resumen vol iii

8/3/2019 Resumen Vol III

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VOL III: Energas renovables minoritarias

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NDICE

TEMA 1: ENERGA GEOTERMICA---------------------------------------------------------7

3.- Concepto ------------------------------------------------------------------------------------------------------------7

4.- El interior de la tierra --------------------------------------------------------------------------------------------7

6.- Definicin y clasificacin de yacimientos ---------------------------------------------------------------------8

7.- Potencial geotrmico-------------------------------------------------------------------------------------------- 107.1. Anlisis de emplazamientos------------------------------------------------------------------------------------107.2. Evaluacin --------------------------------------------------------------------------------------------------------11

7.2.1. Tcnicas geolgicas ---------------------------------------------------------------------------------------117.2.2. Tcnicas geoqumicas-------------------------------------------------------------------------------------117.2.3. Geotermometra qumica ---------------------------------------------------------------------------------11

7.2.4. Tcnicas geofsicas ----------------------------------------------------------------------------------------117.3. Exploracin -------------------------------------------------------------------------------------------------------127.4 Explotacin --------------------------------------------------------------------------------------------------------12

8.- Aplicaciones ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 138.1.- Generacin de electricidad ------------------------------------------------------------------------------------13

8.1.1.- Centrales de vapor seco----------------------------------------------------------------------------------138.1.2.- Centrales de flash simple --------------------------------------------------------------------------------138.1.3.- Centrales de flash doble ---------------------------------------------------------------------------------148.1.4.- Centrales de ciclo binario -------------------------------------------------------------------------------148.1.5.- Centrales de ciclo hibrido -------------------------------------------------------------------------------15

8.2.- Generacin de energa trmica -------------------------------------------------------------------------------158.2.1.- Sector industrial-------------------------------------------------------------------------------------------15

8.2.2. Sector residencial y servicios ----------------------------------------------------------------------------168.2.2.1. Agua caliente sanitaria ------------------------------------------------------------------------------168.2.2.2. Calefaccin -------------------------------------------------------------------------------------------168.2.2.3. District Heating --------------------------------------------------------------------------------------168.2.2.4. Bomba de calor geotrmica (GHP: geothermal heat pump) ----------------------------------17

9.- Instalaciones------------------------------------------------------------------------------------------------------ 17

10.- Evaluacin del uso de la geotermia------------------------------------------------------------------------- 1810.1. La energa geotrmica en el mundo -------------------------------------------------------------------------18

10.1.1. Situacin actual-------------------------------------------------------------------------------------------1810.1.2. Situacin futura-------------------------------------------------------------------------------------------18

10.2. La energa geotrmica en Europa----------------------------------------------------------------------------19

10.2.1. Inicios ------------------------------------------------------------------------------------------------------1910.2.1.1. Libro Blanco de las Energas Renovables------------------------------------------------------1910.2.1.2. Libro Verde de las Energas Renovables-------------------------------------------------------20

10.2.2. Situacin actual-------------------------------------------------------------------------------------------2010.2.3. Situacin futura-------------------------------------------------------------------------------------------20

10.3. La energa geotrmica en Espaa----------------------------------------------------------------------------2110.3.1. Presente ----------------------------------------------------------------------------------------------------21

10.3.1.1. Plan de Fomento de las Energas Renovables 2000-2010 -----------------------------------2110.3.1.2. Plan de Energas Renovables 2005-2010-------------------------------------------------------21

10.3.2. Futuro ------------------------------------------------------------------------------------------------------21

11.- Impacto ambiental--------------------------------------------------------------------------------------------- 21

TEMA 2: ENERGA MARINA ---------------------------------------------------------------23


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3.- Concepto y clasificacin---------------------------------------------------------------------------------------- 23

4.- Energa undimotriz, oleomotriz, maremotriz o de las olas. --------------------------------------------- 244.1. Concepto ----------------------------------------------------------------------------------------------------------244.3. Ventajas e inconvenientes--------------------------------------------------------------------------------------244.4. Registros ----------------------------------------------------------------------------------------------------------25

4.5. Parmetros a considerar-----------------------------------------------------------------------------------------254.6. Clasificacin de los dispositivos ------------------------------------------------------------------------------264.7. Energa de las olas -----------------------------------------------------------------------------------------------27

4.7.1. Frmula general--------------------------------------------------------------------------------------------274.7.2. Para sistemas colectores de olas-------------------------------------------------------------------------284.7.3. Dispositivos flotantes -------------------------------------------------------------------------------------28

4.8. Tecnologas y patentes------------------------------------------------------------------------------------------284.8.1. Columna de agua oscilante (OWC: Oscillating Water Column)-----------------------------------284.8.2. Convertidor KVAERNER--------------------------------------------------------------------------------284.8.3. Canal cnico (TAPCHAN: Tapered channel) --------------------------------------------------------294.8.4. Sistema pendular (PENDULOR) -----------------------------------------------------------------------294.8.5. OSPREY (Ocean Swell Powered Renewable Energy) ----------------------------------------------294.8.6. Pato SALTER ----------------------------------------------------------------------------------------------29

4.8.7. SEAREV ----------------------------------------------------------------------------------------------------294.8.8. PELAMIS ---------------------------------------------------------------------------------------------------304.8.9. MIGHT WHALE ------------------------------------------------------------------------------------------304.8.10. Balsa de COCKERELL ---------------------------------------------------------------------------------304.8.11. WAVE PLANE-------------------------------------------------------------------------------------------304.8.12. WAVE DRAGON ---------------------------------------------------------------------------------------304.8.13. Plataforma flotante en forma de cua (FWPV: Floating Wave-----------------------------------30Power Vessel) ------------------------------------------------------------------------------------------------------304.8.14. Bomba flotante McCabe --------------------------------------------------------------------------------314.8.15. AQUABOY -----------------------------------------------------------------------------------------------314.8.16. POWERBOY (OPT: Ocean Power Technologies) -------------------------------------------------314.8.17. BRISTOL--------------------------------------------------------------------------------------------------314.8.18. Arqumedes (AWS: Archimedes Wave Swing)-----------------------------------------------------31

4.8.19. Bomba de manguera sueca -----------------------------------------------------------------------------324.8.20. Bomba flotante sueca ------------------------------------------------------------------------------------324.8.21. Rectificador RUSSEL -----------------------------------------------------------------------------------324.8.22. OYSTER---------------------------------------------------------------------------------------------------32

4.9. Proyectos ----------------------------------------------------------------------------------------------------------324.10. Tecnologa en Espaa -----------------------------------------------------------------------------------------32

4.10.1. Proyecto OCEANTEC (PSE-MAR) ------------------------------------------------------------------324.10.2. Tecnologas y patentes espaolas----------------------------------------------------------------------33

4.10.2.1. PIPO SYSTEMS -----------------------------------------------------------------------------------334.10.2.2. HIDROFLOT ---------------------------------------------------------------------------------------334.10.2.3. CEFLOT---------------------------------------------------------------------------------------------334.10.2.4. BOYA ARLAS INVEST -------------------------------------------------------------------------34

4.10.3. Proyectos en Espaa -------------------------------------------------------------------------------------34

4.11. Evaluacin del uso y potencial de la energa undimotriz ------------------------------------------------344.11.1. Generalidades---------------------------------------------------------------------------------------------344.11.2. La situacin en el mundo -------------------------------------------------------------------------------344.11.3. La situacin en Europa ----------------------------------------------------------------------------------344.11.4. La situacin en Espaa ----------------------------------------------------------------------------------35

5.- Energa mareomotriz o de las mareas----------------------------------------------------------------------- 355.1. Concepto ----------------------------------------------------------------------------------------------------------355.3. Ventajas e inconvenientes--------------------------------------------------------------------------------------355.4. Clasificacin de las mareas ------------------------------------------------------------------------------------365.5. Energa de las mareas -------------------------------------------------------------------------------------------365.6. Aprovechamiento de las mareas-------------------------------------------------------------------------------37

5.6.1. Ciclo de simple efecto ------------------------------------------------------------------------------------375.6.2. Ciclo de doble efecto--------------------------------------------------------------------------------------375.6.3. Ciclo de acumulacin por bombeo----------------------------------------------------------------------37


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5.6.4. Ciclos mltiples --------------------------------------------------------------------------------------------385.7. Sistemas generadores: turbinas --------------------------------------------------------------------------------385.8. Proyectos ----------------------------------------------------------------------------------------------------------38

5.8.1. Generalidades ----------------------------------------------------------------------------------------------385.8.2. Instalaciones ------------------------------------------------------------------------------------------------39

5.8.2.1. En funcionamiento-----------------------------------------------------------------------------------39

5.8.2.1.1. Central de Rance-------------------------------------------------------------------------------395.8.2.1.2. Central de Kislaya -----------------------------------------------------------------------------395.8.2.1.3. Central de la baha de Fundy-----------------------------------------------------------------395.8.2.1.4. Otras ---------------------------------------------------------------------------------------------39

5.8.2.2. En proyecto -------------------------------------------------------------------------------------------405.8.2.2.1. Proyecto de las Islas Chausey ---------------------------------------------------------------405.8.2.2.2. Proyecto de la baha de Lumbovsky--------------------------------------------------------405.8.2.2.3. Proyecto de la baha de Mezen --------------------------------------------------------------405.8.2.2.4. Proyecto de la baha de Tugur ---------------------------------------------------------------405.8.2.2.5. Proyecto de la baha de Penzhinsk----------------------------------------------------------405.8.2.2.6. Proyecto en la baha de Fundy---------------------------------------------------------------405.8.2.2.7. Proyecto en el estuario del Severn ----------------------------------------------------------415.8.2.2.8. Proyecto del Golfo de San Jos -------------------------------------------------------------41

