ENERXIAS RENOVABLES

Ao longo da historia, o home valeuse deste tipo de enerxía para facer tarefas de moenda ou forxa, ou para trata-lo liño antes de fialo.

É sabido por todos que os nosos ríos e regatos están cheos de pequenos muíños, a maioría en estado de ruína, estes enxeños son o reflexo do aproveitamento sostibel dos cauces dos ríos.

Hoxe a enerxía dos ríos, divídese en:

Minihidráulica: son as pequenas centrais eléctricas, que non levan consigo grandes actuacións nos cauces dos ríos.

Gran hidráulica: centrais eléctricas que teñen sempre unha gran presa que acora o leito do río.

A enerxía hidráulica é a que se obtén da caída da auga dende certa altura a un nivel inferior o que provoca o movemento de rodas hidráulicas ou turbinas. A hidroelectricidade é un recurso natural dispoñíbel nas zonas que presentan suficiente cantidade de auga. O seu desenvolvemento require a construción de pantanos, encoros, canais de derivación.

Todo isto implica unha gran inversión económica polo que non resulta competitiva en rexións onde o carbón ou o petróleo son baratos, aínda que o custe de mantemento dunha central térmica, debido ao combustíbel, sexa máis caro que o dunha central hidroeléctrica.

A potencia obtida a través dos recursos hidráulicos depende do volume de auga que flúe por unidade de tempo e da altura de caída desta. Unha central hidroeléctrica consiste nun conxunto de obras destinadas a converter a enerxía cinética e potencial da auga, en enerxía utilizábel como é a electricidade. Este transformación realízase a través da ación que a auga exerce sobre unha turbina hidráulica, que á vez lle aporta movemento rotatorio a un xerador eléctrico.

¿Cómo funciona unha central hidroeléctrica?

As centrais dependen dun grande encoro de auga contida por unha presa. O caudal de auga pódese controlar e manter case constante. A auga se transporta por uns condutos ou canalizacións, controlados con válvulas e turbinas para adecuar o fluxo de auga en relación á demanda de electricidade. A auga que entra na turbina sae polos canais de descarga. Os xeradores están situados xusto encima das turbinas e conectados con árbores verticais. O deseño das turbinas depende do caudal de auga; as turbinas Francis e Kaplan utilízanse para caudais grandes e saltos medios e baixos, e as turbinas Pelton para grandes saltos e pequenos caudais.

As turbinas hidráulicas empréganse para aproveitar a enerxía da auga en movemento. A turbina Kaplan é semellante a unha hélice dun barco. As amplas palas ou álabes da turbina son impulsadas por auga de alta presión liberada por unha comporta. A turbina Pelton é un modelo do século XIX cuxo funcionamento é máis semellante ao dun muíño de auga tradicional. A roda xira cando a auga procedente do conduto forzado peta as súas paletas ou pas.

Para a formación dun salto de auga e preciso elevar o nivel superficial desta sobre o nivel normal da corrente, atallando a auga cun encoro para producir o salto total utilizábel no mesmo encoro ou contribuír a este salto, derivando á vez as augas por un canal de derivación de menor pendente que o cauce do río. As augas do canal de derivación hai que conducilas ás turbinas e, para iso, nos saltos menores duns 12 m, a auga desemboca directamente na cámara de turbinas e, nos saltos superiores a 12 m, acaba nun ensanchamento chamado cámara de presión desde onde parte a canalización a presión que en condución forzada, leva a auga ás turbinas. A auga sae a grande presión pola tobeira e impulsa os álabes que fan xirar un eixo e o xerador, á saída das turbinas, a auga pasa a un canal de desaugue polo que desemboca novamente no río.

Vantaxes

Supón un recurso inesgotábel que depende do ciclo da auga.

Non emite gases de efecto invernadoiro nin provoca chuvia aceda.

Non hai que empregar sistemas de refrixeración ou caldeiras.

Almacena a auga para a utilizar nos regadíos.

Permite a realización de actividades de recreo.

Regula o caudal, o que evita asolagamentos.

As aves habitan nos pantanos.

Desvantaxes

Os encoros obstaculizan a algunhas especies de peixes cando remontan os ríos para desovar.

