El Universo De Las Energías Renovables
- 1 Edición
- Bogotá, Colombia Alfaomega 2014
Tomás Perales Benito viene simultaneando desde hace más de 30 años la docencia y la literatura. Ha escrito 25 libros dedicados a temas de divulgación tecnológica, como las energías renovables, uno al estraperlo que se produjo en el periodo histórico de la posguerra y cientos de artículos de opinión y crítica. Ha cultivado también el cuento tradicional. Cuenta con el premio de relato corto Félix Grande.
CAMBIO CLIMÁTICO: SITUACIÓN Y PERSPECTIVAS . 1 1.1 Introducción 1 1.2 Efecto invernadero 1 1.3 Reducción de la capa de ozono . 3 1.4 Desarrollo y deterioro medioambiental . 3 1.5 Protocolos 4 1.6 Lucha contra el cambio climático . 5 1.7 Dependencia por los combustibles convencionales 7 2. CAPTURA Y APROVECHAMIENTO DEL CO2 . 9 2.1 Introducción 9 2.2 Captura, transporte y almacenamiento del CO2 (CAC) . 10 2.3 Procedimientos de captura 12 2.4 Condiciones del almacenamiento 14 2.5 Aprovechamiento industrial 14 3. ENERGÍAS RENOVABLES: PROCEDIMIENTOS 15 3.1 Introducción 15 3.2 Energía primaria 16 3.3 Procedimientos 17 3.3.1 Eólico . 18 3.3.2 Fotovoltaico . 20 3.3.3 Sistema híbrido 22 3.3.4 Aspectos comunes entre fotovoltaica y eólica 23 3.3.5 Térmico 24 3.3.6 Hidráulico 29 3.3.7 Geotérmico 32 3.3.8 Chimeneas solares . 33 3.3.9 Biocarburantes. 34 3.3.10 Biomasa . 36 3.3.11 Pilas de combustible 37 3.4 Tipos de instalaciones . 38 3.5 Almacenamiento de energía 39 3.5.1 Electricidad 39 3.5.2 ACS 40 3.5.3 Depósitos de sales 40 3.6 El Código Técnico de la Edificación (CTE) . 40 3.6.1 Aportación . 40 3.6.2 Rendimiento . 40 3.6.3 Zonas climáticas 41 3.6.4 Aportación mínima 41 3.6.5 Pérdidas en las instalaciones . 43 3.6.6 Cálculo de la demanda de ACS 43 4. REPERCUSIONES ECONÓMICAS Y MEDIOAMBIENTALES 45 4.1 Introducción 45 4.2 Producción eléctrica 46 4.2.1 Primas a la generación de origen renovable . 47 4.2.2 Consumo y planes para reducirlo 48 4.3 Efectos sobre la economía . 50 4.3.1 Desarrollo tecnológico local . 50 4.3.2 Creación de empleo . 51 4.4 Efectos sobre el medio ambiente . 52 4.5 Legislación 54 5. CONDICIONES FÍSICAS DE LA LUZ Y EL VIENTO . 59 5.1 Introducción 59 5.2 Condiciones para los procedimientos fotovoltaicos y térmicos 60 5.2.1 Masa de aire 61 5.2.2 Irradiación . 62 5.2.3 Horas pico de Sol . 63 5.2.4 Mapas de irradiación . 63 5.3 Recepción solar sobre superficies inclinadas 65 5.3.1 Variaciones estacionales de la irradiación 66 5.3.2 Posición de los receptores solares . 66 5.3.3 Sombras sobre los receptores 68 5.4 Fundamentos de la energía eólica . 70 5.4.1 Tipos de vientos . 70 5.4.2 Determinación de la dirección y velocidad del viento . 72 5.4.3 Conceptos relacionados con el aprovechamiento eólico . 75 5.5 La potencia del viento . 78 5.5.1 Energía cinética . 78 5.5.2 Potencia motriz 78 5.5.3 Coeficiente de Betz . 79 5.5.4 Coeficiente de potencia 79 6. PROCEDIMIENTO FOTOVOLTAICO 81 6.1 Introducción 81 6.2 Configuraciones 81 6.2.1 Aisladas 81 6.2.2 Con conexión a red 82 6.3 Módulos fotovoltaicos . 85 6.3.1 Antecedentes 85 6.3.2 Fundamentos 86 6.3.3 Los módulos fotovoltaicos y el efecto sombra 87 6.3.4 Conexión de los módulos . 89 6.3.5 Tipos de células . 90 6.3.6 Concentración de la luz . 92 6.4 Soportes para los módulos . 97 6.5 Acumuladores . 98 6.5.1 Tipos de baterías 98 6.5.2 Características . 99 6.6 Reguladores de carga 100 6.6.1 Regulación en serie 102 6.6.2 Regulación en paralelo 102 6.6.3 Características eléctricas 103 6.7 Inversores 104 6.7.1 Clases de inversores 104 6.7.2 Tecnología . 106 6.7.3 Características . 107 6.8 Instalaciones industriales. 108 7. PROCEDIMIENTO EÓLICO . 109 7.1 Introducción 109 7.2 Evolución 110 7.3 Aerogeneradores de eje horizontal 112 7.3.1 Sistema de captación . 113 7.3.2 Transmisión mecánica . 115 7.3.3 Generación eléctrica 116 7.3.4 Sistema de orientación . 120 7.3.5 Sistema de regulación de potencia . 121 7.3.6 Sistema de refrigeración 122 7.3.7 Sistema de sustentación . 