lunes, 21 de mayo de 2007

Fuentes de Energia!!




UNIVERSIDAD DE SONORA








Materia:



Nuevas tecnologías de la información y de la comunicación


Alumnos:



Lopez Gonzalez
Eunice


Alvarado Rosas Roberto




Trabajo:


Fuentes de energía alternas


Energía renovable

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

Las fuentes renovables de energía pueden dividirse en dos categorías: no contaminantes o limpias y contaminantes. Entre las primeras:

  • El Sol: energía solar.

  • El viento: energía eólica.

  • Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica.

  • Los mares y océanos: energía mareomotriz.

El calor de la Tierra: energía geotérmica.

Las contaminantes (que son las realmente renovables, es decir, que se renuevan) se obtienen a partir de la materia orgánica o biomasa, y se pueden utilizar directamente como combustible (madera u otra materia vegetal sólida), bien convertida en bioetanol o biogás mediante procesos de fermentación orgánica o en biodiésel, mediante reacciones de transesterificación. Las energías de fuentes renovables contaminantes tienen el mismo problema que la energía producida por combustibles fósiles: en la combustión emiten dióxido de carbono, gas de efecto invernadero, y a menudo son aún más contaminantes puesto que la combustión no es tan limpia, emitiendo hollines y otras partículas sólidas. Sin embargo se encuadran dentro de las energías renovables porque el dióxido de carbono emitido será utilizado por la siguiente generación de materia orgánica.


Biodiésel

El biodiésel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales. El producto fabricado industrialmente por procesos de esterificación y transesterificación, se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo. Como sustituto total se denomina B100, mientras que otras denominaciones como B5 o B30 hacen referencia a la proporción o % de biodiésel utilizado en la mezcla. El biodiésel, cuyas propiedades son conocidas desde mediados del siglo XIX, se destina a la combustión en motores de ciclo diésel convencionales o adaptados, según el fabricante y por ello a principios del siglo XXI se impulsa su desarrollo como combustible para automóviles alternativo a los derivados del petróleo.


Biogás

El biogás resulta de la fermentación de los desechos orgánicos. Es importante destacar que este combustible es una alternativa más en la matriz energética del país.

El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos, (bacterias metanogénicas, etc.), y otros factores, en ausencia de aire (esto es, en un ambiente anaeróbico). Cuando la materia orgánica se descompone en ausencia de oxígeno, actúa este tipo de bacterias, generando biogás.

Bioetanol

El bioetanol puede sustituir a la gasolina como ya se hace en Brasil con el alcohol de caña, o el de maíz en los Estados Unidos. Permite sustituir los aditivos que se emplean actualmente y que generan contaminación ambiental.

El etanol derivado de la caña tiene la mejor relación de costo-eficacia (mucho mejor que el de maíz), y pocos lugares del mundo gozan de una combinación de suelo, clima, tierra disponible y bajos costos laborales para el cultivo de la caña comparable a la de América Latina y el Caribe.

La tecnología para destilar el etanol de caña y mezclarlo con gasolina es comparativamente barata y de fácil obtención. Prácticamente todos los automóviles nuevos y la mayor parte de los viejos pueden funcionar con gasolina que contenga hasta un 10% de etanol, y millones de vehículos “flex-fuel ” (propulsados por cualquiera de estos combustibles o su combinación) están ya en circulación.

El boom de los biocombustibles como alternativa al uso de combustibles fósiles es visto como una de las principales fuentes de riqueza de Latinoamérica y como una buena estrategia para reducir el calentamiento global.














En éste automóvil se utiliza un concepto nuevo de motorización, compuesto de un motor denominado Tri-Flex, que es alimentado por gasolina, etanol al 85% mezclado con gasolina (llamado E85) e hidrógeno. Se puede cambiar el tipo de combustible con el auto en marcha salvo en el caso del hidrógeno en el que la camioneta debe estar detenida.