A auga embalsada non ten as mesmas condicións de salinidade, gases disolutos, temperatura, nutrientes e propiedades da que flúe polo río.

Os sedimentos se acumulan no encoro empobrecendo de nutrientes o resto do río.

A construción de pantanos esixe o traslado de aldeas enteiras. Provoca un deterioro no medio natural.

Existe o perigo implícito de rotura do dique e asolagamento das zonas veciñas.

Prodúcese un cambio na climatoloxía: aumento da humidade, nubosidade e as precipitacións.

É verdadeiramente respectuosa co medio ambiente. O impacto que poda producir é pequeno, minimizábel e en moitos casos evitábel do todo (escalas para peixes, caudal ecolóxico, soterramento de canais de derivación ou canalizacións forzadas, pantallas vexetais, repoboación arbórea, etc.).

Existen fundamentalmente dous tipos de centrais hidroeléctricas:

Centrais de auga fluinte:

son aqueles aproveitamentos que mediante unha obra de toma captan unha parte do caudal circulante polo río e condúceno cara a central para ser turbinado. Despois, este caudal é devolto ao cauce do río. Estas centrais se caracterizan por ter un salto útil constante, e un caudal turbinado moi variábel, dependendo da hidroloxía. Por tanto , neste tipo de aproveitamento, a potencia instalada está directamente relacionada co caudal que pasa polo río.

Centrais de pé de encoro:

son aquelas situadas augas abaixo dos encoros destinados a usos hidroeléctricos ou a outros fins como fornecemento de auga a poboacións ou regos, susceptíbeis de producir enerxía eléctrica, xa que non consomen volume de auga. Teñen a vantaxe de almacenar a enerxía e poder empregala nos momentos en que mais se necesite. Normalmente son as que regulan a capacidade do sistema eléctrico e coas que se logra de mellor xeito o balance consumo/produción.

Nas centrais de auga fluinte o esquema básico das mesmas acostuma contar con todos ou algúns dos seguintes elementos: un azud ou encoro de derivación, que desvía parte do caudal a través dun canal ou canalización cara unha cámara de carga; desta parte unha canalización forzada que conduce a auga ata a turbina. Esta atoparase no edificio da central xunto co xerador eléctrico e os elementos auxiliares. Por último, un canal de descarga devolve a auga ao cauce do río.

A potencia dunha central hidroeléctrica depende do caudal que poda turbinar e do salto, é dicir, da diferencia de cotas da auga á entrada e á saída da central. En función de tales parámetros (salto e caudal) escollerase o tipo de turbina mais adoitada. Para coñecer correctamente as características de determinado aproveitamento, é necesario dispor de datos de polo menos vinte anos hidrolóxicos.

Os sistemas hidroeléctricos relativamente pequenos poden fornecer a aldeas interiores. Por exemplo, unha central de 500 kW pode fornecer de electricidade a 800 persoas. A fonte de enerxía pode ser un regato, un canal ou outra forma de corrente que poida subministrar a cantidade e a presión de auga necesarias, a través da canalización de alimentación, para establecer a operación do sistema hidroeléctrico.

Unha vez que a auga dun caudal entra na canalización de alimentación, é transportada ata o rodete da turbina no outro extremo. A turbina, á súa vez, impulsa o xerador e prodúcese enerxía eléctrica. Hai tres tipos principais de turbinas:

A turbina Pelton, que se utilizan para grandes saltos de auga (mais de 100 m).

A turbina Francis, utilizadas para saltos de auga de entre 15 e 120 m.

A turbina Kaplan, que se utilizan para caudais diversos de entre 1 e 20 m.

As turbinas empregadas nas centrais minihidráulicas divídense en dous tipos:

A turbina de acción é aquela que aproveita a velocidade da auga, é dicir a súa enerxía cinética. O modelo mais habitual é a Pelton, que consta dun disco circular ou rodete que ten montados uns álabes ou culleres de dupla conca. Este tipo de turbina empregase fundamentalmente para o aproveitamento hidroeléctrico de salto elevado e pequeno caudal.
A turbina de reacción aproveita tanto a velocidade da auga como a presión que lle resta á corrente no momento de contacto.
As máis utilizadas entre as de reación son a turbina Francis e a turbina Kaplan. Estas acostuman ter catro elementos fundamentais: carcasa ou caracol, distribuidor, rodete e tubo de aspiración.

