Centrales de Biomasa

LA BIOMASA

La biomasa es el conjunto de recursos forestales, plantas terrestres y acuáticas, y de residuos y subproductos agrícolas, ganaderos, urbanos e industriales.

Esta fuente energética puede ser aprovechada mediante su combustión directa a través de su transformación en biogás, bioalcohol, etc.

Los métodos de conversión de la biomasa en combustible pueden agruparse en dos tipos: conversión bioquímica y conversión termoquímica. De la primera, se puede obtener el etanol y metano mediante la fermentación alcohólica y digestión anaerobia. De la segunda, se puede obtener gas pobre, carbón y jugos piroleñosos mediante gasificación y pirolisis.

¿Cómo es una central de biomasa?

Una central de biomasa se ocupa de obtener energía eléctrica mediante los diferentes procesos de transformación de la materia orgánica.

Básicamente el funcionamiento de una central es el siguiente:

1. La biomasa recogida se prepara

para transformarla en combustible líquido.

2. Este combustible se quema y se calienta agua.

3. Se produce vapor

a alta presión que mueve la turbina y esta a su vez mueve el generador que producirá energía eléctrica.

4. La energía eléctrica producida es transportada por el tendido eléctrica.

5. El calor producido por el vapor se transmite en forma de agua caliente.

Central de biomasa

Ventajas e inconvenientes medioambientales:

- Ventajas

1. Es renovable.

2. Es la única fuente de energía que aporta un balance de CO2 favorable, de manera que la materia orgánica es capaz de retener durante su crecimiento más CO2 del que se libera en su combustión.

3. No depende de ninguna fuerza (como en la eólica).

4. Los combustibles que se generan a partir de la biomasa tienen una gran variedad de usos (probablemente sean los únicos combustibles primarios que puedan sustituir a la gasolina para el transporte).

5. La construcción de una central y su mantenimiento generan puestos de trabajo.

6. Es una forma de crear infraestructura rural, abre nuevas oportunidades.

7. Tiene un gran potencial para rehabilitar tierras degradadas.

8. Se evita la contaminación del medio aprovechando los residuos orgánicos para la obtención de energía.

9. Ausencia de emisión de azufres e hidrocarburos altamente contaminantes (lluvia ácida).

10. Obtención de productos biodegradables.

- Inconvenientes

1. Sólo es capaz de aprovechar residuos orgánicos.

2. La construcción de una central provoca alteraciones en el medio natural.

3. Para conseguir un buen aporte energético se necesita gran cantidad de biomasa y por lo tanto ocupar grandes extensiones de tierra en el caso del cultivo energético.

4. Menor coste de producción de la energía proveniente de los combustibles fósiles.

5. Menor rendimiento de los combustibles derivados de la biomasa respecto de los combustibles fósiles

- Inconvenientes:

El potencial energético de la biomasa existente en el planeta podría bastar para cubrir la totalidad de las necesidades energéticas mundiales. No obstante, una serie de circunstancias limitan notablemente su aprovechamiento. Por ejemplo:

- Alrededor del 40% de la biomasa es acuática. Se produce fundamentalmente en los océanos y es de muy difícil recuperación.

- De la biomasa terrestre, una gran parte está muy dispersa y es imposible utilizarla de forma eficaz.

- El aprovechamiento directo y a gran escala de los recursos forestales para fines energéticos podría conducir a un agotamiento de dichos recursos y dar lugar a efectos medioambientales negativos.

- Aprovechar la parte utilizable de la biomasa existente exige aportar una notable cantidad de energía para su recolección, transporte y transformación en combustible útil, lo cual reduce considerablemente la energía neta resultante.

Por el momento, la mayor parte de la biomasa que se utiliza para fines energéticos es explotada a través de medios tradicionales, poco eficaces y productivos, y que permiten únicamente el aprovechamiento de una pequeña parte de su potencial energético.

MAPA DE LA PRODUCCION DE BIOMASA DE ANDALUCIA

Centrales geotérmicas

Energía geotérmica

Planta de energía geotérmica en las Filipinas.

La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombre mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que caben destacar el gradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego geo, "Tierra", y thermos, "calor"; literalmente "calor de la Tierra".

Tipos de fuentes geotérmicas

Esquema de las fuentes de energía geotérmicas.

