Energías Renovables

Energías Renovables “Solar, Eólica e Hidráulica” Aracely Zamora Enriquez A01235198 Alejandra Nicole Mares A01139297 Patricio Ruiz Guerrero A01235119

Energía Solar “Solar and Energy Storage Combine for One Power Energy Solution” (IEEE Spectrum)

Efecto Fotovoltaico

Captadores térmicos 60 0 72 celdas solares Energía luminosa a Energía Eléctrica

Entre mayor cantidad de fotones absorba el semiconductor, mayor su eficiencia.

Consideraciones para obtener el mejor rendimiento solar Ubicación de paneles, sistemas de control y baterías Orientación Ángulo de inclinación

Corriente Eléctrica

Distribuidor de carga: Manda a los tomacorrientes y luminarias

Consumo eléctrico y cantidad de paneles

Días Nublados

Noches

Los paneles solares no funcionan en lugares fríos y nublados Los módulos solares funcionan apagado la luz ULTRAVIOLETA que se encuentra en luz del sol. Cuando está nublado, parte de esto será refractado. Sin embargo, la mayor parte del tiempo, lo rayos penetran las nubes para generar la electricidad. Los países que generan más electricidad a partir de la energía solar a menudo no son mucho más soleados que el Reino Unido. Los países con horas soleadas generan mucha electricidad solar, sin embargo, los paneles se vuelven menos eficientes a temperaturas más altas.

sitiosolar.com

Ventajas ● ● ● ● ● ●

Función: Termosolar, calentar fluidos o espacios. Función: Termodinámica, combinando la termosolar y fotovoltaica Reutilización de paneles (Hasta el 95% puede ser reciclado) Costo de recuperación (Tarifa = Energía enviada a la red - Energía utilizada) Plus por el uso de energías alternas Mantenimiento sencillo: Limpieza y revisión de controles ($900 - $1200 en 1 hora y media cada 6 meses o hasta por año) ❖ Instalación : Plantas grandes (Granjas)

Desventajas ● Es necesaria una fuerte inversión inicial: La instalación de paneles solares

supone una gran inversión inicial. Aunque el período de vida de las instalaciones se estima en 25 años. ● En el caso de utilización de la energía solar fotovoltaica, el precio del kWh

generado es más alto que mediante otras tecnologías. ● La energía producida varía a lo largo de las estaciones: La generación de energía solar depende principalmente de la temperatura ambiente y de la

radiación solar incidente. A menos horas de luz menos energía se genera, por lo que la producción de energía es mucho menor en invierno que en verano. ● Los paneles se fabrican con materiales que deben tratarse como residuos

peligrosos al final de su vida útil (silicio, plomo, etc)

Fotorresistencias Misma funcionalidad de una celda solar. Hechas de un semiconductor de alta resistencia. (Cloruro De Cadmio CdS).

Si la luz que incide en la resistencia es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar a la banda de conducción. El electrón libre y su hueco asociado conducen electricidad y por ende disminuye la resistencia.

Ejemplo

Energía Eólica La energía eólica es la segunda energía renovable más utilizada en el mundo, por debajo de la hidráulica. Los primeros molinos de viento datan del siglo VII y se localizaron en Sistán, en la actual Afganistán (antigua Persia). Aquellos molinos, de eje vertical y con seis u ocho velas de tela, se usaban para moler grano o para bombear agua.

El siguiente paso en la historia de la energía eólica llegó en 1802, Lord Kelvin tuvo la idea de acoplar un generador eléctrico a una máquina que aprovechara el viento. Fue el antecedente del aerogenerador. El inventor Charles F. Brush creó en 1888 la primera turbina eólica para generar electricidad. Dos años después, Dinamarca inició un programa para investigar esta energía y apenas dos años después Poul la Cour puso en marcha la primera máquina diseñada específicamente para generar electricidad a partir de la energía eólica.

La energía eólica es la forma de energía renovable que se obtiene al explotar la fuerza del viento. En concreto es la capacidad de un sistema para transformar la fuerza que tiene el viento en electricidad. Esta energía se explota a través de un equipo llamado aerogeneradores, el cual está inspirado en los molinos de viento.

Función del viento El viento es originado por el desigual calentamiento de la superficie de nuestro planeta, originando movimientos convectivos de la masa atmosférica. Al estar cerca del suelo la velocidad del viento es baja y no se aprovechan las corrientes de aire de mayor altura, por lo general se encuentran a una altura de 25 a 100 metros. Los aerogeneradores empiezan a funcionar cuando el viento alcanza una velocidad de 3 a 4 metros por segundo, y llega a la máxima producción de electricidad con un viento de unos 13 a 14 metros por segundo. Si el viento es muy fuerte, por ejemplo de 25 metros por segundo como velocidad media durante 10 minutos, los aerogeneradores se paran por cuestiones de seguridad.