5.8.2.2.9. Otros proyectos internacionales -------------------------------------------------------------415.8.2.2.10. Proyecto en Espaa --------------------------------------------------------------------------415.9. Evaluacin del uso y potencial de la energa mareomotriz -----------------------------------------------41

6.- Energa de las corrientes marinas---------------------------------------------------------------------------- 416.1. Concepto ----------------------------------------------------------------------------------------------------------416.3. Ventajas e inconvenientes--------------------------------------------------------------------------------------426.4. Energa de las corrientes----------------------------------------------------------------------------------------426.5. Tecnologa de aprovechamiento de las corrientes ----------------------------------------------------------426.6. Proyectos ----------------------------------------------------------------------------------------------------------436.7. Evaluacin del uso y potencial de la energa de las corrientes marinas --------------------------------44

7.- Energa termomarina, termomotriz, maremotermica, del gradiente trmico o trmica oceanica

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 447.1. Concepto ----------------------------------------------------------------------------------------------------------447.3. Ventajas e inconvenientes--------------------------------------------------------------------------------------447.4. Energa de los gradientes trmicos----------------------------------------------------------------------------447.5. Aprovechamiento trmico marino ----------------------------------------------------------------------------457.6. Proyectos ----------------------------------------------------------------------------------------------------------477.7. Evaluacin del uso y potencial de la energa maremotrmica--------------------------------------------47

8.- Energa del gradiente salino----------------------------------------------------------------------------------- 47

9.- La energa marina en el mundo ------------------------------------------------------------------------------ 47

TEMA 3: HIDROGENO Y PILAS DE COMBUSTIBLE-------------------------------493.- Generalidades del hidrogeno---------------------------------------------------------------------------------- 49

5.- Ventajas e inconvenientes del hidrogeno ------------------------------------------------------------------- 49

6.- La economa del hidrogeno------------------------------------------------------------------------------------ 50

7.- Hidrogeno vs Energas convencionales---------------------------------------------------------------------- 507.1. Reformado de gas natural con vapor de agua ---------------------------------------------------------------517.2. Reformado de alcoholes ----------------------------------------------------------------------------------------517.3. Oxidacin parcial de hidrocarburos---------------------------------------------------------------------------527.4. Reformado autotrmico de gas natural -----------------------------------------------------------------------527.5. Pirlisis de un combustible slido ----------------------------------------------------------------------------527.6. Gasificacin de un combustible slido -----------------------------------------------------------------------52


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7.7. Oxidacin parcial de carbn -----------------------------------------------------------------------------------547.8. Electrlisis del agua ---------------------------------------------------------------------------------------------547.9. Produccin termoltica a alta temperatura -------------------------------------------------------------------55

7.9.1. Clase I -------------------------------------------------------------------------------------------------------557.9.2. Clase II ------------------------------------------------------------------------------------------------------55

7.9.2.1. Procesos de descarbonizacin ---------------------------------------------------------------------55

7.9.2.2. Procesos por reduccin de xidos metlicos (MxOy) -----------------------------------------567.9.3. Clase III -----------------------------------------------------------------------------------------------------56

8.- Hidrogeno vs Energas renovables--------------------------------------------------------------------------- 568.1. Biomasa -----------------------------------------------------------------------------------------------------------57

8.1.1. Gas de vertedero, biogs y gas de sntesis -------------------------------------------------------------578.1.2. Biometanol--------------------------------------------------------------------------------------------------578.1.3. Bioetanol ----------------------------------------------------------------------------------------------------588.1.4. Electricidad -------------------------------------------------------------------------------------------------58

8.2. Elica --------------------------------------------------------------------------------------------------------------588.3. Solar----------------------------------------------------------------------------------------------------------------598.4. Hidrulica ---------------------------------------------------------------------------------------------------------598.5. Geotrmica--------------------------------------------------------------------------------------------------------59

8.6. Marina -------------------------------------------------------------------------------------------------------------598.7. Otros procesos renovables--------------------------------------------------------------------------------------59

9.- Captura, transporte y almacenamiento de dixido de carbono ---------------------------------------- 609.1. Introduccin ------------------------------------------------------------------------------------------------------609.2. Captura de dixido de carbono --------------------------------------------------------------------------------609.3. Transporte de dixido de carbono-----------------------------------------------------------------------------629.4. Almacenamiento de dixido de carbono---------------------------------------------------------------------63

9.4.1. Almacenamiento geolgico ------------------------------------------------------------------------------639.4.2. Almacenamiento ocenico -------------------------------------------------------------------------------639.4.3. Carbonatacin mineral y usos industriales ------------------------------------------------------------64

10.- Costes de produccin del hidrogeno ----------------------------------------------------------------------- 64

11.- Almacenamiento del hidrogeno ----------------------------------------------------------------------------- 6511.1. Introduccin-----------------------------------------------------------------------------------------------------6511.2. Clasificacin ----------------------------------------------------------------------------------------------------65

11.2.1. Slido-------------------------------------------------------------------------------------------------------6511.2.2. Lquido-----------------------------------------------------------------------------------------------------6511.2.3. Gaseoso ----------------------------------------------------------------------------------------------------66

11.3. Otras formas-----------------------------------------------------------------------------------------------------66

12.- El transporte y distribucin de hidrgeno ---------------------------------------------------------------- 66

13.- La utilizacin directa del hidrogeno como combustible------------------------------------------------ 6713.1. Introduccin-----------------------------------------------------------------------------------------------------6713.2. Combustin en motores ---------------------------------------------------------------------------------------6713.3. Turbinas de gas -------------------------------------------------------------------------------------------------67

14.- Las pilas de combustible-------------------------------------------------------------------------------------- 6814.1. Generalidades---------------------------------------------------------------------------------------------------6814.2. Concepto---------------------------------------------------------------------------------------------------------6814.3. Historia-----------------------------------------------------------------------------------------------------------6814.4. Elementos--------------------------------------------------------------------------------------------------------6814.5. Clasificacin ----------------------------------------------------------------------------------------------------6914.6. Pilas de membrana de intercambio protnico -------------------------------------------------------------6914.7. Pilas alcalinas ---------------------------------------------------------------------------------------------------6914.8. Pilas de cido fosfrico----------------------------------------------------------------------------------------7014.9. Pilas de combustible de metanol-----------------------------------------------------------------------------7014.10. Pilas de carbonatos fundidos--------------------------------------------------------------------------------7014.11. Pilas de xidos slidos ---------------------------------------------------------------------------------------71


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14.12. Aplicaciones de las pilas ------------------------------------------------------------------------------------7114.12.1. Aplicaciones porttiles---------------------------------------------------------------------------------7114.12.2. Aplicaciones estacionarias ----------------------------------------------------------------------------7214.12.3. Aplicaciones para el transporte-----------------------------------------------------------------------72

15.- La generacin distribuida------------------------------------------------------------------------------------ 72

16.- Panorama-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7316.1. I+D+i -------------------------------------------------------------------------------------------------------------73

16.1.1. A nivel internacional-------------------------------------------------------------------------------------7316.1.2. A nivel europeo-------------------------------------------------------------------------------------------7316.1.3. A nivel espaol -------------------------------------------------------------------------------------------74

16.2. Prospectiva espaola-------------------------------------------------------------------------------------------7416.3. Asociaciones, Fundaciones y Plataformas -----------------------------------------------------------------75

16.3.1. Europeas ---------------------------------------------------------------------------------------------------7516.3.1.1. Asociacin Europea del Hidrgeno (EHA) ----------------------------------------------------7516.3.1.2. Plataforma Tecnolgica Europea del Hidrgeno y Pilas (HFP) ----------------------------75

16.3.2. Espaolas --------------------------------------------------------------------------------------------------7516.3.2.1. Asociacin Espaola del Hidrgeno (AeH2) --------------------------------------------------75

16.3.2.2. Asociacin Espaola de Pilas de Combustible (APPICE) ----------------------------------7516.3.2.3. Fundacin para el Desarrollo de las Nuevas Tecnologas del ------------------------------76Hidrgeno en Aragn -----------------------------------------------------------------------------------------7616.3.2.4. Plataforma Tecnolgica Espaola de Hidrgeno y Pilas de --------------------------------76Combustible (PTE-HPC) -------------------------------------------------------------------------------------76


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TEMA 6 (VOL III) ENERGAS RENOVABLES MINORITARIAS.GEOTERMICA Y MARINA. HIDROGENO Y PILAS DECOMBUSTIBLE

TEMA 1: ENERGA GEOTERMICA3.- Concepto

- energa geotrmica es aquella que se obtiene como consecuencia delaprovechamiento del calor generado en las capas internas de la Tierra

- De manera natural y sin la intervencin de la actividad humana, se puede manifestarexternamente:

1. Sin efectos perjudiciales.

a) Vapores de los giseres.b) Agua caliente en las fuentes termales.

2. Con efectos perjudiciales.

a) Lava generada en las erupciones volcnicas.b) Movimiento de placas tectnicas: generando los terremotoso maremotos, dependiendo de si el hipocentro y epicentrose encuentran en tierra o en mar, respectivamente.

