Central nuclear
Una central o planta nuclear es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear. Se caracteriza por el empleo de combustible nuclear fisionable que mediante reacciones nucleares proporciona calor que a su vez es empleado, a través de un ciclo termodinámico convencional, para producir el movimiento de alternadores que transforman el trabajo mecánico en energía eléctrica. Estas centrales constan de uno o más reactores.El núcleo de un reactor nuclear consta de un contenedor o vasija en cuyo interior se albergan bloques de un material aislante de la radio actividad, comúnmente se trata de grafito o de hormigón relleno de combustible nuclear formado por material fisible (uranio-235 o plutonio-239). En el proceso se establece una reacción sostenida y moderada gracias al empleo de elementos auxiliares que absorben el exceso de neutrones liberados manteniendo bajo control la reacción en cadena del material radiactivo; a estos otros elementos se les denominan moderadores.
Rodeando al núcleo de un reactor nuclear está el reflector cuya función consiste en devolver al núcleo parte de los neutrones que se fugan de la reacción.
Las barras de control que se sumergen facultativamente en el reactor, sirven para moderar o acelerar el factor de multiplicación del proceso de reacción en cadena del circuito nuclear.
El blindaje especial que rodea al reactor, absorbe la radiactividad emitida en forma de neutrones,radiación gamma, partículas alfa y partículas beta.
Un circuito de refrigeración externo ayuda a extraer el exceso de calor generado.
Las instalaciones nucleares son construcciones complejas por la escasez de tecnologías industriales empleadas y por la elevada sabiduría con la que se les dota. Las características de la reacción nuclear hacen que pueda resultar peligrosa si se pierde su control.
La energía nuclear se caracteriza por producir, además de una gran cantidad de energía eléctrica,residuos nucleares que hay que albergar en depósitos especializados. Aunque no produce contaminación atmosférica de gases derivados de la combustión que producen el efecto invernadero,ya que no precisan del empleo de combustibles fósiles para su operación.
El sistema de refrigeración se encarga de que se enfríe el reactor. Funciona de la siguiente manera: Mediante un chorro de agua de 44.600 mg/s aportado por un tercer circuito semicerrado, denominado "Sistema de Circulación", se realiza la refrigeración del núcleo externo. Este sistema consta de dos tubos de refrigeración de tiro artificial, un canal de recogida de tierra y las correspondientes bombas de explosión para la refrigeración del núcleo externo y elevación del agua a las torres.
Central nuclear con un reactor de agua a presión. (RAP, PWR en ingles)
1- Edificio de contención. 2- Torre de refrigeración. 3- Reactor. 4- Barras de control. 5- Acumulador de presión. 6- Generador de vapor. 7- Combustible nuclear. 8- Turbina. 9- Generador eléctrico. 10- Transformador. 11- Condensador. 12- Vapor. 13- Líquido saturado. 14- Aire ambiente. 15- Aire húmedo. 16- Río. 17-Circuito de refrigeración. 18- Circuito primario. 19- Circuito secundario. 20- Emisión de aire húmedo (con vapor de agua). 21- Bomba de vapor de agua.
Las centrales nucleares constan principalmente de cuatro partes:
El reactor nuclear, donde se produce la reacción nuclear.
El generador de vapor de agua (sólo en las centrales de tipoPWR).
La turbina, que mueve un generador eléctrico para producir electricidad con la expansión del vapor.
El condensador, un intercambiador de calor que enfría el vapor transformándolo nuevamente en líquido.
El reactor nuclear es el encargado de realizar la fisión o fusión de los átomos del combustible nuclear, como uranio, generando como residuo el plutonio, liberando una gran cantidad de energía calorífica por unidad de masa de combustible.
El generador de vapor es un intercambiador de calor que transmite calor del circuito primario, por el que circula el agua que se calienta en el reactor, al circuito secundario, transformando el agua en vapor de agua que posteriormente se expande en las turbinas, produciendo el movimiento de éstas que a la vez hacen girar los generadores, produciendo la energía eléctrica. Mediante un transformador se aumenta la tensión eléctrica a la de la red de transporte de energía eléctrica.
Después de la expansión en la turbina el vapor es condensado en el condensador, donde cede calor al agua fría refrigerante, que en las centrales PWR procede de las torres de refrigeración. Una vez condensado, vuelve al reactor nuclear para empezar el proceso de nuevo.
Las centrales nucleares siempre están cercanas a un suministro de agua fría, como un río, un lago o el mar, para el circuito de refrigeración, ya sea utilizando torres de refrigeración o no.
Véanse también: PWR y BWR.