Para a produción eléctrica se utilizan unhas máquinas que se denominan aeroxeradores.

Existen dous tipos de instalacións eólicas:

- Illadas, para xerar electricidade en lugares remotos, para autoconsumo. Estas instalacións poden ir combinadas con placas solares fotovoltaicas. Normalmente son pequenas turbinas, para dar servizo a barcos, instalacións de telefonía, etc.

- Parques eólicos, que se instalan nos cumes dos montes, onde a velocidade do vento é adecuada para a rentabilización dos investimentos. Na actualidade tamén se está estudando a implantación de parques eólicos no mar "off-shore", para o que a costa da Coruña, ten unha situación privilexiada.

O desenvolvemento tecnolóxico actual, así como un maior coñecemento das condicións do vento nas distintas zonas, esta permitindo a implantación de grandes parques eólicos conectados á rede eléctrica en todas as comunidades autónomas.

En resumo a máquina eólica se divide nestes elementos:

- Torre: É capaz de resistir o empurre do vento e altura para evitar as turbulencias que produce o chan. A súa altura pode ir dende 40 a 120 metros.

- Aspas: Composto por un número de paus, en xeral tres, cuxa misión é o transformación de enerxía cinética en eléctrica.

- Sistema de orientación: Mantén o rotor cara ao vento dependendo do dispositivo usado.

- Sistema de regulación: Controla a velocidade de rotación e o par motor no eixo do rotor evitando flutuacións.

- Transmisión: a súa misión será o acoplamento entre o sistema de captación e o sistema de xeración.

- Xerador: É o encargado de producir a enerxía eléctrica. A potencia do aeroxenerador, varía en función das condicións da instalación, as potencias actuais van dende os 500 Kw, ata os 2,6 Mw.

- Sistema de orientación: Mantén o rotor cara ao vento dependendo do dispositivo usado.

- Sistema de regulación: Controla a velocidade de rotación e o par motor no eixo do rotor evitando flutuacións.

- Transmisión: a súa misión será o acoplamento entre o sistema de captación e o sistema de xeración.

- Xerador: É o encargado de producir a enerxía eléctrica. A potencia do aeroxenerador, varía en función das condicións da instalación, as potencias actuais van dende os 500 Kw, ata os 2,6 Mw.

A enerxía solar é a enerxía que, producida polas reacións de fusión nuclear que se producen no sol, chegan a nós en forma de fotóns, que se poden aproveitar para producir calor ou electricidade.

No caso da solar térmica, o aproveitamento da enerxía é para producir calor. O sistema que se emprega, é o de quentar un líquido caloportador (en xeral auga con anticonxelante) e transmitir este calor a unha fonte de auga, que se empregará como auga de consumo, ou para calefacción.

O sistema divídese en varias partes:

Captación: formado por paneis solares, poden ser planos ou debaleiro, ou do sistema "heat pipe".

Intercambiador: aquí o líquido caloportador cede o seu calor á auga. Pode ser un intercambiador de calor, ou pode facerse dentro do acumulador de auga quente, onde se usa un serpentín, para poder facer o proceso de intercambio.

Regulador: sistema de apoio que controla a produción de calor nos paneis, as temperaturas nos dous circuítos, e a temperatura de auga de consumo.

Acumulador: tanque onde se acumula a auga quente, tamén pode ser o lugar onde se fai o intercambio de calor entre os dous circuítos.

Auxiliares: composto por bombas de recirculación, electroválvulas, válvulas mesturadoras, purgadores, vaso de expansión, etc.

Sistema de apoio: aínda que non forma parte do sistema de enerxía solar, o sistema de apoio e imprescindible, cando este non pode subministrar o 100% do consumo. Este sistema pode ser calquera tipo de caldeira, a gas, fuel-oleo ou electricidade. Este tipo de sistema, pódese empregar tanto en vivendas unifamiliares ou en edificios, de feito o Código Técnico da Edificación (CTE), obriga ás novas construcións a dotarse de sistemas de apoio solar, para a produción de auga quente sanitaria.