AEROGENERADOR Cada aerogenerador lleva una veleta sobre la torre que le indica la dirección del viento, y automáticamente las palas también giran sobre su eje para ofrecer la máxima resistencia.

La fuerza del viento es decir la energía cinética obtenida en el movimiento de las corrientes de aire hace girar las palas.

Las palas están diseñadas para captar al máximo su energía, pueden llegar a medir más de 60 m de longitud cada una. Las torres suelen tener forma de tubo y están hechas de acero, generalmente pintado de gris. Algunas son de hormigón. Las palas están hechas de fibra de vidrio con un corazón de madera. Son de color gris claro porque es lo que menos se ve en la mayoría de condiciones de luz. El acabado es mate, para reducir los reflejos. Cada pala tiene un peso de 33 toneladas, la razón por la cual solo son 3, es por razones de peso y costo del diseño.

Por eso pueden llegar a generar energía con movimientos muy suaves desde unos 11 kilómetros por hora y con vientos muy fuertes por arriba de los 90 km por hora durante las minutos, palas se ponen en bandera y el aerogenerador se detiene por motivos de seguridad. Antecedente: Se incendiaban

Las palas están unidas a el aerogenerador por medio de un buje, que a su vez está acoplado al eje lento. El eje lento se llama así porque gira a la misma velocidad de las palas (Entre 7 y 12 vueltas por minuto).

Para producir electricidad es necesario aumentar la velocidad a la que gira el eje lento, esa es la misión de la multiplicadora, que transforma dicha velocidad a más de 100 veces al eje rápido. El eje rápido que gira a más de 1500 vueltas por minuto está unido a un generador, el generador aprovecha la energía cinética del eje rápido para transformarla en electricidad.

La electricidad generada en el generador como corriente continua, es conducida por el interior de de la torre hasta su base, allí un convertidor la transforma a energía alterna qué es la que utilizamos normalmente y un transformador eleva la tensión para poder transportarla al interior del parque.

Desde cada aerogenerador la corriente alterna es conducida por cables soterrados hasta la estación, En ella se eleva nuevamente la tensión para poder incorporarla a la red eléctrica y transportarla hasta los puntos de consumo.

Un aerogenerador dura entre 20 y 25 años. Durante este tiempo, como pasa con los coches, algunos de sus componentes tienen que ser sustituidos. La máxima energía que una turbina puede obtener teóricamente del viento que lo empuja es del 60%. En el curso de un año, genera aproximadamente el 30% del máximo teórico.

Parque eólico marino Supone un mejor recurso eólico: el régimen de viento existente en el mar es más laminar que el de tierra y con una velocidad más constante, ello implica un mejor aprovechamiento del recurso eólico y una mayor vida útil del generador. Además, el medio marino presente menores obstáculos que el terrestre, por lo que su factor de cortadura es bajo, posibilitando menores alturas de buje. Pero el costo de instalación es básicamente el doble.

Paises con mayor produccion de energia eolica. China, Estados Unidos,

Alemania, India y España son los primeros productores mundiales. China, con una capacidad instalada de más de 75 GW. En California, Estados Unidos, se encuentra el mayor parque eólico terrestre del mundo, mientras que el London Array de Reino Unido,está situado mayor parque eólico marino del mundo.

Parque Eólico en Coahuila Este parque arrancó operaciones desde el 1 de abril del 2017 y proveerá de energía a la Planta de Zinc de Peñoles, producción que equivale a la demanda de energía que tiene una ciudad como Torreón. Cada generador tiene una altura de 137 metros, con una torre de 80 metros de altura y aspas 57 metros de longitud. Recientemente se dio a conocer que Eólica de Coahuila inició operaciones el 1 de abril y será el parque eólico con mayor capacidad instalada en México con 200 megawatts y 95 megawatts disponibles. ● ●

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Potencia nominal por aerogenerador de 2.1 MW El proyecto se compone de 95 aerogeneradores y un total de 199.5 MW de potencia total a instalar. El viento medio a 80 m de altura es de 7.9 m/s

Ventajas y Desventajas Ventajas:

Desventajas:

Medioambiente: el aire es un recurso inagotable y la energía que produce es limpia y no contamina. Evita la emisión de miles de toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera, por lo que es un elemento de suma importancia para ponerle freno al cambio climático.