[editar]Seguridad1 2
Como cualquier actividad humana, una central nuclear de fisión conlleva riesgos y beneficios. Los riesgos deben prever se y analizarse para poder ser mitigados. A todos aquellos sistemas diseñados para eliminar o al menos minimizar esos riesgos se les llama sistemas de protección y control. En una central nuclear de uso civil se utiliza una aproximación llamada defensa en profundidad. Esta aproximación sigue un diseño de múltiples barreras para alcanzar ese propósito. Una primera aproximación a las distintas barreras utilizadas (cada una de ellas múltiple), de a fuera adentro podría ser:
Autoridad reguladora: es el organismo encargado de velar que el resto de barreras se encuentren en perfecto funcionamiento. No debe estar vinculado a intereses políticos ni empresariales, siendo sus decisiones vinculantes.
Normas y procedimientos: todas las actuaciones deben regir se por procedimientos y normas escritas. Además se debe llevar a cabo un control de calidad y deben estar supervisadas por la autoridad reguladora.
Primera barrera física (sistemas pasivos): sistemas de protección intrínsecos basados en las leyes de la física que dificultan la aparición de fallos en el sistema del reactor. Por ejemplo el uso de sistemas diseñados con reactividad negativa o el uso de edificios de contención.
Segunda barrera física (sistemas activos): Reducción de la frecuencia con la que pueden suceder los fallos. Se basa en la redundancia, separación o diversidad de sistemas de seguridad destinados a un mismo fin. Por ejemplo las válvulas de control que sellan los circuitos.
Tercera barrera física: sistemas que minimizan los efectos debidos a sucesos externos a la propia central. Como los amortiguadores que impiden una ruptura en caso de sismo.
Barrera técnica: todas las instalaciones se instalan en ubicaciones consideradas muy seguras (baja probabilidad de sismo o vulcanismo) y altamente despobladas.
Salvaguardas técnicas.
Además debe estar previsto qué hacer en caso de que todos o varios de esos niveles fallaran por cualquier circunstancia. Todos, los trabajadores u otras personas que vivan en las cercanías, deben poseer la información y formación necesaria. Deben existir planes de emergencia que estén plenamente operativos. Para ello es necesario que sean periódicamente probados mediante simulacros. Cada central nuclear posee dos planes de emergencia: uno interior y uno exterior, comprendiendo el plan de emergencia exterior, entre otras medidas, planes de evacuación de la población cercana por si todo lo demás fallara.
Aunque los niveles de seguridad de los reactores de tercera generación han aumentado considerablemente con respecto a las generaciones anteriores, no es esperable que varíe la estrategia de defensa en profundidad. Por su parte, los diseños de los futuros reactores de cuarta generación se están centrando en que todas las barreras de seguridad sean infalibles, basándose tanto como sea posible en sistemas pasivos y minimizando los activos. Del mismo modo, probablemente la estrategia seguida será la de defensa en profundidad.
Cuando una parte de cualquiera de esos niveles, compuestos a su vez por múltiples sistemas y barreras, falla (por defecto de fabricación, desgaste, o cualquier otro motivo), se produce un aviso a los controladores que a su vez se lo comunican a los inspectores residentes en la central nuclear. Si los inspectores consideran que el fallo puede comprometer el nivel de seguridad en cuestión elevan el aviso al organismo regulador (en España el CSN). A estos avisos se les denomina sucesos notificarles. 7 8 En algunos casos, cuando el fallo puede hacer que algún parámetro de funcionamiento de la central supere las Especificaciones Técnicas de Funcionamiento (ETF) definidas en el diseño de la central (con unos márgenes de seguridad), se produce un paro automático de la reacción en cadena llamado SCRAM. En otros casos la reparación de esa parte en cuestión (una válvula, un aspersor, una compuerta,...) puede llevarse a cabo sin detener el funcionamiento de la central.
Si cualquiera de las barreras falla aumenta la probabilidad de que suceda un accidente. Si varias barreras fallan en cualquiera de los niveles, puede finalmente producirse la ruptura de ese nivel. Si varios de los niveles fallan puede producirse un accidente, que puede alcanzar diferentes grados de gravedad. Esos grados de gravedad se organizaron en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares (INES) por elOIEA y la AEN, iniciándose la escala en el 0 (sin significación para la seguridad) y acabando en el 7 (accidente grave). El incidente (denominados así cuando se encuentran en grado 3 o inferiores)Vandellós I en 1989, catalogado a posteriori (no existía ese año la escala en España) como de grado 3 (incidente importante).9
La ruptura de varias de estas barreras (no existía independencia con el gobierno, el diseño del reactor era de reactividad positiva, la planta no poseía edificio de contención, no existían planes de emergencia, etc.) causó el accidente nuclear más grave ocurrido: el accidente de Chernóbil, de nivel 7 en la Escala Internacional de Accidentes Nucleares (INES).