Ventajas

a) Generacin de independencia energtica por ser autctona.b) Tiene carcter renovable, con lo que eso supone en cuanto a emisiones degases de efecto invernaderoc) Favorece el desarrollo de la industria a nivel local, as como el de empleo

Inconvenientes

a) El rendimiento termodinmico de las instalaciones no es muy alto.b) Las inversiones necesarias para aprovechar este recurso son muy elevadas,

para obtener posteriormente escasas potencias.c) La explotacin econmica de un yacimiento tiene siempre un cierto grado deincertidumbred) La energa obtenida del yacimiento debe ser aprovechada en un entornobastante cercano al lugar de origen,

4.- El interior de la tierra

- El planeta Tierra est formado por una serie de capas concntricas, de dentro a fuera,que reciben los nombres de ncleo (que se divide en interno y externo, siendo ste demayor espesor), manto (inferior, de mayor espesor, y superior), litosfera ycorteza, siendo estas dos ltimas de diferente profundidad en funcin de si seest en tierra firme o en el ocano.


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- La corteza tiene un diferente espesor, en funcin de si se encuentra en el continente oen el ocano

- La corteza ocenica tiene menos espesor que la continental y es mucho ms joven quesa.

- Los contactos existentes entre dos placas reciben el nombre de lmites o bordes, ypueden ser de tres tipos:

a) divergentes: cuando las placas se van separando entre s y el espacio existenteentre ellas es ocupado por nuevo material caliente procedente del interiorb) convergentes: este contacto y se produce cuando una capa se introduce pordebajo de la otra, denominndose el efecto subduccin, generndose lo que seconoce con el nombre de fosa ocenicac) conservativos: es cuando se produce un movimiento lateral de las placas, ypor tanto ni se crea litosfera ni se destruye

- lejos de las zonas limtrofes entre las placas, se pueden encontrar manifestacionesvolcnicas conocidas con el nombre de puntos calientes, y son aquellos lugares pordonde emerge magma.

- en todos aquellos lugares en los que exista una importante actividad volcnica esdonde hay que investigar la posible existencia de recursos geotrmicos

- la energa geotrmica proviene de las siguientes fuentes:

a) Desintegracin de istopos radiactivos: principalmente de los procedentes dela corteza y del manto, aunque este ltimo es el que aporta la mayor parte de laenergab) Calor inicial: es la energa liberada en la formacin del planeta Tierra y quesigue llegando a la superficie de la misma.c) Movimientos diferenciales: producidos entre las distintas capas de la Tierra,fundamentalmente entre manto y ncleo.d) Calor latente de cristalizacin del ncleo externo: el ncleo externo seencuentra en estado lquido y el ncleo interno en estado slido por lo que en lazona de confluencia entre ambas capas, se est produciendo constantementecristalizacin y por tanto liberacin de energa.

6.- Definicin y clasificacin de yacimientos

- yacimiento geotrmico aquel lugar fsico en el que haya un recurso geotrmicoterico

- se deben cumplir una serie de requisitos que se comentan a continuacin:

a) debe existir un flujo trmico lo suficientemente importante como para que seproduzca un calentamiento del fluido.b) debe haber una zona de elevada permeabilidad a una determinada profundidad, de tal

manera que se produzca una acumulacin del aguac) la existencia de una zona impermeable por encima del acufero es vital


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- Por lo que se refiere a la clasificacin de los mismos, sta se puede realizar dediferente modo, en funcin del criterio de clasificacin.

I. Atendiendo a la temperatura del fluido

a) Yacimientos de altas temperaturas o alta entalpa: son todos aquellos en los que elfluido se encuentra a una temperatura superior a los 150 C, y generalmente a unasprofundidades que oscilan entre los 1.500 y 2.500 metros

- Este tipo de yacimientos son los que dan lugar a las centrales de produccin de energaelctrica a travs de energa geotrmica

b) Yacimientos de media temperatura o media entalpa: estn encuadrados dentro deeste grupo, aquellos yacimientos que poseen un fluido con temperatura entre 100 y 150C

- Generalmente se suelen emplear para procesos industriales.

c) Yacimientos de baja temperatura o baja entalpa: son los que tienen un fluido con unatemperatura por debajo de los 100 C, y el aprovechamiento de dicha energa es enforma de agua caliente y/o calefaccin

II. Atendiendo a la existencia o no previamente de agua en el yacimiento:

a) Yacimientos hidrotrmicos con predominio de vapor: es el caso del yacimiento quetiene agua a presin y temperaturas elevadas. Son tiles para la produccin de energaelctrica, y generalmente se encuentran en los lugares de un volcanismo importante.


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b) Yacimientos hidrotrmicos con predominio de agua en fase lquida: son conocidostambin como yacimientos de agua caliente, y son aquellos en los que la temperaturano llega a 100 C o es ligeramente superior y se encuentran a una profundidad entre 1-3km, encontrndose siempre como fase dominante agua lquida

- La extraccin de la energa es necesaria realizarla con bombas sumergidas en elyacimiento

c) Yacimientos en cuencas sedimentarias: se trata de lugares en los que existe unimportante recurso geotrmico, situados en cuencas sedimentarias.

- En este tipo de yacimientos se tienen temperaturas cercanas a los 60 C, a unaprofundidad aproximada de 2 km.

- la existencia de intercambiadores de calor en este tipo de aprovechamientos esbastante usual, es decir, en ningn momento se aprovecha el agua de estos yacimientos

de manera directa

- Un ejemplo de este tipo de yacimientos, son los conocidos con el nombre degeopresurizados, que son aquellos casos en los que el agua se encuentra sometida aelevadas presiones y temperaturas prximas a los 150 C

d) Yacimientos de roca caliente: son aquellos en los que no existe agua, pero que seencuentran a una temperatura elevada, cercana a los 200 C, y que pueden serexplotados inyectando agua a presin.

- Cuando no existe permeabilidad se suelen denominar de roca seca caliente (HDR:hot dry rock), y cuando existe cierto grado de permeabilidad natural, se conocen comode roca hmeda caliente

7.- Potencial geotrmico

7.1. Anlisis de emplazamientos

- no en todos los lugares se obtiene recurso geotrmico para las aplicaciones energticasque se deseen

- para conocer aquellos lugares en los que se pueda tener un aprovechamientoelctrico del yacimiento geotrmico por existir una alta entalpa hay que fijarse en loslmites entre las placas as como en los puntos calientes o en los lugares en los que hayafallas de transformacin

- Una vez que se haya hecho un anlisis general, se pasa a seleccionar una zona concretay se recopila toda la informacin posible sobre la misma, realizando una cartografapara averiguar posibles indicios


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7.2. Evaluacin

- Para establecer si un yacimiento tiene inters o no deben reunirse una serie decaractersticas

a) Profundidad, dimensiones y caudal del acufero.b) Geometra de las rocas.c) Temperatura, calidad y tipo de fase del fluido.

- El conocer los parmetros anteriores permitir cuantificar la rentabilidad del Proyecto

7.2.1. Tcnicas geolgicas

- Consiste en un trabajo bsico de campo de reconocimiento geolgico del lugar, y deidentificacin y toma de muestras de aquellas manifestaciones

- De esa manera se podr determinar la existencia o no de acuferos subterrneos ms omenos profundos

7.2.2. Tcnicas geoqumicas

- Consiste en la toma de muestras y posterior anlisis de las aguas y gases termales quese generen, permitiendo la determinacin directa e/o indirecta de la temperatura delacufero, la fase en la que se encuentra el fluido trmico, la calidad y el origen delmismo, as como los posibles lugares por donde ha circulado

7.2.3. Geotermometra qumica

- en funcin del tipo de compuestos disueltos y encontrados en las aguas termales, ascomo su concentracin, se puede llegar a determinar la temperatura del acufero

7.2.4. Tcnicas geofsicas

- Hay diversas variables medibles en la superficie del suelo que estn relacionadas conlas caractersticas del subsuelo.

- Las mtodos que se emplean para su determinacin son los siguientes

a) Mtodos elctricos: consisten en pasar una corriente elctrica continua a travs delsubsuelo, del tal manera que permita conocer la resistividad elctrica de la roca

b) Mtodos electromagnticos: en este caso, a partir de una radiacin electromagntica,se determina la resistividad de las rocas.

c) Mtodos gravimtricos: se mide la variacin de la gravedad en la superficie del suelo

d) Mtodos ssmicos: sirven para determinar la velocidad de propagacin de ondas en elsubsuelo


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e) Mtodos termomtricos: sirven para determinar el tamao y capacidad del recursogeotrmico

7.3. Exploracin

- Una vez que se ha determinado la existencia o no de un recurso geotrmico se pasa aratificarlas mediante la realizacin de un sondeo de exploracin.

- Se trata de pozos de pequeo dimetro, en los que se miden nuevamente todas lasvariables determinadas

7.4 Explotacin

- La extraccin de un fluido geotrmico se realiza de manera similar a la del petrleo

- las caractersticas de los pozos deben soportar esas temperaturas ms elevadas.

- La profundidad a la que se llega en los pozos, depende del fluido que se tenga, ya quevara desde algunos centenares de metros para vapor a alta temperatura, hasta variosmiles de metros para fluidos geopresurizados.

