miércoles, 6 de junio de 2012

Transporte de energía eléctrica

La red de transporte de energía eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo y a través de grandes distancias la energía eléctrica generada en las centrales eléctricas.
Para ello, los niveles de energía eléctrica producidos deben ser transformados, elevándose su nivel de tensión. Esto se hace considerando que para un determinado nivel de potencia a transmitir, al elevar la tensión se reduce la corriente que circulará, reduciéndose las pérdidas por Efecto Joule. Con este fin se emplazan subestaciones elevadoras en las cuales dicha transformación se efectúa empleando transformadores, o bien autotransformadores. De esta manera, una red de transmisión emplea usualmente voltajes del orden de 220 kV y superiores, denominados alta tensión, de 400 o de 500 kV.                     




Una línea de transporte de energía eléctrica o línea de alta tensión es básicamente el medio físico mediante el cual se realiza la transmisión de la energía eléctrica a grandes distancias. Está constituida tanto por el elemento conductor, usualmente cables de acero, cobre o aluminio, como por sus elementos de soporte, las torres de alta tensión. Generalmente se dice que los conductores "tienen vida propia" debido a que están sujetos a tracciones causadas por la combinación de agentes como el viento, la temperatura del conductor, la temperatura del viento, etc.


La capacidad de la línea de transmisión afecta al tamaño de estas estructuras principales. Por ejemplo, la estructura de la torre varía directamente según el voltaje requerido y la capacidad de la línea. Las torres pueden ser postes simples de madera para las líneas de transmisión pequeñas hasta 46 kilovoltios (kV). Se emplean estructuras de postes de madera en forma de H, para las líneas de 69 a 231 kV. Se utilizan estructuras de acero independientes, de circuito simple, para las líneas de 161 kV o más. Es posible tener líneas de transmisión de hasta 1.000 kV.


Centrales solares

Las centrales solares son instalaciones destinadas a aprovechar la radiación del Sol para generar energía eléctrica. Existen 2 tipos de instalaciones con las que se puede aprovechar la energía del Sol para producir electricidad:
  • En la central termosolar se consigue la generación eléctrica a partir del calentamiento de un fluido con el cual, mediante un ciclo termodinámico convencional, se consigue mover un alternador gracias al vapor generado de él.

  • En la instalación fotovoltaica la obtención de energía eléctrica se produce a través de paneles fotovoltaicos que captan la energía luminosa del Sol para transformarla en energía eléctrica. Para conseguir la transformación se emplean células fotovoltaicas fabricadas con materiales semiconductores.

 Centrales termosolares

Una central termosolar es una instalación que permite el aprovechamiento de la energía del Sol para producir electricidad utilizando un ciclo térmico parecido al de las centrales térmicas convencionales. Hay diferentes esquemas de centrales termosolares, aunque las más importantes son:
  • Centrales de torre central. Disponen de un conjunto de espejos direccionales de grandes dimensiones que concentran la radiación solar en un punto. El calor es transferido a un fluido que circula por el interior de la caldera y lo transforma en vapor, empezando así un ciclo convencional de agua-vapor.
Mas informacion sobre centrales termosolares en Endesa Educa
  • Centrales de colectores distribuidos. Utilizan los llamados colectores de concentración, que concentran la radiación solar que reciben en la superficie, lo cual permite obtener, con buenos rendimientos, temperaturas de hasta 300ºC, suficientes para producir vapor a alta temperatura, que se usa para generar electricidad o también para otros procesos industriales.
Mas informacion sobre centrales de colectores distribuidos con
 Endesa Educa 

Energía solar térmica

El aprovechamiento de la energía solar térmica consiste en usar la radiación del Sol para calentar un fluido que, en función de su temperatura, se utiliza para producir agua caliente, vapor o energía eléctrica.
Los sistemas para aprovechar la energía solar por la vía térmica se pueden dividir en tres grupos:
  • Sistemas a baja temperatura. El calentamiento del agua se produce por debajo de su punto de ebullición, es decir, 100ºC. La mayor parte de los equipos basados en esta tecnología se aplican en la producción de agua caliente sanitaria y en climatización.
  • Sistemas a media temperatura. Se utilizan en esas aplicaciones que necesitan temperaturas entre 100 y 300ºC para calefacción, proporcionando calor en procesos industriales, suministro de vapor, etc.
  • Sistemas a alta temperatura. Se utilizan en aplicaciones que necesitan temperaturas superiores a 250 o 300ºC como, por ejemplo, para producir vapor o para la generación de energía eléctrica en centrales termosolares.

    Impacto sobre el medio ambiente de las centrales solares

    Desde el punto de vista medio ambiental, la producción de electricidad a partir de este tipo de sistemas tiene grandes ventajas:
  • No genera ningún tipo de emisiones atmosféricas.
  • No produce fluentes líquidos.
  • Evita el uso de combustibles fósiles.
A pesar de esto, las grandes centrales termosolares pueden generar un gran impacto sobre el paisaje y necesitan grandes superficies para colocar los espejos direccionales.
Cabe mencionar también que una vez han terminado su vida útil, las placas fotovoltaicas dejan residuos que deben ser tratados específicamente.

 Fuente: http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/produccion-de-electricidad/xii.-las-centrales-solares

Centrales eólicas

Las centrales eólicas se basan en la utilización del viento como energía primaria para la producción de energía eléctrica. La energía eólica ha sido un recurso empleado desde tiempos remotos en diferentes partes del mundo y para diversos propósitos. 