En usos industriais, tamén é aplicable a enerxía solar, onde se precise auga quente en grandes cantidades, ou auga a gran temperatura, pódense deseñar instalacións que cumpran é perfección estes obxectivos.

-Empregando paneis fotovoltaicos, podemos transformar a radiación do sol en enerxía eléctrica. Un panel fotovoltaico está formado por células fotovoltaicas, feitas con dous tipos de silicio (P e N), e unidas por un medio neutro, ao incidir nestas células a luz do sol, provoca unhas reacións, que levan coma fin un tráfico de electróns que producen electricidade. Segundo o tipo de silicio que forman as células, os paneis divídense en monocristalinos, policristalinos e de silicio amorfo.

Non toda a enerxía recibida se transforma en electricidade, de feito nos paneis monocristalinos só se transforma o 25% da enerxía recibida. O 20% nos paneis policristalinos, e ao redor dun 12% nos de silicio amorfo.

-A enerxía producida por este sistema se pode acumular en baterías, ou vertela á rede, previa transformación, o prezo das primas están estipuladas por lei, (neste momento son o 525% do prezo do kilowatio en compra).

-Un sistema de enerxía solar fotovoltaica, conectado á rede tería as seguintes partes:

Captación: formado por paneis solares de silicio, conectados ben en serie ou ben en paralelo

Inversor: aparello que transforma a corrente continua dos paneis, en corrente alterna (a que usamos nas nosas casas)

Contador: amosa a cantidade de enerxía que lle vendemos á compañía subministradora

-Os sistemas de enerxía solar fotovoltaica illada, componse dos seguintes elementos:

Captación: formado por paneis solares de silicio, conectados ben en serie ou ben en paralelo

Baterías: acumulan a enerxía que producen os paneis

Regulador: encárgase de cargar as baterías, e de sacar o consumo que se lle solicite

Inversor: ao igual que no sistema conectado á rede, este aparello transformarí a corrente continua dos paneis, en corrente alterna. Non é un dispositivo que precisemos, se todo o consumo eléctrico o facemos en corrente continúa

-A nivel industrial, existen plantas xeradoras de electricidade por medio de paneis solares fotovoltaicos, denominadas "hortas solares". Na nosa provincia ainda non dispoñemos de ningunha instalación deste tipo.

A utilización da biomasa como fonte de enerxía acompaña ao home dende o principio dos tempos, dende que o home aprendeu a utilizar o lume para o seu beneficio, consiste no aproveitamento da materia procedente da fotosíntese vexetal, que a súa vez é desencadenante da cadea biolóxica. As plantas, que conteñen clorofila, transforman o dióxido de carbono e a auga en material orgánico de alto contido enerxético mediante a fotosíntese.

Este material pode ser posteriormente transformado en enerxía térmica, eléctrica ou biocarburantes. A biomasa pola súa orixe, divídese en animal e vexetal, sendo esta última a que máis aplicacións ten hoxe en día.

As fontes de obtención de biomasa, máis salientables, son as seguintes:

- Residuos forestais: proceden das intervencións do home sobre os montes (podas, rozas, limpezas, rareos).

- Residuos agrícolas: poden ser excedentes de palla de cereais, forraxes, residuos de podas de viñedos; ou un dos máis usados, que é o óso das olivas.

- Residuos gandeiros: principalmente son os excrementos de animais de granxa.

- Residuos industriais: son os remanentes de procesos industriais, poden ser moi diversos, dende palets de madeira e serraduras ata limpas de pescado.

- Augas residuais: nas depuradoras poden concentrarse cantidades importantes de lodos e biogas, aproveitable para outros procesos.

- Residuos sólidos Urbanos (RSU): Na provincia de A Coruña temos dous exemplos de como se aproveita este combustible, un na planta que SOGAMA ten en Cerceda, e outro na planta de RSU de Nostión, en A Coruña.