- Los elementos que intervienen en la realizacin de un pozo de explotacin son lossiguientes:

a) Tubera de perforacin: su finalidad es la de transmitir a la barrena el par que emite lamesa rotatoria

b) Barrenas

c) Fluido de perforacin: Su principal funcin es eliminar el material que se vacortando, lubricar y enfriar la barrena y la tubera de perforacin

d) Tubera de revestimiento: se coloca cuando la pared no es consistente y puedendesprenderse algunos fragmentos al interior del pozo

e) Cementacin del tubo de revestimiento: la tubera de revestimiento se fija a la rocamediante un cemento

f) Pozo de reinyeccin: son aquellos elementos que se disponen en las instalaciones enlas que se realiza un aprovechamiento trmico del agua caliente del interior de la Tierra

- la vida media de este tipo de instalaciones se puede alargar con la perforacin denuevos pozos o hacindolos ms profundos,


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8.- Aplicaciones

8.1.- Generacin de electricidad

- La produccin de energa elctrica se debe a la existencia de un importante yacimiento

geotrmico y a la dificultad de transportar la energa.

- Los elementos que intervienen en las instalaciones de este tipo son similares porejemplo a los de las centrales trmicas de carbn, y constituidos por un equipo degeneracin de vapor, un grupo turboalternador y un condensador.

8.1.1.- Centrales de vapor seco

- Es el caso en el que el vapor en estado de saturacin o ligeramente recalentadoalimenta directamente la turbina para la generacin de electricidad.

- La potencia media entre 1 y 10 MW.

- El vapor es extrado a travs del pozo PP, y luego mediante una derivacin en formade T, permite dirigir el fluido trmico a la atmsfera a travs del silenciador S, queamortigua el nivel de ruido, o al resto de la instalacin a travs de la vlvula VP. Elelemento SP es un separador de partculas slidas y el SH un separador dehumedad,

- Posteriormente se dirige el vapor a la central mediante un sistema de tuberas

- La corriente de vapor se bifurca, dirigindose parte a un eyector E que descarga enel condensador auxiliar CE que se refrigera con agua fresca, y parte a las vlvulas decontrol y seguridad VCS, por medio de las cuales el vapor alimenta a la turbina TVa la que a su vez est unido el generador GE, descargando el fluido trmico alcondensador principal CP.

8.1.2.- Centrales de flash simple

- El fluido trmico que es extrado del interior de la Tierra debe purificarse para poderobtenerse energa elctrica, ya que las turbinas no pueden trabajar con impurezas

lquidas, de tal manera que se separa la parte gaseosa de la lquida, y para ello esnecesaria la participacin de un separador ciclnico denominado cmara de flash (CF)


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8.1.3.- Centrales de flash doble

- En el caso que se tenga una elevada presin en la cabecera del pozo, el tipo decentrales que se instalan es similar al caso anterior, con la salvedad que se tienen aqu

dos cmaras de flash y la turbina es de dos etapas

8.1.4.- Centrales de ciclo binario

- centrales que emplean un fluido trmico con temperaturas inferiores a los 150 C, yadems con un contenido de sales o de gases disueltos elevado

- el recurso geotrmico es extrado gracias a la presencia de una bomba BP,

- luego llegar a un evaporador E, que es donde se cede ya la energa trmica al fluidodel circuito secundario.

- El fluido geotrmico se le hace pasar por un precalentador PC, hasta llegar a unabomba BI que es la que se encarga de inyectarlo nuevamente en el yacimiento,mientras que el fluido del circuito secundario se dirige a una bomba BA que leimpulsa al precalentador para elevarle su temperatura hasta valores prximos a los desaturacin.

- De la turbina el fluido resultante se condensa en un condensador C, repitindosenuevamente el ciclo.


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- potencias entre 10 y 60 MW.

8.1.5.- Centrales de ciclo hibrido

- en ocasiones se ha visto necesaria la construccin de alguna instalacin empleando dosde los esquemas presentados anteriormente, de ah que se conozcan con el nombre decentrales de ciclo hbrido.

- indicadores para determinar el rendimiento de dichas plantas.

8.2.- Generacin de energa trmica

8.2.1.- Sector industrial

- Fundamentalmente est enfocado para la calefaccin de invernaderos, el uso enpiscifactoras, o en otros procesos industriales que requieran un aporte de energatrmica.

- los elementos que se suelen instalar para permitir la extraccin y aprovechamiento delrecurso geotrmico son:

a) Bombas: Para extraer o reconducir el agua

b) Tuberas: son los elementos que transportan el fluido trmico desde el lugar deextraccin hasta el lugar de consumo, y la distancia podr ser mayor o menor en funcin

de la entalpa del fluido. fabricadas en acero al carbono o fibra de vidrio


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c) Intercambiadores: hay que prestar atencin al material con el que se fabrican, paraque tengan una vida til ms o menos larga. suele ser acero suave, aleaciones de titanio,de nquel, de cobre, de cobalto, etc

d) Disipadores de energa:

e) Equipos de medicin y control:

- la extraccin de fluido trmico del interior de la Tierra y emplearlo para elcalentamiento de invernaderos permitiendo cultivar fuera de temporada especieshortcolas

- En cualquiera de los casos comentados, es necesaria la instalacin de unintercambiador de placas, por lo que existe un circuito primario y uno secundario que esel que se encuentra mayoritariamente en el interior de los invernaderos.

8.2.2. Sector residencial y servicios

- La energa geotrmica que puede ser demandada por el sector residencial y servicioses de baja entalpa, bien sea para agua caliente sanitaria (35 C) y/o calefaccin

- la estructura del esquema de uso puede ser uno u otro, aunque bsicamente estconstituido por un circuito primario y una red de distribucin para el caso en el que hayams de un consumidor ya que el circuito interno que tenga cada consumidor serdiferente en cada caso.

8.2.2.1. Agua caliente sanitaria

- el agua caliente sanitaria que se obtiene puede calentarse previamente en un calentadorconsumiendo un combustible tradicional hasta la temperatura establecida para su uso,momento en el cual no se quema ms combustible alternativo

8.2.2.2. Calefaccin

- Dependiendo del tipo de actividad que se realice en el lugar que se vaya a calefactar, elsistema de calefaccin elegido ser uno u otro.

8.2.2.3. District Heating

- Se trata de la produccin conjunta de calefaccin y agua caliente sanitaria y sudistribucin

- ventajas como el ahorro de combustibles tradicionales, en mantenimientos yrevisiones, seguros, etc.

- instalaciones en las que hay un sistema de tuberas de ida y de retorno, de tal maneraque en cada consumidor hay un intercambiador de calor

- El esquema de una instalacin de este tipo se adapta a una de las siguientes opciones


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a) Ramificada: en ellas existe uno o varios ramales principales, a partir de los cuales seproduce una divisin en otros ms pequeos o secundarios

+ coste de la instalacin es relativamente bajo

+ elevadas presiones en los consumidores que se encuentran cerca de la central

+ en el caso que haya una avera en una zona concreta el nmero de usuarios afectadosy que se quedan sin suministro

b) Radial: es ms cara que el caso anterior, pero desde luego evita los problemasanteriores

c) Mallado: opcin con un coste ms elevado, pero desde luego es la mejor para evitarinterrupciones en el suministro a usuarios en el caso que uno de ellos tenga una avera

+ En cualquier caso cada unidad de consumo se puede conectar a la red en paralelo o enserie.

8.2.2.4. Bomba de calor geotrmica (GHP: geothermal heat pump)

- Se trata de unidades que permiten obtener de manera simultnea calefaccin yrefrigeracin.

- Se instalan en el circuito secundario, en una posicin posterior al intercambiador decalor, y para que funcionen correctamente es preciso que la temperatura de entrada delfluido sea superior a la de retorno del mismo circuito secundario.

- El esquema de la instalacin de la bomba de calor puede variar en funcin de dnde sesite el intercambiador de calor

a) Intercambiadores enterrados: el intercambiador de calor est enterrado en el subsuelo

b) Intercambiadores exteriores: en este caso el intercambiador esta areo, y el fluidotrmico, una vez que ha sido utilizado en la bomba de calor, puede reinyectarsenuevamente al yacimiento

9.- Instalaciones- costes medios de este tipo de instalaciones

+ para el caso de aprovechamientos elctricos


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+ para el caso de trmicos.

- instalaciones existentes en Espaa, se puede decir que las principales reas se sitan enel Sureste, en el noreste, en el noroeste y en el centro de la Pennsula Ibrica

- se tienen reas de inters con recursos de media temperatura, y en las Islas Canariasposeen recursos de alta temperatura

- lugares donde se lleva a cabo aprovechamiento geotrmico en Espaa.

10.- Evaluacin del uso de la geotermia

10.1. La energa geotrmica en el mundo

10.1.1. Situacin actual

- el aprovechamiento de dicho recurso se ha incrementado en las ltimas tres dcadas

- Hay cinco pases en el mundo en donde la electricidad con origen geotrmicorepresenta entre el 15 y el 22% del total nacional producida.

- En el ao 2004 se produjeron 55 TWh de electricidad y 76 TWh de uso directo confines trmicos

- el uso energtico con fines de electricidad es mayor en Amrica y Asia, que en ningnotro continente

- las instalaciones de Amrica son ms eficientes que las de Asia

- Respecto al uso directo del recurso geotrmico, Europa se encuentra encabezando elaprovechamiento, seguido de Asia y de Amrica

-En cuanto a la potencia instalada Estados Unidos y Filipinas los que se encuentran porencima del resto, encontrndose a gran distancia pases con gran tradicin geotrmica

10.1.2. Situacin futura

- las proyecciones realizadas sobre las diferentes energas renovables se han realizadoconsiderando dos escenarios posibles:

a) El primero de ellos (AIP) se establece sobre la base de un incremento ambicioso delas energas renovables por una elevada cooperacin internacional


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b) el modelo DCP est basado en una menor cooperacin internacional

- la geotrmica no es una energa renovable muy representativa, pero s participa demanera muy directa e importante en determinados lugares del mundo.