Fuente: http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo4b.html

  • La góndola Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplcador y el generador eléctrico. El personal de servicio puede entrar en la góndola desde la torre de la turbina. A la izquierda de la góndola tenemos el rotor del aerogenerador, es decir las palas y el buje.
  • Las palas del rotor Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. En un aerogenerador moderno de 600 kW cada pala mide alrededor de 20 metros de longitud y su diseño es muy parecido al del ala de un avión.
  • El buje El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.
  • El eje de baja velocidad Conecta el buje del rotor al multiplicador. En un aerogenerador moderno de 600 kW el rotor gira muy lento, a unas 19 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.) El eje contiene conductos del sistema hidraúlico para permitir el funcionamiento de los frenos aerodinámicos.
  • El multiplicador Tiene a su izquierda el eje de baja velocidad. Permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad.
  • El eje de alta velocidad Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. Está equipado con yn freno de disco mecánico de emergencia. El freno mecánico se utiliza en caso de fallo del freno aerodinámico, o durante las labores de mantenimiento de la turbina.
  • El generador eléctrico Suele ser un generador asincrono o de inducción. En los aerogeneradores modernos la potencia máxima suele estar entre 500 y 1.500 kW.
  • El controlador electrónico Es un ordenador que contínuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier disfunción (por ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el generador), automáticamente para el aerogenerador y llama al ordenador del operario encargado de la turbina a través de un enlace telefónico mediante modem.
  • La unidad de refrigeración Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua.
  • La torre Soporta la góndola y el rotor. Generalmente es una ventaja disponer de una torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel del suelo. Una turbina moderna de 600 kW tendrá una torre de 40 a 60 metros (la altura de un edificio de 13 a 20 plantas).
    Las torres pueden ser bien torres tubulares (como la mostrada en el dibujo) o torres de celosia. Las torres tubulares son más seguras para el personal de mantenimiento de las turbinas ya que pueden usar una escalera interior para acceder a la parte superior de la turbina. La principal ventaja de las torres de celosia es que son más baratas.
  • El mecanismo de orientación Está activado por el controlador electrónico, que vigila la dirección del viento utilizando la veleta.
    El dibujo muestra la orientación de la turbina. Normalmente, la turbina sólo se orientará unos pocos grados cada vez, cuando el viento cambia de dirección.
  • El anemómetro y la veleta

    Las señales electrónicas del anemómetro son utilizadas por el controlador electrónico del aerogenerador para conectarlo cuando el viento alcanza aproximadamente 5 m/S. El ordenador parará el aerogenrador automáticamente si la velocidad del viento excede de 25 m/s, con el fin de proteger a la turbina y sus alrededores.Las señales de la veleta son utilizadas por el controlador electrónico para girar el aerogenerador en contra del viento, utilizando el mecanismo de orientación. 

martes, 5 de junio de 2012

Fuentes de energía renovables y no renovables

A los elementos de la naturaleza que pueden suministrar energía se les denomina fuentes de energía.
Así, se llaman fuentes de energía renovables aquellas a las que se puede recurrir de forma permanente porque son inagotables; por ejemplo el sol, el agua, o el viento.

Las energías no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y, por tanto, disminuyen a medida que las consumimos: por ejemplo, el petróleo, el carbón o el gas natural. A medida que las reservas son menores, es más difícil su extracción y aumenta su coste.  Las fuentes de energía no renovable proporcionan más del 93% del consumo energético en España. 

· Fuentes de energía renovables:
- Energía solar
- Energía hidráulica
- Energía Eólica
- Biomasa
- Energía mareomotriz y energía de las olas
- Energía geotérmica

Fuentes de energía no renovables:
- Carbón
- Petróleo
- Gas natural
- Uranio

Fuente: http://www.vidaecologica.info/fuentes-de-energia-renovables-y-no-renovables/

Centrales hidroeléctricas


Un sistema de captación de agua provoca un desnivel que origina una cierta energía potencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma un movimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente eléctrica.

Ventajas:
  1. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.
  2. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua.
  3. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo.
  4. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.
  5. Las obras de ingenieria necesarias para aprovechar la energía hidraúlica tienen una duración considerable.
  6. La turbina hidraúlica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos. 
Desventajas:
  1. Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos.
  2. El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento de la inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía.
  3. La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas.
  4. La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año. 

Tipo de Centrales Hidroeléctricas 




 Principales componentes de una Central Hidroeléctrica 

Fuente:  http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo3.html

Centrales térmicas

Una central termoeléctrica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. 
Algunas centrales termoeléctricas contribuyen al efecto invernadero emitiendo dióxido de carbono. 
 Diagrama de una central térmica de carbón de ciclo convencional

1. Torre de refrigeración 10. Válvula de control de gases 19. Supercalentador
2. Bomba hidráulica 11.Turbina de vapor de alta presión 20. Ventilador de tiro forzado
3. Línea de transmisióntrifásica 12. Desgasificador 21. Recalentador
4. Transformador (trifásico) 13. Calentador 22. Toma de aire de combustión
5. Generador eléctricotrifásico) ( 14. Cinta transportadora de carbón 23. Economizador
6. Turbina de vapor de baja presión 15. Tolva de carbón 24. Precalentador de aire
7. Bomba de condensación 16. Pulverizador de carbón 25. Precipitador electrostático
8. Condensador de superficie 17. Tambor de vapor 26. Ventilador de tiro inducido
9. Turbina de media presión 18. Tolva de cenizas 27. Chimenea de emisiones