Ficha Técnica

Marca: FORD F250 SUPER CHIEF CONCEPT
Año de fabricación: 2006
País: Estados Unidos
Motor: V10 SOHC supercargado de 6800 cc y 20 válvulas en posición delantera
Potencia: 310 HP a 4250 rpm
Torque: 576 Nm a 3250 rpm
Transmisión: Caja de cambios TorqShift automática de cinco velocidades. Tracción en las cuatro ruedas
Velocidad máxima: -
Frenos: Discos ventilados en las cuatro ruedas
Distancia entre ejes: 4444 mm
Otros: Su alimentación puede ser de gasolina, hidrógeno o etanol.
Versión en prototipo




CAMPO SOLAR:















PANELES:

Están constituidos por células cuadradas fotovoltáicas de silício monocristalino de alta eficiencia, capaces de producir energía con tan sólo un 4-5% de radiación solar. Este hecho asegura una producción que se extiende desde el amanecer hasta el atardecer, aprovechando toda la potencia útil posible que nos es suministrada por el sol.




Las conexiones redundantes múltiples en la parte delantera y trasera de cada célula, ayudan a asegurar la fiabilidad del circuito del módulo.

Gracias a su construcción con marcos laterales de metal y el frente de vidrio, de conformidad con estrictas normas de calidad estos módulos soportan las inclemencias climáticas más duras funcionando eficazmente sin interrupción durante su larga vida útil.


















La serie de 36 células de alta eficiencia, está totalmente embutida en EVA y protegida contra la suciedad, humedad y golpes por un frente especial de vidrio templado antirreflector de bajo contenido en hierro y una lámina de TEDLAR en su parte posterior, asegurando de esta forma su total estanqueidad.
La caja de conexiones a la intemperie con el terminal positivo y el negativo, lleva incorporados dos diodos de derivación, que evitan la posibilidad de avería de las células y su circuito, por sombreados parciales de uno o varios módulos dentro de un conjunto


















ESTRUCTURA:
















El campo solar está organizado en 6 agrupacioness de 32 paneles (grupo bloques 1,2,3,4,5,7) y un grupo de 42 paneles (6):
Cada uno de los grupos de 32 paneles es dividido en 4 sub-grupos de 8 paneles conectados en serie.
El grupo de 42 paneles está dividido en 2 bloques de 21 paneles cableados diréctamente al laboratorio de la Central Solar.
En la parte derecha del campo solar hay una célula calibrada que permite la medida de la radiación solar. Distribuidos en las zonas 4 y 6 hay 5 sensores PT100 conectada en la trasera del panel que nos permiten medir la temperatura de las células en distintos puntos del campo solar.

CELULA CALIBRADA: La Central dispone de una célula calibrada que permite la medida de la radiación solar

























Calentadores de agua con energía solar: La energía solar es ampliamente utilizada en climas soleados para calentar paneles con tubos, en los cuales el agua se calienta porque su superficie negra absorbe energía solar. Esta agua caliente se almacena en tanques y es usada directamente como agua caliente o bombeada para ayudar en el calentamiento de la casa. Estos calentadores solares de agua son caros porque son hechos de costosos vidrios, plásticos y metales.


Los calentadores solares de agua no son fuentes de energía, son dispositivos consumidores; todos ellos utilizan más energía de la que producen. Sin embargo, los calentadores solares usan menos energía que calentadores eléctricos o a gas, siendo una alternativa para economizar energía. La Figura 27.2 compara dos calentadores de agua (Miami Florida), uno solar y otro a gas. Ambos sistemas usan indirectamente combustibles fósiles para abastecer y mantener el equipamento. El calentador solar requiere más inversión inicial en equipamento pero no usa combustible directamente. El calentador a gas requiere menos equipamento pero necesita una compra continua de combustible.




























Figura Comparación entre calentadores solares de agua (a) y calentadores de agua a combustible fósil - gas (b). (Zucchetto y Brown, 1977)


El uso de fuentes como calentadores solares de agua que no rinden eMergía neta pero proporcionan energía y ayudan a economizar otros tipos de energía más valiosos, se dice que son medidas de conservación de energía. Si se pretende economizar energía, dependerá de tener en manos el capital para pagar el alto coste de equipamento, y se economizará más dinero que con cualquier otra inversión de su capital.