- Cultivos enerxéticos: son plantas cultivadas co obxecto de ser aproveitadas como biomasa transformable en biocombustible. Os máis utilizados son a cana de azucre, algúns cereais (avea, trigo, cebada, millo), o cardo, a remolacha de azucre, xirasol, etc..

Noutras latitudes, investigan co uso de palmeiras, ou froitos como a xoxoba.

Unha vez obtida a biomasa, a súa transformación en enerxía se pode facer de moitas maneiras, as máis comúns son as seguintes:

- Métodos termoquímicos, segundo sexa a orixe da biomasa, pódese facer por combustión, como se fai nas caldeiras de calefacción doméstica de leña, ou nas plantas de biomasa como a que existe en Allariz (Ourense).

- Gasificación/Pirólise: aplícanse temperaturas elevadas con poucas cantidades de oxíxeno, liberando no proceso monóxido e dióxido de carbono, hidróxeno e metano, tamén se pode obter como residuo do proceso, carbón vexetal.

- Métodos biolóxicos ou químicos: basúanse na aplicación de microorganismos que contribúen ao proceso de degradación da biomasa, obtendo produtos de alto contido enerxético. Os que máis se utilizan son os seguintes:

- Fermentación alcohólica: neste proceso con diferentes fases de fermentación se transforma o carbono acumulado nas plantas, en alcohol segundo o tipo de biomasa; estes procesos teñen un consumo enerxético que pode non cumprir cos parámetros renovábeis. Deste xeito se consiguen os biocarburantes tales como bioetanol ou biodiesel.

- Fermentación metónica, ou dixestión anaerobia: neste proceso, entran como parte activa, determinados microbios, que en ausencia de oxíxeno xeneran gases coma o metano e o dióxido de carbono. Este proceso úsase nas plantas de biodixestión de residuos urbáns, nas depuradoras de augas residuais, e na fermentación de residuos gandeiros.

Os combustibles que se obteñen con estes procesos teñen moitas vantaxes medio ambientais, A emisión de xofre á atmosfera coa combustión é escaso, non liberan partículas, e a produción de cinzas é reducido, e estas pódense reutilizar coma compost ou abonos.

Os biocombustibles son os combustibles que se producen a partir da biomasa e que se consideran polo tanto unha enerxía renovable. Pódense presentar en estado:

sólido (fración biodegradable dos residuos urbáns ou industriais, vexetais)

líquido (bioalcoholes, biodiésel)

gaseoso (biogás, hidróxeno)

Dentro dos biocombustibles, os biocarburantes abarcan o subgrupo caracterizado pola posibilidade da súa aplicación aos actuais motores de combustión interna (motores diésel y Otto). Normalmente preséntanse en estado líquido. Os biocarburantes proceden de materias primas vexetais, a partir de transformacións biolóxicas e físico-químicas.

Neste momento atopanse desenvoltos dous tipos:

biodiésel, obténse a partir da transesterificación de aceites vexetais (usados: frituras, graxas animais; ou de cultivos: colza ou o xirasol). Hai estudios que apuntan ao gran rendemento que teñen algúns tipos de palmeira, ou froito como o da "xoxoba", en México.

O produto obtido, é un substituto do diésel normal, aínda que de momento soe empregarse mesturado con este, en proporcións dun 50%, a partir da transesterificación de aceites vexetais e grasas animais con un alcohol lixeiro, coma metanol ou etanol.

En España no ano 2004 se produciron 13.000 toneladas de biodiésel (Fonte: eurObserver).

bioetanol, obtido fundamentalmente das sementes ricas en azúcares mediante a fermentación; neste caso as materias primas que se empregan son, a remolacha, "sorgo" dulce, millo, tamén se estudia a incorporación de cultivos enerxéticos mellorados, principalmente os lignocelulísicos coma o cardo, que conteñen azúcares simples, e así se obtén etanol por fermentación

Sen embargo, noutros cultivos coma nos cereais a enerxía se atopa almacenada coma carbohidratos máis complexos como o almidón, que ten que ser hidrolizado antes da súa fermentación a bioetanol, e que se utiliza coma aditivo nas gasolinas. Este composto suple os tradicionais combustibles fósiles e melloran o comportamento ambiental destes.

