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Ingenieria energía renovables

Las energías renovables han constituido una parte importante de la energía utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la hidráulica.

Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.  


Energía solar térmica

El aprovechamiento térmico de la energía procedente del Sol presenta infinidad de variantes. Se puede decir que se encuentra en la propia naturaleza de la vida en la Tierra, de todas sus especies animales y vegetales.

En relación con la actividad humana, y en concreto con la edificación, una de las características básicas de la denominada arquitectura bioclimática es precisamente el aprovechamiento óptimo de la energía térmica del sol. Una edificación acorde con el entorno y la climatología es también en la base de la arquitectura tradicional.

Lo que se conoce comúnmente como energía solar térmica, es el aprovechamiento activo y controlado del calor generado a partir de la radiación solar.

Se trata de recoger la energía del sol a través de paneles solares y convertirla en calor el cual puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades.

Este tipo de aplicaciones, se diferencian en

  • Instalaciones solares térmicas a baja temperatura, utilizada para ACS, climatización para piscinas cubiertas y al aire libre, apoyo a la calefacción y climatización solar.
  • Instalaciones solares térmicas a media y alta temperatura, utilizada para centrales solares termoeléctricas.

Energía solar fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica es una de las diversas opciones de generación eléctrica existentes actualmente en el mundo.

Se denomina energía solar fotovoltaica a la energía eléctrica generada directamente en un dispositivo llamado célula solar, a partir de la radiación solar que incide sobre él.

Al hablar de la energía solar fotovoltaica habitualmente sólo se incide en el hecho de ser una energía limpia que utiliza un recurso inagotable. En ocasiones también se destaca el crecimiento que se está produciendo en los últimos años, con la inauguración frecuente de nuevas plantas. Hasta que una instalación fotovoltaica inyecta la electricidad a la red, bien para evacuación y consumo propio, ha habido un desarrollo tecnológico importante.

Las ventajas de la energía solar fotovoltáica son:

  • Emplea un recurso energético inagotable.
  • La generación de energía no es contaminante.
  • La generación de energía es próxima al punto de consumo, con la reducción de pérdidas y coste en la distribución.
  • Es modular, permite un amplio rango de potencias, apta para una gran variedad de aplicaciones y lugares.

Biomasa

La formación de biomasa a partir de la energía solar se lleva a cabo por el proceso denominado fotosíntesis vegetal que a su vez es desencadenante de la cadena biológica. Mediante la fotosíntesis las plantas que contienen clorofila, transforman el dióxido de carbono y el agua de productos minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con alto contenido energético y a su vez sirven de alimento a otros seres vivos. La biomasa mediante estos procesos almacena a corto plazo la energía solar en forma de carbono. La energía almacenada en el proceso fotosintético puede ser posteriormente transformada en energía térmica, eléctrica o carburantes de origen vegetal, liberando de nuevo el dióxido de carbono almacenado.

La biomasa primaria es la más utilizada, siendo ésta la formada en la naturaleza. Se incluyen los residuos agrícolas, residuos forestales y residuos de industrias agroalimentarias.

Las ventajas son varias, pero las más importantes son:

  • Continuidad del sector agrícola.
  • Ahorro económico en determinadas industrias.
  • Reducción de gases efecto invernadero.
  • Reducción de masas de zonas forestales con riesgo de incendio.
  • Protección del suelo con cultivos energéticos, que evitan el deterior debido al viento y a la escorrentía del agua.

Energía eólica

La energía eólica es la energía obtenida de la fuerza del viento, mediante la utilización de la energía cinética generada por las corrientes de aire. Se obtiene a través de unas turbinas que convierten la energía cinética del viento en electricidad por medio de aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, a través de una serie engranajes a un generador eléctrico.

La energía eólica supone una evidente contribución al autoabastecimiento energético. A pesar de que las ventajas medioambientales de la energía eólica son incuestionables, y de que existe un amplio consenso en nuestra sociedad sobre el alto grado de compatibilidad entre las instalaciones eólicas y el respeto por el medio ambiente, son muchos los que consideran que la instalación concreta de un parque eólico puede producir impactos ambientales negativos, que dependerán del emplazamiento elegido. Aunque muchas de ellas se encuentran en emplazamientos reservados.

Hay quienes consideran que la eólica no supone una alternativa a las fuentes de energía actuales, ya que no genera energía constantemente por falta o exceso de viento. Es el principal inconvenientes. 

Geotermia de muy baja entalpía

El calor del terreno es una fuente virtual inagotable de energía limpia que es considerada renovable, y su uso produce un impacto ambiental nulo, o prácticamente despreciable. 

Cuando la instalación trabaja en modo calefacción o produciendo ACS, la bomba de calor extrae energía del terreno “enfriándolo” lentamente a lo largo de la temporada fría. Cuando lo que se demanda es  frío, la máquina evacua el calor sobrante del edificio, primero para producir ACS, y una vez cubierta esa necesidad, envía ese calor al terreno. 

El intercambio de calor con el terreno se realiza mediante pozos de gran  profundidad  en  los  que  se  introducen  sendas  tuberías  por  las  que circula el fluido de intercambio.

La superficie terrestre se comporta como un inmenso panel solar que almacena una parte de la energía proveniente del Sol durante las horas de insolación. Esta energía se emite mediante radiación llegando para cada latitud a una temperatura de equilibro, que en el subsuelo es prácticamente constante durante todo el  año a causa de su gran inercia térmica. 

Podemos considerar  el  subsuelo,  a pequeñas profundidades, como una fuente de calor (energía), totalmente renovable e inacabable. La aplicación geotérmica consiste en utilizar la energía calorífica contenida en la superficie terrestre, usualmente a profundidades de entre 100 m. y 150 m., mediante perforaciones, o bien a menos profundidad utilizando intercambiadores verticales u horizontales. El intercambio térmico obtenido se aprovecha por una bomba de calor geotérmica para transferir la energía del subsuelo a la aplicación objeto de estudio, pudiéndose obtener temperaturas de hasta 60 °C. 

Las bombas de calor pueden ser reversibles, por lo que en verano pueden absorber el calor del  interior de la vivienda y entregarlo al  subsuelo,  suponiendo una solución integral cuando se quiere obtener calefacción y refrigeración, además de agua caliente sanitaria. 

La eficiencia energética de este sistema de climatización o relación entre la energía consumida y la energía entregada utilizando como fuente de calor el subsuelo es altamente favorable, siendo como mínimo del 400% calentando y del 500% enfriando (es decir quela energía entregada puede legar a ser 5 veces la energía consumida). Cuando calienta, sólo existe una aportación de energía eléctrica del 25%  del total de la energía requerida. Cuando enfría, el rendimiento es mayor del doble del que tendría una bomba de calor tradicional (aire- agua) intercambiando con el airea 40°C, por lo que en este caso existe un ahorro energético de más del 50% respecto a un climatizador convencional. 

Esta característica es prácticamente independiente de las condiciones meteorológicas ya que la temperatura de la fuente de intercambio (subsuelo) permanece constante. Esto es posible ya que no se trata de“ generar” calor, sino de transferirlo del subsuelo al espacio a climatizar. Al no existir combustión, nos encontramos delante de un sistema que no tiene emisiones de CO2, y por tanto por sí mismo no es contaminante.

 

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