ENERGIA EOLICA:


















- la tecnología que usa el viento para generar electricidad - es la fuente de electricidad nueva que más rápido está creciendo en el mundo. La energía eólica es producida a través de enormes turbinas de viento de tres aspas instaladas encima de torres altas, que funcionan como ventiladores, pero en reverso. En lugar de usar electricidad para generar viento, las turbinas usan el viento para generar electricidad.

El viento hace girar las aspas y las aspas hacen girar un eje que está conectado a través de una serie de poleas para impulsar un generador de electricidad. Las turbinas de gran escala de las compañías de electricidad pueden generar entre 750 kilovatios (un kilovatio equivale a 1.000 vatios) y 1,5 megavatios (un megavatio equivale a un millón de vatios). Los hogares, estaciones de telecomunicaciones y bombas de agua utilizan como fuente de energía turbinas individuales pequeñas de menos de 100 kilovatios, particularmente en localidades remotas donde no hay servicio de las compañías de electricidad. En las plantas eólicas, o "granjas de viento", se vinculan grupos de turbinas para generar electricidad para la red de distribución. La electricidad se envía a los consumidores a través de líneas de transmisión y de distribución.
Desde 1980 los estudios y pruebas patrocinados por el Programa Eólico del Departamento de Recursos Energéticos han ayudado a reducir el costo de la energía eólica de 80 centavos (en dólares actuales) por kilovatio/hora a entre 4 y 6 centavos por kilovatio/hora en la actualidad.
Una de las metas del programa eólico es reducir aún más el costo de producción de la energía eólica en escala industrial a 3 centavos por kilovatio/hora en los sitios terrestres con vientos de velocidad baja y a 5 centavos por kilovatio/hora en los sitios marinos. Un sitio de velocidad baja de viento es donde la velocidad promedio anual del viento medida a 10 metros de altura sobre el suelo es de alrededor de 21 kilómetros por hora. Para lograr estos y otros objetivos, dos de los principales laboratorios principales de investigación del Departamento de Recursos Energéticos, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), en Colorado, y los Laboratorios Nacionales Sandia, en Nuevo México, trabajan con socios industriales e investigadores universitarios en todo el país a fin de adelantar las tecnologías de energía eólica. Cada laboratorio tiene habilidades y capacidades únicas para satisfacer las necesidades de la industria.


El Centro Nacional de Tecnología Eólica (NWTC) del NREL es la principal instalación de investigación del programa eólico. El NWTC realiza estudios y apoya a socios de la industria en el diseño y revisión de análisis, desarrollo de componentes, análisis de sistemas y controles, pruebas, integración en las compañías, ayuda técnica y demás. Sandia lleva a cabo investigaciones en fabricación avanzada, fiabilidad de componentes, aerodinámica, análisis estructural, fatiga de material y sistemas de control.
Gracias a esos estudios y desarrollo, la capacidad mundial de generación de energía eólica se ha multiplicado 10 veces en los últimos 10 años, de 3,5 gigavatios (un gigavatio equivale a 1.000 millones de vatios) en 1994 a cerca de 50 gigavatios hacia fines de 2004. En Estados Unidos la capacidad de energía eólica se ha triplicado, de 1.600 megavatios en 1994 a más de 6.700 megavatios para fines de 2004, lo suficiente como para abastecer a más de 1,6 millones de hogares.


La industria de la energía eólica se dirige hacia un crecimiento récord en 2005, gracias a la renovación en 2004 de un crédito impositivo federal de producción. El estímulo impositivo concede un crédito de 1,9 centavos por kilovatio/hora a tecnologías que reúnan los requisitos, durante los primeros 10 años de producción. Algunos expertos de la industria eólica prevén que las instalaciones con tecnología de energía eólica aumentarán en 2005 más de 2.000 megavatios de capacidad debido a las ventajas impositivas ofrecidas por esta ley.
La industria eólica ha crecido enormemente durante la década pasada gracias a las políticas de estímulo del gobierno y a la labor de los investigadores del Programa Eólico del Departamento de Recursos Energéticos en colaboración con socios de la industria, para desarrollar tecnologías innovadoras que reducen costos, cultivar el crecimiento del mercado e identificar nuevas aplicaciones de la energía eólica.
Desarrollo de tecnologías que reducen costos