Producción: Debido a la baja densidad del viento, producir cantidades elevadas de electricidad a través de los molinos eólicos requiere espacios de mucha extensión. Además es muy difícil hacer coincidir los periodos de máxima demanda con los de alta generación, que suelen ser nocturnos, cuando los vientos son mas fuertes.

Economía: La producción de esta energía implica la generación de más puestos de trabajo que la convencional e incrementa la creación de trabajadores indirectos. Además por algo conocido como la transferencia de rentas se incrementa el PIB.

Otras desventajas: Los efectos estéticos que provoca la construcción de una planta eólica en el campo, los sonidos que emiten los generadores, las interferencias electromagnéticas producidas por las antenas. Las aves de la zona también corren riesgo de mortalidad por los impactos con las palas de los generadores, aunque se pinten en colores muy llamativos. La necesidad de grandes extensiones para su construcción, debido al gran tamaño de los molinos.

Otras ventajas: Se trata de una energía de carácter local. Se ahorra en la adquisición de combustible.

Sistema híbrido eólico-fotovoltaico Regulador de Carga

Baterías

Energía Hidráulica La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura para producir energía eléctrica. ● Central pie de presa ● Central de fluyente ● Central de bombeo

Central de pie de presa El agua que transportan los ríos es almacenada en un embalse y es liberada cuando se necesita producir energía. El agua desembalsada cae con fuerza, aprovechando la diferencia de altura sobre una turbina hidráulica y la hace girar siempre a la misma velocidad pero con mayor fuerza cuanta más agua pasa. La energía cinética derivada de la rotación constante de la turbina es transformada en energía eléctrica en los generadores eléctricos de la sala de máquinas. Después se eleva la tensión de la electricidad producida para que pueda incorporarse la red y transportarse con menores pérdidas hasta los puntos de distribución dónde se vuelve a bajar la tensión para los puntos de consumo. El agua utilizada en el proceso retoma el curso natural de río aguas abajo, tras pasar la central.

Central fluyente Aprovecha el desnivel natural del río para el salto y tienen un pequeño remanso para derivar el agua por un canal hasta la central.

Central de bombeo Consumen energía para subir el agua hasta un embalse superior en horas de baja demanda para liberarla cuando el consumo eléctrico es elevado.

La energía hidroeléctrica es la fuente de energía renovable más utilizada del mundo, con una capacidad instalada mundial superior a los 1.000 GW, lo que representa más del 16% de la producción neta de electricidad en el mundo y más del 65% de la capacidad de generación de energía mundial a partir de fuentes renovables.

China tiene actualmente la capacidad de generación hidroeléctrica más grande del mundo, contando con la mayor central hidroeléctrica del planeta, la presa de las Tres Gargantas (50%). Además Brasil, Estados Unidos, Canadá y Rusia también cuentan con algunas de las mayores centrales hidroeléctricas del mundo.

Energía hidráulica en el mundo

Ventajas ● Debido al ciclo del agua su disponibilidad es inagotable. ● Es una energía totalmente limpia, no emite gases, no produce emisiones tóxicas, y no causa ningún tipo de lluvia ácida. ● Es una energía barata, los costes de operación son muy bajos, existen mejoras tecnológicas constantemente que ayudan a explotar de manera más eficiente los recursos. ● Permite el almacenamiento de agua para abastecer fácilmente a actividades recreativas o sistemas de riego. ● Se pueden regular los controles de flujo en caso e que haya riesgo de una inundación.

Desventajas ● La construcción de las plantas requiere una gran inversión, por otra parte, los sitios donde se pueden construir centrales en condiciones económicas son muy limitadas. ● Las presas se convierten en obstáculos para las especies como el salmón, por otra parte, las represas afectan al lecho de los ríos, causando erosión y afectar el ecosistema del lugar. ● Las presas tienden a estar lejos de las grandes poblaciones, entonces es necesario transportar la electricidad producida a través de redes costosas.

Ejemplo

Ejemplo Un motor de corriente directa nos puede funcionar como generador eléctrico. Cómo la corriente generada por el campo eléctrico del motor es muy pequeña, se utilizarán dos toroides que generarán una inductancia sobre el LED,

Estos toroides permitirán conducir el transistor de la corriente aumentada a la otra terminal del motor y el pin negativo del LED, encendiendolo.

Conclusión

Fuentes ● ● ● ● ● ● ● ●

http://galt.mx/ Fundación Carlos Slim https://twenergy.com https://cleantechnica.com/ https://elperiodicodelaenergia.com http://www.ergosolar.mx http://www.dforcesolar.com http://eoliccat.net