Se obtiene energía geotérmica por extracción del calor interno de la Tierra. En áreas de aguas termales muy calientes a poca profundidad, se perfora por fracturas naturales de las rocas basales o dentro de rocas sedimentarios. El agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor (flashing). El método a elegir depende del que en cada caso sea económicamente rentable. Un ejemplo, en Inglaterra, fue el "Proyecto de Piedras Calientes HDR" (sigla en inglés: HDR,

Hot Dry Rocks), abandonado después de comprobar su inviabilidad económica en 1989. Los programas HDR se están desarrollando en Australia, Suiza, Alemania y Austria. Los recursos de magma (rocas fundidas) ofrecen energía geotérmica de altísima temperatura, pero con la tecnología existente no se pueden aprovechar económicamente esas fuentes.

En la mayoría de los casos la explotación debe hacerse con dos pozos (o un número par de pozos), de modo que por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve a reinyectar en el acuífero, tras haber enfriado el caudal obtenido. Las ven

tajas de este sistema son múltiples:

• Hay menos probabilidades de agotar el yacimiento térmico, puesto que el agua reinyectada contiene todavía una importante cantidad de energía térmica.
• Tampoco se agota el agua del yacimiento, puesto que la cantidad total se mantiene.
• Las posibles sales o emisiones de gases disueltos en el agua no se manifiestan al circular en circuito cerrado por las conducciones, lo que evita contaminaciones.

Ventajas e Inconvenientes

Planta geotérmica de Nesjavellir en Islandia. Esta central energética da servicio a las necesidades de agua caliente del área metropolitana del Gran Reykjavík.

Ventajas

1. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.
2. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón...

Inconvenientes

1. En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
2. En ciertos casos, emisión de CO₂, con aumento de efecto invernadero; es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.
3. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc.
4. Contaminación térmica.
5. Deterioro del paisaje.
6. No se puede transportar (como energía primaria).
7. No está disponible más que en determinados lugares.

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO

Centrales geotérmicas en España

En cuanto a España, aunque en Almería existen bastantes lugares idóneos para co

nstruir plantas geotérmicas, no se ha construído ninguna todavía. En la isla canaria de La Palma se estudia la construcción de una planta geotérmica que cubra parte de sus necesidades de electricidad, ya que en la actualidad la dependencia de la isla de los combustibles fósiles es de un 95%.

MAPA DE EUROPA CON LAS ZONAS GEOTERMICAS

Centrales atmosféricas y mareomotrices

CENTRALES ATMOSFÉRICAS

Estas centrales utilizan la energía solar de manera distinta a las centrales térmicas. En este caso, se valen de la enorme cantidad de energía que genera la máquina atmosférica terrestre bajo la acción del sol. Esta energía se manifiesta principalmente en el movimiento de masas de aire desde los centros de altas presiones a los de baja presión, y el continuo ciclo de evaporación, condensación y precipitación del agua.

Al no necesitar la quema de ningún combustible, este tipo de centrales generan muy pocos residuos, y pueden funcionar de manera indefinida, ya que no dependen de ningún recurso que se pueda agotar. No obstante, al depender de procesos atmosféricos aleatorios, su producción eléctrica es también impredecible. Por ejemplo, los años de sequía la producción hidroléctrica desciende drásticamente.

CENTRALES MAREOMOTRICES

La energía mareomotriz se debe a las fuerzas de atracción gravitatoria entre la Luna, la Tierra y el Sol. La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. Es un tipo de energía renovable limpia.

La energía mareomotriz tiene la cualidad de ser renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una proliferación notable de este tipo de energía.

Otras formas de extraer energía del mar son: las olas, la energía undimotriz; de la diferencia de temperatura entre la superficie y las aguas profundas del océano, el gradiente térmico oceánico.

Ventajas y desventajas de la energía mareomotriz

Ventajas

• Auto renovable
• No contaminante
• Silenciosa
• Bajo costo de materia prima
• No concentra población
• Disponible en cualquier clima y época del año

Desventajas

• Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero
• Localización puntual

FUNCIONAMIENTO

Cuando la marea sube, las compuertas del dique se abren y el agua ingresa en el embalse.

Al llegar el nivel del agua del embalse a su punto m

áximo se cierran las compuertas.

Durante la bajamar el nivel del mar desciende

por debajo del nivel del embalse.

Cuando la diferencia entre el nivel del embalse y del mar alcanza su máxima amplitud, se abren las compuertas dejando pasar el agua por las turbinas.