Producíronse 194.000 toneladas durante o ano 2004 en España (Fonte: eurObserver)

O biogás obténse pola descomposición da materia orgónica, principalmente nas augas residuais (as depuradoras teñen un enorme potencial), os residuos gandeiros, os residuos biodegradables industriais (coma os derivados da industria cervexeira, azucareira, etc.), en condicións anaeróbicas e por ación directa de microorganismos, a composición soe ser de metano (CH4) entre un 50 e un 75%, e dióxido de carbono (CO2) entre un 25 e 50 % ademais tamén pode conter hidróxeno e sulfuro de hidróxeno, en pequenas concentracións.

O valor calorífico do biogas, e de aproximadamente 6 Kwh/mº.

O mar é sen dúbida unha das fontes potenciais de enerxía máis grandes que existen, dende o seu aproveitamento como emprazamento de parques eólicos "off-shore" ata o aproveitamento das mareas ou das ondas, presentan un panorama de futuro, cheo de expectativas, aínda que na actualidade non exista un desenvolvemento tecnolóxico axeitado.

Históricamente na provincia de A Coruña, existen instalacións que aproveitaban este tipo de enerxía, como os muíños de Acea da Ma, en Culleredo ou o muíño das Aceñas en Narón. En ámbolos dous casos aprovéitase a subida das mareas para move-los rodicios.

Segundo o tipo de aproveitamento, a enerxía do mar divéídese en:

enerxía das mareas: basease no aproveitamento da diferencia de nivel que provocan os movementos das mareas, entre a preamar e a baixamar. Cando a marea sube, aproveitase para anegar unha área de terreo situado na cota cero das mareas embalsando esta auga, e deixandoa saír despois de que se produce a baixamar. Tanto no tempo de suba da marea, como no posterior desembalse de auga, unha turbina situada estratexicamente no lugar de paso da auga, xira co fin de producir electricidade.

A central máis grande do mundo, de este tipo, atópabase en Francia, no estuario de Rance, tiña unha potencia instalada de 240 Mw e pechou despois de varias décadas funcionando.

enerxía das ondas: este tipo de aproveitamento, ten diversas vertentes, a máis coñecida e o de columna de auga oscilante, no que o movemento das ondas, empurra unha porción de aire, que se comprime e expande por efecto destas, este ar pode mover unha turbina, que a súa vez produce electricidade.

A pranta máis grande do mundo, atopase en Wizhinja (India) con unha potencia instalada de 150 Kw.

Outro tipo de tecnoloxía usada é a que aproveita o movemento superficial das ondas, usando grandes cilindros para aproveita-la diferencia de altitude que se produce entre os picos das ondas, e así comprimir o ar, que a súa vez moverá as turbinas que xenerarón a electricidade. Hai varias instalacións deste tipo en Europa, en Escocia e Portugal, sendo esta última a mais grande delas con unha potencia de 3 Mw, na primeira fase, dun proxecto que chegará aos 24 mw (proxecto Pelamis).

Aproveitamento do gradente térmico do mar; a diferencia de temperaturas, entre a auga da superficie, e a auga das profundidades mariñas pode ter máis de 20 ºC nunha distancia inferior a 100 metros. Estes cambios tan bruscos de temperatura, prodécense e zonas tropicais, sendo moito menor, nas augas distantes do ecuador.

Este sistema basease na condensación de gases a partir da auga fría, e súa evaporación por medio da auga cálida, neste proceso, libérase enerxía.

Na actualidade existe unha planta de 1 Mw na costa de Hawai, e outro similar no Xapón.

Esta enerxía basease no aproveitamento do calor que existe nas capas internas da terra, pode ser de dous tipos, de baixa temperatura, ou de alta temperatura:

Os de baixa temperatura son de uso máis domestico, a enerxía que se recolle emprégase en calefación e en produción de auga quente sanitaria. Usan o gradente de temperaturas da pelica terrestre, que está entre 10ºC e 60ºC cada Km que se profundiza.

Os de alta temperatura aproveitan os residuos de actividade volcónica recente, existentes no subsolo, para producir vapore, para uso industrial, ou para producir electricidade.