.
En la central propiamente dicha, se encuentran los equipos eléctricos formados por los grupos turbina-alternador. El agua que llega por la galería forzada es conducida hasta los álabes de la turbina, que unida por un eje al alternador hacen que el rotor de éste gire, induciendo en el estator una corriente eléctrica de alta intensidad y media tensión. Ésta mediante un transformador, pasará a ser de baja intensidad y alta tensión, apta por lo tanto para su transporte y distribución a los centros de consumo…. (6)

Haz clic en la siguiente infografia para que veas cómo funciona una central hidráulica

http://www.iesmariazambrano.org/Departamentos/flash-educativos/hidraulica.swf

***

Actividades y proyecto de clase

1- Como podrás observar ya tienes un buen esquema de cómo se pueden aprovechar estas fuentes de energía renovable para la producción de electricidad. Ahora visita los siguientes enlaces para que puedas observar una serie de proyectos caseros para que tu puedas empezar a generar tu propia energía limpia con estas fuentes, ¡te animas¡

http://www.cienciafacil.com/cocinaembudo.html

http://www.gstriatum.com/energiasolar/articulosenergia/03_estufa_solar.html

http://blog.hemmings.com/index.php/2007/04/26/almost-free-garage-heat-just-drink-a-lot-of-soda/

http://elmundodelosinventores.blogspot.com/2009/08/como-fabricar-una-estufa-solar-casera.html

http://es.scribd.com/doc/6694219/Planos-Para-Construir-Una-Cocina-Solar

http://solarcooking.org/espanol/paracuina-es.pdf

2-  Observa los siguientes videos y reúnete en grupo y experimenta con una de estas alternativas las cuales presentarás a la clase y se experimentará la manera en qué funciona.

Cocina solar

3.Si ves que te puedes arriesgar a experimentar con este tipo de fuentes renovables y generar algo de energía,

Así que en grupos de cuatro (4) estudiantes van a analizar los materiales que se te han suministrado en esta web lesson y experimentar con un artefacto sencillo, la tarea es que logres construir una cocina solar  y freír en ella un huevo. También puedes experimentar con otras alternativas como un aerogenerador, etc. Contempla l a posibilidad de tomar una serie de fotos a todo tu proyecto y presenta tus resultados en una presentación powerpoint la cual será socializada a toda la clase. Tu presentación la puedes enviar al correo electrónico asociado a este blog: myprofeciencias@gmail.com

Fuentes:

(1) http://erenovable.com/2008/12/11/cmo-funciona-un-aerogenerador-o-turbina-eolica/

(2) http://www.panoramaenergetico.com/energia_geotermica.htm

(3) http://pedroreina.net/trabalu/19981999/webitos4.htm

(4) http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/07Energ/170EnBiom.htm

(5) http://www.profesorenlinea.cl/fisica/EnergiaHidraulica.htm

(6) http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070817070109AAERSwY