10.2. La energa geotrmica en Europa

10.2.1. Inicios

10.2.1.1. Libro Blanco de las Energas Renovables

- en el ao 1997 se public el documento titulado Energa para el futuro: fuentes deenerga renovables. Libro Blanco para una Estrategia y un Plan de Accin Comunitarios

- Para el caso de la energa geotrmica, en el momento de la aprobacin de dicho LibroBlanco se esperaba una contribucin global de 1 GWe y de 2,5 GWth

- La energa geotrmica constituye una parte muy pequea de la produccin total de laenerga renovable en la Unin Europea

- La capacidad de produccin geotrmica de electricidad instalada en el momento de laaprobacin de dicho documento en la Unin Europea es de 500 MW.

- La mayor parte del calor geotrmico de baja temperatura se emplea en aplicacionesdomsticas. Esta capacidad podra incrementarse en ms del triple hasta el ao 2010

hasta alcanzar los 3,5 GWth.- Suponiendo que esta capacidad total instalada de las bombas de calor se puede triplicarhasta el ao 2010 la capacidad total previsible es de 2,5 GWth en el ao 2010.


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10.2.1.2. Libro Verde de las Energas Renovables

-Libro Verde. Hacia una estrategia europea de seguridad del abastecimientoenergtico, se public en el ao 2001, y en l se fij el duplicar la cuota de las energasrenovables en el consumo global de energa,

10.2.2. Situacin actual

- situacin actual de la potencia instalada y en funcionamiento en distintos pases de laUnin Europea

- la situacin del uso directo del recurso geotrmico en los distintos pases de la UninEuropea

- hay tres pases que ocupan posiciones destacadas, y son Alemania, Suecia y Francia,mientras que el resto se encuentran algo ms discretos

10.2.3. Situacin futura

- en cuanto al aprovechamiento geotrmico en la Unin Europea la tasa de crecimientoentre 1995 y 2001 se sita en el 3,9%, mientras que para el perodo 2001-2010 se sitaen el 4,7%.

- Si ahora nos centramos en la potencia instalada para la produccin de energa elctrica

- se considera es la cantidad de energa elctrica Producida

- la generacin de energa trmica con recurso geotrmico


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- puestos de trabajo que se pueden tener en el ao 2010 y en el ao 2020 se estimanvalores de 6.000 y 10.000 Personas

10.3. La energa geotrmica en Espaa

10.3.1. Presente

10.3.1.1. Plan de Fomento de las Energas Renovables 2000-2010

- Dentro de los objetivos del Plan de Fomento de las Energas Renovables no se recogea la energa geotrmica dentro del grupo de energas renovables sobre las que sedesarrolla el estudio

- la que ms aprovecha los recursos geotrmicos es Murcia

10.3.1.2. Plan de Energas Renovables 2005-2010

- Son escasas las menciones en el Plan de Energas Renovables a la energa geotrmica,y una de ellas y desde luego la ms destacada es cuando se establece la produccinenergtica en el ao 2004, donde la energa geotrmica aporta 8 ktep a usos trmicos

10.3.2. Futuro

- En el trabajo titulado Renovables 2050. Un informe sobre el potencial de las energasrenovables en la Espaa peninsular

- se dice que no hay previsin de realizar instalaciones que produzcan energa elctricaen Espaa, aunque la tecnologa de Roca Seca Caliente (con siglas en ingls HDR,hot dry rock), abre la posibilidad de realizar un aprovechamiento de este recurso enEspaa.

- la potencia mxima instalable en la Espaa peninsular, sin imponer restricciones de

ningn tipo es de 3,88 GW generando una electricidad total de 30,6 TWh/ao. Si ahorase impusieran las restricciones de espacios naturales y se aadieran las restricciones enusos de espacios, la potencia mxima instalable tendra un valor de 2,48 GW, generandouna electricidad total de 19,5 TWh/ao

11.- Impacto ambiental

- para las plantas de produccin de energa elctrica como las de energa trmica, elprincipal efecto que se tiene sobre el medioambiente es el visual, como consecuencia dela perforacin del suelo para extraer el recurso geotrmico, as como de ocupacin deterreno colindante a los lugares donde se vaya a llevar a cabo la/s perforacin/es,generando una alteracin local.


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- Si se produce el reventn de algn pozo, se puede producir contaminacin de las aguassuperficiales.

- durante la perforacin pueden emitirse a la atmsfera gases contaminantes,

- Cuando se comienza la instalacin de la planta, se produce un trasiego de mquinas ymateriales que provocan una alteracin del lugar

- La descarga de las aguas utilizadas sobre el entorno son un foco de contaminacintermal, porque se encuentran a una temperatura superior a la de las aguas superficiales.

- La produccin de energa elctrica tambin genera la emisin de dixido de carbono ala atmsfera (entre 13 y 380 gramos/kW); son niveles muy inferiores a los que se tienenen una planta convencional de generacin de energa elctrica


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TEMA 2: ENERGA MARINA

3.- Concepto y clasificacin

- energa marina u ocenica es aquella energa renovable que se produce como

consecuencia del aprovechamiento de los diferentes recursos energticos marinos

- Las principales fuentes a partir de las cuales se realiza el aprovechamiento de losrecursos marinos para la generacin de energa elctrica son dos, el Sol y la energa derotacin de la Tierra

- La radiacin solar atraviesa la atmsfera y calienta de desigual manera la superficie delos ocanos y de los continentes, que emiten una radiacin infrarroja que es la que haceque se produzca tambin de desigual manera un calentamiento de la atmsfera terrestre,lo que provoca diferencias de densidad que desembocan en corrientes de conveccinverticales.

- la formacin de las mareas, las fuerzas de la Luna y del Sol son determinantes

- Se producen cuatro mareas de diferente nivel todos los das

- Cuando se alinea el Sol, la Luna y la Tierra, el efecto gravitatorio de los astros sobre elplaneta se adicionan, y por tanto es cuando la amplitud de las mareas es mayor

- Cuando no se encuentran alineados y s formando un ngulo recto con la Tierra, lasfuerzas de gravitacin se oponen

- La energa de las olas, undimotriz, oleomotriz o maremotriz, tal y como se hacomentado anteriormente, es producida como consecuencia de la generacin del vientoen ocano abierto.

- El principal inconveniente de esta energa renovable es que el recurso elico no esconstante

- La energa de las mareas o mareomotriz, tiene lugar como consecuencia delaprovechamiento energtico de la diferencia de cotas que se produce en un lugaradecuado entre la pleamar y la bajamar

- Los principales inconvenientes son la localizacin de lugares donde se produzca unadiferencia de cotas lo suficientemente grande

- La energa de las corrientes marinas se obtiene como consecuencia delaprovechamiento cintico del agua de zonas profundas

- Los gradientes trmicos existentes en los ocanos y en los mares entre zonassuperficiales y profundas, son tambin susceptibles de aprovechamiento energtico

- los gradientes salinos tambin se pueden aprovechar, sobre todo en aquellos lugares

donde desembocan los grandes ros continentales.


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4.- Energa undimotriz, oleomotriz, maremotriz o de las olas.

4.1. Concepto

- Las olas son el resultado de la accin continuada del viento sobre la superficie del

mar en abierto.

- Tienen la particularidad de desplazarse grandes distancias, a cambio de una mnimaprdida de energa

4.3. Ventajas e inconvenientes

I. Ventajas:

a) La produccin de energa a partir de las olas se genera en mayor cantidad en inviernoque en verano y es precisamente tambin en invierno cuando mayor consumo de energa

elctrica se tiene.

b) Es una energa renovable muy concentrada y con gran intensidad energtica

c) La energa de las olas es constante, a diferencia de otras energas renovables

d) La generacin de impactos ambientales de determinadas tecnologas del tipo visualesson muy inferiores si se comparan con otras energas renovables como la elica off-shore.

e) La generacin de empleo directo e indirecto es muy importante

f) el aprovechamiento de un recurso autctono favorecer una disminucin de ladependencia energtica del exterior

g) El potencial existente en el mundo de esta energa renovable es muy elevado y seencuentra prcticamente sin explotar

h) El desarrollo ms cercano de la elica off-shore puede propiciar tambin que sedesarrollen proyectos de energa marina

II. Inconvenientes:a) Determinadas tecnologas que estn en dique o cerca de la costa pueden generaralgn tipo de impacto, no slo visual sino tambin ecolgico, por alterar el ecosistemanatural.

b) Las inversiones necesarias en la actualidad son elevadas

c) La tecnologa se encuentra todava en una fase inicial de desarrollo

d) Los costes de mantenimiento de las diferentes tecnologas son muy elevados


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e) En la actualidad en Espaa es preciso negociar una prima a la energa elctricaproducida con esta tecnologa de manera individual

f) no se puede producir ms energa en aquellos momentos en los que la demandaelctrica sea elevada

g) La evacuacin inicialmente de la energa elctrica producida puede tener problemaspor la falta de capacidad de las redes que se encuentren ms prximas a la costa.