El trabajo realizado en función de los proyectos del Programa Eólico del Departamento de Recursos Energéticos entre 1994 y 2004 produjo diseños innovadores, turbinas más grandes y eficiencias que condujeron a una reducción dramática de los costos de producción. Aunque esta caída de los costos es impresionante, la electricidad que produce la tecnología de energía eólica no es aún totalmente competitiva con la que producen los combustibles fósiles. Los investigadores creen que hará falta más mejoras tecnológicas para reducir en otro 30 por ciento el costo de la electricidad derivada del viento a fin de que sea plenamente competitiva con las tecnologías de generación de electricidad que usan combustibles convencionales.
Cultivar el crecimiento del mercado
Para cultivar el crecimiento del mercado mediante la aceptación creciente de la tecnología eólica en todo el país, el equipo Wind Powering America (WPA) del Departamento de Recursos Energéticos trabaja con socios de la industria a fin de proveer apoyo estatal, desarrollar asociaciones con las compañías de electricidad, llevar a cabo campañas de difusión y elaborar mecanismos innovadores de mercado para apoyar el uso de sistemas eólicos de gran y pequeña escala.


La estrategia de WPA para aumentar la aceptación de la tecnología eólica incluye extensas actividades de información a fin de informar mejor a los distintos sectores del público sobre los beneficios de esta tecnología. En 2004 miembros del equipo WPA participaron como expositores en 36 eventos en 20 estados y distribuyeron 43.000 ejemplares de publicaciones de WPA a grupos de trabajo estatales relacionados con la energía eólica y en diversos actos. La cantidad de visitantes al sitio web de Wind Powering America sigue creciendo. (Véase: http://www.windpoweringamerica.gov).

Por medio de acciones como esas, WPA procura aumentar el uso de la energía eólica en Estados Unidos con la meta de que por lo menos 30 estados tengan 100 megavatios de capacidad eólica para el 2010.
Nuevas aplicaciones de la energía cólica
Décadas de trabajo a través de asociaciones en los sectores público y privado han llevado la energía eólica del sueño de ayer a la realidad de hoy.
Para asegurar el crecimiento continuo de la industria en 2005 y después, el Programa Eólico explora aplicaciones innovadoras que puedan abrir nuevos mercados. Entre ellas cabe mencionar la instalación de turbinas de viento frente a la costa en aguas superficiales y profundas, el uso de la energía eólica para producir agua fresca y el desarrollo de tecnologías nuevas que ayuden a utilizar la energía eólica en sinergia con otras tecnologías de energía renovable como la hidroeléctrica.
Desarrollo frente a la costa y en aguas profundas



Las turbinas de viento frente a la costa, ahora en las primeras etapas de desarrollo, son más caras y difíciles de instalar que las turbinas en tierra. Las turbinas costeras deben ser diseñadas para que sobrevivan el viento marino y el embate de las olas causadas por fuertes tormentas, y protegidas del corrosivo entorno marino. Algunas de las ventajas de las instalaciones frente a la costa son que se puede instalar turbinas más grandes que las de tierra para producir aún más electricidad por turbina, y que la ubicación oceánica brinda velocidades de viento mucho más altas y menos turbulencia. Las instalaciones frente a la costa también reducen el uso del suelo y pueden satisfacer preocupaciones estéticas si se instalan las turbinas lejos de la costa y fuera de la vista. Estudios recientes muestran que hay importantes recursos eólicos frente a la costa en el Atlántico medio y el noreste de Estados Unidos, cerca de zonas urbanas grandes. En Europa las turbinas frente a la costa producen alrededor de 600 megavatios, pero todavía no se han instalado turbinas en aguas con más de 20 metros de profundidad.


Para las turbinas costeras en aguas superficiales (menos de 30 metros), los fabricantes europeos han adaptado diseños convencionales de turbinas terrestres y las han colocado en bases de hormigón o sobre pilotes de acero fijados al fondo marino. Una subestación frente a la costa recoge la energía y aumenta el voltaje, y la electricidad se transmite a la costa por cable submarino hasta otra subestación que aumenta nuevamente el voltaje para la transmisión a compañías de electricidad y su distribución a los consumidores.