Véanse también: Principios fundamentales de la seguridad, Defensa en profundidad y Edificio de contención.
Véanse también: Accidente nuclear, Lista de accidentes nucleares y Lista de accidentes nucleares civiles.
Existen muchos tipos de centrales nucleares cada una con sus propias ventajas e inconvenientes. En primer lugar hay centrales basadas en fisión nuclear y en fusión nuclear, aunque estas se encuentran actualmente en fase experimental y son solo de muy baja potencia.
A partir de aquí, nos centraremos en las centrales de fisión. Estas se dividen en dos grandes grupos: por un lado los reactores térmicos y por otro los rápidos. La diferencia principal entre estos dos tipos de reactores es que los primeros presentan moderador y los últimos no. Los reactores térmicos(los más utilizados en la actualidad) necesitan para su correcto funcionamiento que los neutrones emitidos en la fisión, de muy alta energía sean frenados por una sustancia a la que se llama moderador, cuya función es precisamente esa. Los reactores rápidos(de muy alta importancia en la generación III+ y IV)sin embargo no precisan de este material ya que trabajan directamente con los neutrones de elevada energía sin una previa moderación.
Los reactores térmicos se clasifican según el tipo de moderador que utilizan, así tenemos:
Reactores moderados por agua ligera.
Reactores tradicionales
Centrales nucleares en España:10
Santa María de Garoña. Situada en Garoña (Burgos). Construida entre 1966 y 1970. Puesta en marcha en 1970. Tipo BWR. Potencia 466 MWe. Su refrigeración es abierta al río Ebro. Cierre programado para julio de 2013.11
Almaraz I. Situada en Almaraz (Cáceres). Puesta en marcha en 1980. Tipo PWR. Potencia 980 MWe. Su refrigeración es abierta al embalse artificial (creado para ese fin) de Arrocampo.
Almaraz II. Situada en Almaraz (Cáceres). Puesta en marcha en 1983. Tipo PWR. Potencia 984 MWe. Su refrigeración es abierta al embalse artificial (creado para ese fin) de Arrocampo.
Ascó I. Situada en Ascó (Tarragona). Puesta en marcha en 1982. Tipo PWR. Potencia 1.032,5 MWe.
Ascó II. Situada en Ascó (Tarragona). Puesta en marcha en 1985. Tipo PWR. Potencia 1.027,2 MWe.
Cofrentes. Situada en Cofrentes (Valencia). Puesta en marcha en 1984. Tipo BWR. Potencia 1.097 MWe.
Vandellós II. Situada en Vandellós (Tarragona). Puesta en marcha en 1987. Tipo PWR. Potencia 1.087,1 MWe.
Trillo. Situada en Trillo (Guadalajara). Puesta en marcha en 1987. Tipo PWR. Potencia 1.066 MWe.
Proyectos paralizados en la moratoria nuclear:
Lemóniz I y II (Vizcaya).
Valdecaballeros I y II (Badajoz).
Trillo II (Guadalajara).
Escatrón I y II (Zaragoza).
Santillán (Cantabria).
Regodela (Lugo).
Sayago (Zamora).
Centrales desmanteladas o en proceso de desmantelamiento:
Vandellós I. Situada en Vandellós (Tarragona). Puesta en marcha en 1972. Clausurada en 1989. Potencia 480 MW.
José Cabrera. Situada en Almonacid de Zorita (Guadalajara). Puesta en marcha en 1968 y parada definitiva en 2006. Tipo PWR. Potencia 160 MW.
Central hidroeléctrica
En una central hidroeléctrica se utiliza energía
En general, estas centrales aprovechan la energía potencial gravitatoria que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual transmite la energía a un generador donde se transforma en energía eléctrica.