4.4. Registros

- A lo largo de todo el mundo hay distribuidas estaciones de medida de parmetrosmarinos

a) Altura significante (Hs): es la altura representativa de la banda mxima de energaque existe en un determinado oleaje.

b) Altura mxima (Hmx): es la altura mxima medida de un oleaje durante un tiempode registro.

c) Perodo de pico (Tp): es el perodo representativo de la altura significante del oleaje.

d) Perodo medio (Tm): es la media de todos los perodos computados en undeterminado registro.

4.5. Parmetros a considerar

I. Parmetros energticos:

a) Energa de las olas: las principales caractersticas de una ola que definen sucomportamiento son la altura (H, medida en metros), la longitud de onda (L, medida enmetros) y la profundidad (h, medida en metros), que son independientes entre s

- en el caso que se d (H/L


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c) Marea: estn provocadas por la fuerza de la gravedad del Sol y de la Luna queejercen sobre la Tierra.

III. Parmetros geogrficos:

a) Geologa: por lo que interesa es por el sistema de amarre necesario para anclar losdispositivos a los fondos marinos.

- las tcnicas empleadas son las siguientes:

+ Empleo de bloques de hormign depositados en el fondo, a donde la estructurase pueda amarrar.+ Para el caso de suelos menos speros, se deber perforar la roca marina paraanclar los sistemas de amarre.

b) Batimetra: es lo que determina la profundidad de los mares y ocanos. Esto es

importante, ya que a menor profundidad la disponibilidad de energa es menor.

4.6. Clasificacin de los dispositivos

I. Ubicacin:

a) En costa u on-shore: el dispositivo se encuentra apoyado, bien sea sobre el fondo delmar o en un dique.

- tienen como contrapartida que estn ms visibles de cara al pblico.

b) Cerca de la costa o near-shore: se encuentran normalmente a profundidades de entre10 y 25 metros, y pueden estar tanto apoyados sobre el fondo del mar como de maneraflotante.

c) Fuera de la costa u off-shore: estn ubicados a profundidades superiores a los 40metros, y pueden estar tanto sumergidos como flotantes.

II. Tamao y orientacin:

a) Absorbedores puntuales: se trata de dispositivos que tienen un tamao pequeo.

Tienen una forma cilndrica, y por tanto son indiferentes a la direccin de la olab) Atenuadores: se colocan de manera paralela a la direccin de avance de la ola, siendounos dispositivos largos de tal manera que extraen energa de manera progresiva y porlos dos lados.

c) Terminadores o totalizadores: estn colocados de manera perpendicular a la direccinde avance de las olas, es decir, paralelo al frente de olas

III. Extraccin de energa:

a) Flotadores: las olas mueven los dispositivos que se encuentran flotando sobre lasuperficie de agua


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b) Depsitos: se trata de una serie de elementos que se llenan con el agua del mar.Posteriormente, el agua retorna nuevamente al mar, accionando previamente unaturbina.

c) Balsas o pontones: aprovechan el movimiento relativo con relacin a las olas.

d) Neumticos: con el movimiento de las olas, se comprime y descomprime aire, siendoste el encargado de accionar una turbina.

e) Dispositivos mviles articulados: se mueven con las olas actuando sobre un motorhidrulico.

IV. Principio de captacin:

a) Columna de agua oscilante (OWC: Oscillating Water Column): se trata de undispositivo formado por una cmara abierta por abajo por donde entra el agua del mar

empujada por la fuerza de las olas, de tal manera que comprime aire, accionando unaturbina.

b) Cuerpos activados por olas: se trata de dispositivos que se mueven por la accin delas olas, de manera relativa entre dos cuerpos

c) Sistemas de rebosamiento: consiste en la existencia de un depsito por encima de lacota de la superficie del agua del mar, que se llena por la accin de las olas, de talmanera que al vaciarse mueve una turbina

V. Posicin relativa al agua:

a) Fijos o flotantes: aquellos que estn flotando sobre la superficie del agua del mar.

b) Semisumergidos: se encuentran por debajo de la superficie del agua del mar, demanera discontinua o continua, como de manera parcial o total

c) Sumergidos: todos aquellos dispositivos que se encuentran siempre por debajo de lasuperficie del agua del mar.

4.7. Energa de las olas

4.7.1. Frmula general

- el parmetro principal se conoce con el nombre de potencia media transportada poruna ola (Pw), expresada en kW/m

- lo que interesa es conocer la potencia lineal, ya que el oleaje es un flujo que setransmite en una direccin, la expresin vlida para se es la siguiente:

Flujo (kW/m) = 0,423 x Hs2 x Tp,


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4.7.2. Para sistemas colectores de olas

- Los colectores de olas sern aquellos dispositivos que tienen un ancho (Lcaptura)mayor que la anchura propia (a) del dispositivo de absorcin.

- El ancho Lcaptura

- la potencia ser calculada a partir de lo siguiente:

Potencia (kW) = (Potencia ola) x Lcaptura

4.7.3. Dispositivos flotantes

- Para determinar la potencia en este caso, hay que establecer como hiptesis de partidaque la densidad del agua del mar sea de 1 Kg/litro, y que el peso del flotador sea igual a

la mitad de su volumen lleno de agua.

- De esta forma se consigue que el trabajo de subida y de bajada del equipo flotante seaidntico, y venga dado por la expresin siguiente: W = E x H = P x H, donde E es elempuje, P es el peso y H es la altura de la ola.

4.8. Tecnologas y patentes

4.8.1. Columna de agua oscilante (OWC: Oscillating Water Column)

- se pueden instalar en los diques de los puertos, cerca de la costa, as como en marabierto.

- El efecto consiste en aprovechar el flujo de aire generado por el movimientoalternativo natural del agua del mar, que provoca el accionamiento de una turbina detipo Well, que es la que genera la electricidad

- cuando el nivel de agua sube, el aire es forzado hacia arriba a travs de una turbina quegira e impulsa el generador. Al caer, el aire es succionado de vuelta de la atmsfera parallenar el vaco, activndose nuevamente el generador.

4.8.2. Convertidor KVAERNER

- est instalado en las rocas de la costa

- consiste en un tubo vertical hueco que se encuentra dispuesto en el hueco de unalcantilado.

- El agua asciende por su interior, de tal manera que desplaza el aire verticalmenteposibilitando el accionamiento de una turbina situada en el extremo superior del tubo


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4.8.3. Canal cnico (TAPCHAN: Tapered channel)

- por medio de un dispositivo concentrador, las olas entran en un canal cnico con unaforma tal que permita transformar la energa cintica de la ola en energa potencial.

- De ese modo el agua se almacena en un depsito que se encuentra elevado unosmetros sobre el nivel del mar.

- Posteriormente, del depsito sale una tubera por donde circula el agua hasta llegar a lasala de turbinas

- Los costes de mantenimiento de este sistema son muy bajos

4.8.4. Sistema pendular (PENDULOR)

- Este sistema, que se instala fijo a la costa, consiste en una caja rectangular abierta por

un extremo por donde el agua de mar entra en la misma.

- Una aleta se mueve continuamente hacia delante y hacia atrs por la entrada y salidadel agua del mar en la caja, lo que permite el accionamiento de una bomba hidrulica yde un generador.

4.8.5. OSPREY (Ocean Swell Powered Renewable Energy)

- las olas penetran en una especie de arcn, abierto en su base y que se encuentra pordebajo del nivel del mar, de tal manera que las olas impulsan el aire hacia la turbina quese encuentra a una cota superior y fuera del agua del mar, de tal manera que as segenera la electricidad

4.8.6. Pato SALTER

- elevados costes de generacin elctrica

- dispositivo flotador tanto en la superficie del agua como debajo de ella, con forma deleva y que gira alrededor de un eje con el movimiento propio de las olas, accionandouna bomba de aceite y sta a su vez una turbina

- aprovechar tanto la energa potencial como la energa cintica de las olas

- rendimiento terico estimado es superior al 90%.

4.8.7. SEAREV

- tecnologa que se encuentra en fase de investigacin.

- dispositivo formado por dos bombas hidrulicas y un pndulo, y ste es el que, por elpropio movimiento de las olas, comprime y descomprime el fluido de las bombas que setransporta hasta un motor hidrulico para la generacin de energa elctrica


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4.8.8. PELAMIS

- consiste en la unin de cuatro estructuras en forma de cilindro que siguen lasoscilaciones de las ondas, en donde el movimiento de cada articulacin respecto a sunodo, es lo que permite la accin sobre la bomba hidrulica para alimentar el depsito a

presin, y luego as actuar sobre el generador.

- Estos sistemas se instalan de manera semisumergida, en lugares con no excesivaprofundidad, ya que es preciso que los dispositivos se encuentren amarrados al fondodel mar

4.8.9. MIGHT WHALE

- Se trata de un dispositivo en forma de barco donde la variacin de la altura del aguadel mar, comprime y descomprime una cmara donde se encuentra aire, que es el queacciona la turbina generadora de la energa elctrica

- disponer de tanques de agua que actan como lastre, para regular la parte sumergida yla que se encuentra por encima del nivel del mar, de tal manera que funcione encondiciones ptimas de produccin energtica

4.8.10. Balsa de COCKERELL

- se instala en lugares en los que no haya una profundidad excesiva

- Se trata de un nmero de balsas que se encuentran articuladas entre s y que se muevenpor el propio movimiento de las olas, impulsando un fluido a un motor que acciona ungenerador por medio de un sistema hidrulico instalado en cada articulacin.