122 7.4 Aerogeneradores de eje vertical 124 7.5 Instalaciones 126 7.5.1 Aisladas 126 7.5.2 Parques eólicos en tierra . 126 7.5.3 Parques eólicos en el mar 127 7.6 Características . 128 7.7 Instalaciones industriales. 130 8. PROCEDIMIENTO TÉRMICO DE BAJA TEMPERATURA: ACS 131 8.1 Introducción 131 8.2 Circulación natural 132 8.3 Circulación forzada . 133 8.4 Circuitos hidráulicos . 133 8.5 Componentes . 134 8.5.1 Captadores solares 134 8.5.2 Intercambiador térmico . 141 8.5.3 Acumulador 141 8.6 Sistema de apoyo . 143 8.7 Centrales de control . 143 9. PROCEDIMIENTO TÉRMICO DE ALTA TEMPERATURA 145 9.1 Introducción 145 9.2 Sistemas de vapor 146 9.2.1 Cilindro-parabólico . 147 9.2.2 De torre 153 9.2.3 Almacenamiento térmico . 155 9.3 Sistema de disco 157 9.3.1 Concentradores 158 9.3.2 Motor Stirling 159 9.4 Seguidores solares . 160 9.4.1 Un eje . 160 9.4.2 Dos ejes 161 9.4.3 Información de las coordenadas 161 9.5 Sistema de chimenea . 161 9.5.1 Principio físico . 162 9.5.2 Perspectivas . 163 9.6 Instalaciones industriales. 163 10. PROCEDIMIENTO HIDRÁULICO Y MARINO . 165 10.1 Introducción 165 10.2 Tipos de instalaciones . 166 10.3 Turbinas . 167 10.3.1 Pelton . 169 10.3.2 Francis . 169 10.3.3 Kaplan 170 10.4 Control de velocidad y generación eléctrica . 170 10.5 Recursos en el mar 171 10.5.1 Mareomotriz 171 10.5.2 Mareomotérmica 173 10.5.3 Undimotriz . 174 10.6 Instalaciones industriales . 175 11. PROCEDIMIENTO GEOTÉRMICO . 177 11.1 Introducción 177 11.2 Recursos geotérmicos 178 11.3 Aprovechamiento de los recursos . 180 11.3.1 Recursos de alta temperatura 180 11.3.2 Recursos de media temperatura . 181 11.3.3 Recursos de baja temperatura . 181 11.3.4 Recursos de muy baja temperatura 182 12. HIDRÓGENO 187 12.1 Introducción 187 12.2 Un desarrollo en tres actos 188 12.3 Generación de hidrógeno 189 12.3.1 Electrolizadores . 189 12.3.2 Transporte y almacenamiento del hidrógeno 192 12.4 Pilas de combustible 192 12.4.1 Topologías . 192 12.5 Áreas de aplicación . 195 12.6 Instalaciones industriales . 195 13. BIOMASA 197 13.1 Introducción 197 13.1.1 Repercusión medioambiental . 197 13.1.2 Repercusión económica . 198 13.2 Retorno a los viejos combustibles . 198 13.3 Aprovechamiento energético . 200 13.3.1 Combustión 200 13.3.2 Gasificación . 200 13.3.3 Pirólisis 200 13.4 Instalaciones industriales . 201 14. INSTRUMENTOS DE MEDIDA, ANÁLISIS Y GESTIÓN 203 14.1 Introducción 203 14.2 Control . 203 14.3 Monitorización 204 14.4 Climatología 205 14.4.1 Pirheliómetro . 206 14.4.2 Piranómetro . 207 14.4.3 Anemómetro . 208 14.4.4 Veleta . 210 ANEXO I. GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS 211 ANEXO II. UNIDADES DE ENERGÍA 225 ANEXO III. WEBS DE INTERÉS . 229 ANEXO IV. BIBLIOGRAFÍA 231
Las energías renovables involucran a un elevado número de actores. A diferencia de los procedimientos energéticos tradicionales movidos por su propia inercia, los derivados directa o indirectamente del Sol demandan promoción social y formación en muy diferentes niveles con anterioridad a las acciones específicas: la búsqueda de emplazamientos, la instalación, la explotación y el mantenimiento.
Este libro, con título tan elevado, se ha gestado para presentar todos los procedimientos de condición renovable actuales a los interesados en conocer sus fundamentos tecnológicos, sus aplicaciones y sus repercusiones medioambientales. No invade competencias de los proyectistas e instaladores, para los que existen otros textos. En él se describen, con el nivel adecuado a quienes deben moverse sobre todo su mundo científico, técnico y social, los procedimientos fotovoltaico y eólico; los térmicos e hidráulicos en todas sus formas; el del hidrógeno, la biomasa y los biocombustibles.
Como complemento agrega diversos anexos con datos acerca de las unidades de medida y páginas web de las instituciones nacionales e internacionales en las que se puede recabar más información.