MAPA MUNDIAL DE LAS PRINCIPALES CENTRALES MAREOMOTRICES

Centrales hidroelectricas

¿Cómo funciona una central hidroeléctrica?

La clave del diseño de las centrales hidroeléctricas está en un diseño adecuado de la tubería forzada de agua, que aumentará su velocidad, y en la elección de la turbina más adecuada para que extraiga la mayor cantidad posible de energía del agua en movimiento.

Uno de los modelos más utilizados es la turbina Kaplan, con eje vertical y provista de paletas móviles, que le permiten adaptarse a las condiciones de presión del chorro de agua.

LAS CENTRALES HIDROELECTRICAS
EN ESPAÑA

Las cerca de 800 centrales hidroeléctricas tienen un rango de tamaño mucho más variado que las centrales térmicas. Las 20 centrales de más de 200 MW representan en conjunto el 50% de la potencia hidroeléctrica total instalada. En el otro extremo, existen centenares de pequeñas instalaciones con potencias menores de 20 MW.

La potencia hidroeléctrica total instalada en 2000 era de algo más de 20.000 MW. El criterio de distribución de las centrales obecede a la existencia de caídas de agua con la suficiente altura y energía. Existen, por lo tanto, densas concentraciones de centrales en las montañas del ángulo noroeste y en el Pirineo, donde empezaron a construirse desde principios del siglo XX para abastecer de energía a la industria catalana.

Otras centrales se reparten más aleatoriamente por las montañas del interior de la península, aprovechando los puntos donde existe agua y desnivel suficientes ligados a núcleos montañosos. La mayor concentración de grandes centrales se da en la caída de los ríos Duero y Tajo cuando abandonan la Meseta, ya en la frontera con Portugal. Las centrales de Villarino, Saucelle, Aldeadávila, José María de Oriol y Cedillo, suman nada menos que el 20% del total de la potencia hidráulica instalada en el país, y el 7% de la potencia eléctrica total.

El mapa representa las centrales mayores de 20 MW. Se indica el nombre de las 10 centrales mayores de 300 MW.

Evolución de la producción de electricidad en centrales hidroeléctricas
La potencia instalada ha crecido en los últimos 50 años a un ritmo muy regular. Actualmente, no está prevista la construcción de ninguna gran central hidroeléctrica. Por el contrario, crecerá paulatinamente el parque de minicentrales hidroeléctricas, aunque con limitaciones técnicas y ambientales. Potencia instalada
La producción creció a buen ritmo hasta que se alcanzó el máximo en 1979, con más de 47 TWh. A partir de esa fecha, la sucesión de años secos y la competencia de otros tipos de centrales no permitieron superar esta cifra. Las sequías de los años 80 y 90 se reflejaron en fuertes disminuciones de la producción (poco más de 20 TWh en 1989 y 1992). El ritmo general de producción, al depender de las lluvias, es muy irregular. Producción
El factor de carga es igulamente arbitrario, y con una tendencia general a la disminución. Factor de carga
El porcentaje sobre la producción total ha pasado de aproximadamente un 80% en los primeros años 50, a menos de un 20% en los últimos años. Porcentaje sobre la producción total

Centrales eólicas

¿Cómo funciona un aerogenerador? La eficiencia de conversión de la fuerza del viento en electricidad depende en gran medida del diseño de las palas de la hélice. Existen modelos muy diversos, con dos, tres y hasta seis palas. Deben soportar y aprovechar condiciones de presión del viento muy variables, por lo que su aerodinámica se diseña con tanto cuidado como la de un avión. El engranaje multiplicador transforma el giro lento de las palas del molino en un giro muy rápido que alimentará el generador. Todos estos mecanismos están colocados en una navecilla situada a gran altura sobre el suelo por medio de un soporte. MAPA DE LAS CENTRALES EÓLICAS DE ESPAÑA Evolución de la producción de electricidad en centrales eólicas La producción de electricidad mediante aerogeneradores es con mucho la modalidad de más rápido crecimiento. En diez años ha pasado de ser testimonial a representar la cuarta en importancia, tras la producción térmica convencional, térmica nuclear e hidroeléctrica. Las previsiones del Plan de Fomento de las Energías Renovables apuntan a que se colocará prácticamente a la par con la hidroelectricidad en el año 2012.