4.8.11. WAVE PLANE

- Se trata de un dispositivo flotante sobre el agua del mar formado por placas que sesitan a diferentes inclinaciones fuera del agua del mar.

- Se colocan de tal manera que el frente de ola penetre a travs de las mencionadasplacas, y el agua descienda a travs del mecanismo, accionando una turbina

4.8.12. WAVE DRAGON

- Es un sistema flotante con concentrador de olas, que posee unos sistemas reservoriosdonde el agua entra facilitado por una rampa, transformndose la energa cintica de laola en potencial.

- Posteriormente el agua de los reservorios pasa por unas turbinas de tipo Kaplan, dondese acoplan generadores

4.8.13. Plataforma flotante en forma de cua (FWPV: Floating Wave

Power Vessel)


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- Se trata de un dispositivo que se encuentra flotando sobre la superficie del mar,ubicado en zonas de no excesiva profundidad.

- Las olas suben y se descargan en un depsito interno, transformndose la energacintica en energa potencial.

- La descarga del agua de los mencionados depsitos, accionan la turbina Kaplan, que esla que en este caso genera tambin la energa elctrica.

4.8.14. Bomba flotante McCabe

- Este sistema est formado por tres pontones de acero de forma rectangular,

- El movimiento de los mismos, provoca el accionamiento de unas bombas hidrulicasque se sitan en la parte central de todo el dispositivo, que estn en conexin de undepsito a presin, y ste a su vez de un generador

4.8.15. AQUABOY

- Se trata de una boya circular u oval de 6 a 8 metros de dimetro que se encuentraanclada al fondo del mar y que aprovecha el movimiento de las olas para accionar untubo elstico de manera ascendente y descendente, de tal manera que se impulsa aguadel mar hacia arriba a una turbina de tipo Pelton que se encuentra en al parte rea delsistema.

4.8.16. POWERBOY (OPT: Ocean Power Technologies)

- instalado en aquellos lugares en los que no haya una profundidad excesiva

- es una boya en cuyo interior se comprime aceite debido por el movimiento pendular yvertical de al boya, accionando un motor hidrulico que es el que se encarga de producirla energa elctrica.

4.8.17. BRISTOL

- Consiste en una serie de pistones fijados al fondo del mar, unidos a un flotador que seencuentra a una profundidad aproximadamente de 6 metros, y que se mueve alaprovechar la energa de la ola.

- Dichos pistones hidrulicos lo que hacen es bombear agua del mar a una estructuraque se encuentra fuera del agua, donde se ubica una turbina de tipo Pelton, que es la quese encarga de la produccin elctrica.

4.8.18. Arqumedes (AWS: Archimedes Wave Swing)

- Se basa en una estructura presurizada, donde la parte superior, que tiene forma decilindro invertido, es mvil.

- Toda la estructura se encuentra llena de aire, de tal manera que el pistn con las olasbaja o sube en funcin de si la ola est o no encima de la estructura, respectivamente.


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- La presin ejercida por el paso de una ola, empuja aire a una turbina que est protegidade posibles contaminantes marinos, y es lo que produce la generacin de energaelctrica.

- La profundidad mnima para llevar a cabo una instalacin de este tipo es de 50 metros

4.8.19. Bomba de manguera sueca

- Se trata de un dispositivo sumergido en el agua del mar, y consiste en una mangueraunida a un flotador, que al subir y bajar se estira y contrae actuando como una bomba deagua de mar, que a travs de una vlvula de retencin, alimenta una turbina y ungenerador, produciendo la energa elctrica consecuente

4.8.20. Bomba flotante sueca

- Este tipo consiste en una estructura que se encuentra apoyada en el fondo del mar,formada por flotadores y bombas de pistn. Con las olas, el flotador se mueve y accionalas bombas, que a su vez estn enlazadas con las turbinas y el generador elctrico. Laexistencia de una vlvula de retencin, obliga a que el fluido tenga slo un sentido.

4.8.21. Rectificador RUSSEL

- Se instala de manera perpendicular al frente de la ola, y est formado por mdulos, endonde hay dos tanques, uno superior y otro inferior.

- Cuando la ola llega, el agua llena el depsito superior, y las compuertas queseparan los dos tanques se abren, permitiendo el descenso del agua al tanque inferior,coincidiendo con el valle de la ola, y se acciona una turbina que se encuentra unida a ungenerador elctrico.

4.8.22. OYSTER

- Este sistema lo constituye una aleta situada entre 12 y 20 metros de profundidad

- La energa est generada por el propio movimiento de la aleta, que se traslada acilindros hidrulicos, y estos comprimen aceite, accionando un motor hidrulico, que es

el que se encarga de producir la energa elctrica.

4.9. Proyectos

4.10. Tecnologa en Espaa

4.10.1. Proyecto OCEANTEC (PSE-MAR)

- En Espaa el desarrollo de esta energa renovable puede alcanzar lmites muyimportantes en un futuro a medio y largo plazo

- a inicios del ao 2005 se puso en marcha el PSE-MAR (Proyecto Singular yEstratgico-Energas Marinas)


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- los hitos claves del mencionado proyecto, son los siguientes:

+ 2005: Puesta en marcha del proyecto, definicin de requisitos, seleccin de latecnologa.+ 2006: Diseo conceptual, Modelizacin numrica, ensayos de laboratorio.

+ 2007-2008: Construccin y prueba de un prototipo a escala mar.+ 2008-2009: Industrializacin de un prototipo a tamao real.+ 2010: Plantas piloto con varios sistemas.

- Como objetivos bsicos del proyecto se encuentran el desarrollo espaol de sistemas yequipos de captacin y transformacin de la energa de las olas

- convertidor TECNALIA o captador OCEANTEC, patente mundial registrada enel ao 2006.

- es un sistema flotante que se somete al movimiento de cabeceo peridico provocado

por la accin de las olas

- El sistema captador se encuentra totalmente encapsulado y sin estar en contacto con elmar.

- Sera un buen desarrollo para ubicaciones en las que hubiera un flujo medio entre 20 y30 kW/m

4.10.2. Tecnologas y patentes espaolas

4.10.2.1. PIPO SYSTEMS

- Sistema trivolumtrico patentado en el ao 2004 y se trata de un sistema mecnico decaptacin de energa de las olas

- La profundidad requerida para este dispositivo oscila entre 40 y 100 metros, y seobtiene energa a partir de alturas de olas de 20 cm.

4.10.2.2. HIDROFLOT

- consiste en una estructura semisumergida formada por boyas, que siguen el

movimiento de la superficie del mar.

- Se recoge el empuje de todos los flotadores en una salida comn, de tal manera que setiene la mxima potencia elctrica de salida.

4.10.2.3. CEFLOT

- Consiste en crear un horizonte artificial alrededor de un sistema mvil, de tal maneraque los elementos de la periferia se muevan segn el movimiento de las olas.


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4.10.2.4. BOYA ARLAS INVEST

- Consiste en el aprovechamiento de la fuerza y el desplazamiento que genera el cablede sujecin de las boyas como consecuencia del movimiento de las olas, y que estransmitido a un generador elctrico situado en la costa

4.10.3. Proyectos en Espaa

- En Espaa se tiene una instalacin con tecnologa OWC on-shore, y se trata delproyecto MUTRIKU en el Pas Vasco

- consiste en la instalacin en el nuevo dique de 16 turbinas de 30 kW de potencia cadauna, generando una electricidad equivalente al consumo de 1.000 personas

- Otro proyecto que se encuentra muy desarrollado es el promovido por IBERDROLAENERGAS RENOVABLES en Santoa que consiste en el empleo de 10 boyas

Powerboy, de tecnologa OPT, 9 con una potencia de 150 kW y 1 boya de 40 kW.

4.11. Evaluacin del uso y potencial de la energa undimotriz

4.11.1. Generalidades

- la energa de las olas es el 0,3% de la energa solar que llega a la tierra

- La energa de las olas es una energa muy concentrada y con una intensidad media dela energa tambin elevada

- Por tanto se trata de una forma de obtener energa con un gran potencial, siendo ladensidad media mundial del orden de 8 kW/m de lnea de costa

4.11.2. La situacin en el mundo

4.11.3. La situacin en Europa

- Partiendo de los estudios realizados en Europa sobre el potencial terico disponible dela energa del oleaje se puede ver cmo Reino Unido es el pas que ms potencial pormetro lineal posee

- Alemania, es de todos los pases mostrados, el que menor potencial tiene tanto paraproyectos en costa o cerca de ella, como para los que se encuentren en mar abierto.

- Espaa se encuentra en una situacin intermedia de entre todas las mostradas.

- Reino Unido, Dinamarca y Portugal son los principales pases en energa marina enEuropa.


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4.11.4. La situacin en Espaa

- Tanto en el Plan de Fomento de las Energas Renovables 2000- 2010, como en el Plande Energas Renovables 2005-2010, no se menciona a la energa undimotriz comofuente generadora de energa elctrica en Espaa.

- en el trabajo titulado Renovables 2050. Un informe sobre el potencial de las energasrenovables en la Espaa peninsular dice que la potencia total que se podra instalarseran 134,03 GW, generndose una cantidad total de energa elctrica de 329 TWh/ao

5.- Energa mareomotriz o de las mareas

5.1. Concepto

- Se entiende por mareas el movimiento peridico de ascenso y descenso del agua delmar, producido por las acciones gravitatorias del Sol, principalmente por las de la Luna,

as como por el movimiento de rotacin de la Tierra.