Existen grandes recursos eólicos potenciales frente a la costa de Estados Unidos, en aguas más profundas que el límite actual de 30 metros de la tecnología, desarrollado en Europa para el mar Báltico. Los cimientos de los pilotes de acero clavados en el lecho marino son menos apropiados para las aguas más profundas de las costas estadounidenses. Para producir energía eólica en aguas profundas que sea económicamente eficaz hace falta adaptar y ajustar la escala de las tecnologías de plataformas flotantes desarrolladas por las industrias del petróleo y del gas, así como desarrollar nuevos métodos más baratos de anclaje, a fin de que se puedan aplicar a la energía eólica. La perspectiva última para esta nueva tecnología eólica marina sería construir las turbinas y la plataforma de apoyo en un dique seco en la costa con mano de obra local, remolcar la turbina flotante hasta su lugar en el mar, echar el ancla y enchufar el cable que llevará la electricidad a la costa.

El Programa Eólico está evaluando distintos conceptos de plataformas flotantes para turbinas marinas para la generación de electricidad de manera efectiva en aguas de 50 a 200 metros de profundidad. El Programa también está negociando un acuerdo de asociación con una compañía nacional para desarrollar los primeros prototipos estadounidenses de turbinas eólicas multimegavatios diseñados específicamente para uso en aguas superficiales frente a la costa.
Viento y agua


El Programa Eólico está investigando cómo el viento y el agua pueden funcionar conjuntamente para proveer un abastecimiento más estable de electricidad y de agua potable. La escasez de agua potable es un problema mundial cada vez mayor. Según las Naciones Unidas, la creciente población mundial necesitará trillones más de metros cúbicos de agua potable por día para el 2025. La capacidad mundial actual de desalinización se estima en 28 millones de metros cúbicos por día.
Una solución importante para la escasez de agua potable es la desalinización de abundante agua salada del océano, pero la desalinización es una tecnología de uso intenso de energía y no es eficaz desde el punto de vista del costo en la mayoría de las áreas. Entre todas las tecnologías de procesos de desalinización la que tiene mayor eficiencia de energía eléctrica es la de osmosis inversa, que produce entre 3 y 8 kilovatios/hora por metro cúbico de agua.
La osmosis inversa es un método de producción de agua pura que filtra el agua salada a través de una membrana semipermeable (que permite que se filtren algunas moléculas pero no todas) que impide el paso de las sales.
Aún con la alta eficiencia de la osmosis inversa, la energía representa alrededor del 40 por ciento del costo total del agua desalinizada. Desde un punto de vista económico y ambiental hacen falta fuentes alternas de energía limpia y barata para lograr una solución de desalinización de bajo costo.
La energía eólica es la fuente de energía renovable más prometedora y menos cara, pero debido a su naturaleza variable - ya que el viento no siempre sopla - los investigadores deben determinar los efectos que tendrá en los sistemas de desalinización y en su funcionamiento.
En 2004 el Programa Eólico financió un estudio de diseño conceptual para un sistema integrado de energía eólica y desalinización. El proyecto explora conceptos eólicos y de desalinización, identifica problemas técnicos, estudia la factibilidad de conceptos alternos y evalúa su viabilidad económica.



Para proveer un suministro estable de electricidad a la red de distribución de las compañías, el Programa Eólico está realizando investigaciones de los beneficios potenciales de la combinación entre viento e hidroelectricidad, la cual explota la energía del agua en movimiento o en caída.
Como parte de ese esfuerzo, Estados Unidos ayudó a crear un grupo de trabajo del Organismo Internacional de la Energía (OIE), cuyos participantes se centrarán en la integración de los sistemas eólico e hidroeléctrico (Anexo XXIV de Investigación, Desarrollo y Demostración Eólica del OIE).



El anexo intercambiará información y llevará a cabo estudios cooperativos de la generación, transmisión y economía de la integración de los sistemas eólico e hidroeléctrico. El anexo celebró su primera reunión en la represa Hoover, en Nevada, en 2005.












COMO PODEMOS AHORRAR ENERGIA EN NUESTRO HOGAR.?



MAESTRA: Maria Antonieta, Universidad de Sonora!






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