- El mencionado fenmeno, que tiene lugar dos veces cada da

- El Sol tambin interviene en la formacin de las mareas, pero hay que decir que elperodo de las mismas es de veinticuatro horas.

- las mareas que tienen lugar cuando el Sol, la Tierra y la Luna se encuentran en lnearecta se conocen con el nombre de mareas vivas son aquellas en las que la amplitudde la marea es mayor

- cuando el Sol, la Tierra y la Luna se encuentran formando un ngulo recto, las mareasse conocen con el nombre de mareas muertas, y son aquellas en la que la amplitud dela marea es menor

5.3. Ventajas e inconvenientes

I. Ventajas:

a) Presentan caractersticas similares a las plantas hidroelctricas,b) No generan ruido al entorno.

c) La generacin de emisiones contaminantes a la atmsfera o al agua es nulad) La energa renovable que generan es continuae) Bajo coste de la materia prima para la generacin elctrica.f) No estn sujetas a la existencia o no de abundante aguag) La vida til de las instalaciones es muy superior a la de las centrales hidrulicas.

II. Inconvenientes:

a) Es necesaria una fuerte inversin.b) Este tipo de instalaciones no se pueden generalizar por todos los lugares martimosc) La operacin de la planta es intermitente

d) La vida til de la obra civil necesaria en los proyectos es de 120 aos, mientras que lade los equipos es de 40 aos.


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e) La amplitud de las mareas es lo que condiciona de manera directa la rentabilidad delas instalaciones.f) Este tipo de instalaciones deben tener una evaluacin de impacto ambiental muydetallada y exhaustiva

5.4. Clasificacin de las mareas

- Segn el perodo:

a) De 12 horas aproximadamente: son los perodos tpicos de las mareas, provocadospor la rotacin relativa de la Tierra y de la Lunab) de 24 horas: se produce cuando el lugar se encuentra en una latitud elevada y elngulo que forma La Luna o el Sol con el plano del ecuador es tambin elevadoc) De 14 das: es el resultado de la superposicin de la accin gravitatoria de la Tierra,la Luna y el Sol.d) Marea mixta: se trata de una superposicin de los tipos de mareas comentados

anteriormente

- Segn la posicin de la Tierra y de los astros:

a) Mareas vivas: se dan cuando se superponen el Sol, la Tierra y la Luna. Los lugares enlos que la amplitud de la marea es mayor se encuentran fundamentalmente en el OcanoAtlnticob) Mareas muertas: se dan cuando los astros y el planeta Tierra se encuentran formadosentre ellos un ngulo de 90. Es escasa en lugares como el Mar Negro, en el mar

5.5. Energa de las mareas

- el aprovechamiento de la energa de las mareas deriva del aprovechamiento de laenerga potencial del agua del mar.

- Dicho aprovechamiento debe llevarse a cabo en aquellos lugares en donde ladiferencia de cota entre la pleamar y la bajamar, es decir, una amplitud de marea, seacomo mnimo de 5 metros.

- adems, se debe dar la circunstancia que la cantidad de agua retenida durante lapleamar sea lo suficientemente grande, como para que haga rentable la instalacin

- sumando todos los requisitos los lugares aptos para llevar a cabo una instalacin deenerga mareomotriz son pocos.

- la potencia terica real de un lugar con cierto recurso mareomotriz, hay que tener encuenta que es funcin de la superficie que se tiene disponible para embalsar, as comode la amplitud de marea y de la densidad del agua del mar

E (kW) = 226 x A x a2

- el rendimiento de una central mareomotriz est alrededor del 25%.


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5.6. Aprovechamiento de las mareas

- La produccin de energa elctrica como consecuencia de las mareas, se produce demanera cclica, al igual que tienen lugar las mareas.

- Como consecuencia del aumento del agua embalsada durante la pleamar, se generanunas diferencias de presin entre ambos lados del dique, de tal manera que fluye aguade la zona de mayor presin a la de menor presin, haciendo girar una turbina

5.6.1. Ciclo de simple efecto

- Se trata de aquel ciclo que se da en las instalaciones en las que slo hay unalmacenamiento, y la generacin de energa elctrica tiene lugar o en el reflujo o enflujo

+ generacin elctrica durante el reflujo (bajamar): cuando el llenado del

almacenamiento tiene lugar con las compuertas abiertas y el vaciado, concompuertas cerradas y con turbinacin.+ generacin elctrica durante el flujo (pleamar): el llenado del almacenamientotiene lugar con las compuertas cerradas con turbinacin, y el vaciado con lascompuertas abiertas.

- sera ms recomendable la produccin de energa elctrica cuando el agua almacenadafluya de la baha o estuario al mar

- el funcionamiento de las turbinas no comienza en el mismo momento que cesa lapleamar

- Posteriormente, la produccin de energa elctrica tiene lugar durante 5 o 6 horas queal darse dos ciclos diarios, la generacin diaria de energa elctrica seran 10 o 12 horas

- la generacin de energa elctrica no sera gestionable

5.6.2. Ciclo de doble efecto

- Se trata de aquellos casos en los que la produccin elctrica se produce durante elllenado y durante el vaciado del estuario o de la baha

- En el caso del doble efecto, se disminuye el rendimiento de las turbinas, ya que no sepuede optimizar a las turbinas y al caudal, pero incluso as se consigue una mayorproduccin energtica

- En el caso de utilizar turbinas reversibles, el tiempo de funcionamiento de las mismases de 6-7 horas por ciclo

5.6.3. Ciclo de acumulacin por bombeo

- Son aquellas instalaciones que producen energa elctrica tanto durante el llenado

como durante el vaciado del estuario o de la baha.


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- en este caso se aumenta la gestionabilidad ya que la produccin de energa elctrica noslo se produce cuando tienen lugar las pleamares y bajamares de manera natural, sinoque parte tambin se puede producir en aquellos momentos en los que la demanda delsistema elctrico sea mayor.

- la cantidad de electricidad generada aumenta en el entorno del 10% respecto a unsistema normal de doble efecto.

5.6.4. Ciclos mltiples

- Se trata de generar electricidad durante un mayor nmero de horas mediante lautilizacin de varios embalses que acumulen agua a diferente cota- necesaria una mayor obra civil y una mayor inversin

5.7. Sistemas generadores: turbinas

- la amplitud mxima de marea est aproximadamente en 15 metros por este motivo lasturbinas que se tienen que instalar deben poseer una velocidad de giro lo ms elevadaposible y con unas caractersticas aceptables respecto a la cavitacin.

a) Turbinas bulbo axial: consiste en una turbina de flujo horizontal conectada a ungenerador, estando todo cerrado y sumergido en el agua. la turbina admite flujos enambos sentidos.b) Turbina tipo Straflo de rotor anular: turbina de flujo horizontal, en la que elgenerador de tipo anular circunda los labes de aqulla, de tal manera que se consigueun mayor rendimiento. no se puede utilizar como bomba de agua del mar al estuario obaha.c) Turbina tubular: se trata de una turbina tipo Kaplan de flujo axial, a la cual seencuentra conectado el generador a travs de un largo eje, lo que permite que est fueradel agua

5.8. Proyectos

5.8.1. Generalidades

- Hay que tener en cuenta que antes de comenzar con un proyecto de energamareomotriz hay que realizar un estudio de viabilidad

- los parmetros bsicos que se consideren sean los siguientes:

a) Longitud del dique.b) Superficie del embalse.c) Nivel mnimo del agua.d) Amplitud de la marea, siendo sta el factor ms determinante

- Existe un parmetro que permite determinar el grado de optimizacin del proyecto, yse conoce como Ratio Gibrat, definido como la longitud total del dique dividido entrela energa elctrica producida, en kWh.

- Cuando ms pequeo sea dicho ndice, mejor ser para la rentabilidad del proyecto


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- En la actualidad el desarrollo de proyectos con este tipo de energa renovable es muyreducido

- el coste de generacin es elevado si se compara tambin con otras energas renovables

5.8.2. Instalaciones

5.8.2.1. En funcionamiento

5.8.2.1.1. Central de Rance

- ubicada en la Bretaa francesa no entr en funcionamiento hasta el ao 1967

- instalacin del tipo de doble efecto, y en donde se puede llevar a cabo tambinalmacenamiento por bombeo.

- La superficie del estuario limitada por el dique es de 22 km2

- El dique que se construy al efecto tiene una longitud de 700 metros de largo, con 24metros de ancho y 27 metros de alto

- existen 6 compuertas de 15 metros de longitud cada una y 10 metros de altura.

- En el propio dique se encuentran todos los elementos necesarios para que la centralfuncione

- La cantidad de energa elctrica neta producida al cabo de un ao 550 GWh

5.8.2.1.2. Central de Kislaya

- Puesta en servicio en 1968 se trata de una instalacin que se encuentra ubicada en labaha de Kislaya

- Posee una amplitud media de 2,4 metros y el embalse es de 1,1 km2.

5.8.2.1.3. Central de la baha de Fundy

- ubicada la frontera de Estados Unidos y Canad

- En ella hay un dique de 46,5 metros de longitud y 30,5 metros de altura. Hay unanica turbina instalada de 18 MW de potencia

5.8.2.1.4. Otras

- Otras instalaciones en funcionamiento son las existentes en China, construidas en 1961y 1980, con amplitudes de marea de 7 y 7,1 metros, superficie embalsada de 1,8 y 2km2

resumen vol iii

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