Aprovechamiento de la energía hidráulica
Los antiguos aprovechaban ya la energía del agua; utilizaban ruedas hidráulicas para moler trigo. Sin embargo, la posibilidad de emplear esclavos y animales de carga retrasó su aplicación generalizada hasta el siglo XII. Durante la edad media, las enormes ruedas hidráulicas de madera desarrollaban una potencia máxima de cincuenta caballos. La energía hidroeléctrica debe su mayor desarrollo al ingeniero civil británico John Smeaton, que construyó por primera vez grandes ruedas hidráulicas de hierro colado. La hidroelectricidad tuvo mucha importancia durante la Revolución Industrial. Impulsó a las industrias textiles y del cuero y los talleres de construcción de máquinas a principios del siglo XIX. Aunque las máquinas de vapor ya estaban perfeccionadas, el carbón era escaso y la madera poco satisfactoria como combustible. La energía hidráulica ayudó al crecimiento de las nuevas ciudades industriales que se crearon en Europa y América hasta la construcción de canales a mediados del siglo XIX, que proporcionaron carbón a bajo precio. Las presas y los canales eran necesarios para la instalación de ruedas hidráulicas sucesivas cuando el desnivel era mayor de cinco metros. La construcción de grandes presas de contención todavía no era posible; el bajo caudal de agua durante el verano y el otoño, unido a las heladas en invierno, obligaron a sustituir las ruedas hidráulicas por máquinas de vapor en cuanto se pudo disponer de carbón.
Las formas más frecuentemente utilizadas para explotar la energía hidráulica son:
Desvío del cauce de agua
El principio fundamental de esta forma de aprovechamiento hidráulico de los ríos se basa en el hecho de que la velocidad del flujo de estos es básicamente constante a lo largo de su cauce, el cual siempre es descendente. Este hecho revela que la energía potencial no es íntegramente convertida en cinética como sucede en el caso de una masa en caída libre, la cual se acelera, sino que ésta es invertida en las llamadas pérdidas, es decir, la energía potencial se "pierde" en vencer las fuerzas de fricción con el suelo, en el transporte de partículas, en formar remolinos, etc.. Entonces esta energía potencial podría ser aprovechada si se pueden evitar las llamadas pérdidas y hacer pasar al agua a través de una turbina. El conjunto de obras que permiten el aprovechamiento de la energía anteriormente mencionada reciben el nombre de central hidroeléctrica o Hidráulica.
El balance de energía arriba descrito puede ser ilustrado mejor a través del principio de Bernoulli.
Interceptación de la corriente del agua
Este método consiste en la construcción de una represa o embalse de agua que retenga el cauce de agua causando un aumento del nivel del río en su parte anterior a la presa de agua, el cual podría eventualmente convertirse en un embalse. El dique establece una corriente de agua no uniforme y modifica la forma de la superficie de agua libre del río antes y después de éste, que toman forma de las llamadas curvas de remanso. El establecimiento de las curvas de remanso determinan un nuevo salto geodésico aprovechable de agua.
Características de una central hidroeléctrica
Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
La potencia, que está en función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de las turbinas y de los generadores usados en la transformación.
La energía garantizada en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.
La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (megavatios), como en el caso de las minicentrales hidroeléctricas, hasta 14.000 MW como en Paraguay y Brasil donde se encuentra la segunda mayor central hidroeléctrica del mundo (la mayor es la Presa de las Tres Gargantas, en China, con una potencia de 22.500 MW), la Itaipú que tiene 20 turbinas de 700 MW cada una.
Las centrales hidroeléctricas y las centrales térmicas (que usan combustibles fósiles) producen la energía eléctrica de una manera muy similar. En ambos casos la fuente de energía es usada para impulsar una turbina que hace girar un generador eléctrico, que es el que produce la electricidad. Una Central térmica usa calor para, a partir de agua, producir el vapor que acciona las paletas de la turbina, en contraste con la planta hidroeléctrica, la cual usa la fuerza del agua directamente para accionar la turbina.
Un ejemplo de estas es el Proyecto Hidroeléctrico Palomino,1 ubicado en las inmediaciones de los municipios de Padre Las Casas, Provincia Azua y Bohechio, Provincia San Juan, República Dominicana, el proyecto hidroeléctrico Palomino le ahorrará al País alrededor de 400 mil barriles de petróleo al año que, a la tasa actual, representa 60 millones de dólares por ahorro de la factura petrolera.
Potencia de una central hidroeléctrica
La potencia de una central hidroeléctrica se mide generalmente en Megavatios (MW) y se calcula mediante la fórmula siguiente:
donde:
Pe = potencia en vatios (W)
ρ = densidad del fluido en kg/m³
ηt = rendimiento de la turbina hidráulica (entre 0,75 y 0,94)
ηg = rendimiento del generador eléctrico (entre 0,92 y 0,97)
ηm = rendimiento mecánico del acoplamiento turbina alternador (0,95/0.99)
Q = caudal turbinable en m3/s
H = desnivel disponible en la presa entre aguas arriba y aguas abajo, en metros (m)
En una central hidroeléctrica se define:
Potencia media: potencia calculada mediante la fórmula de arriba considerando el caudal medio disponible y el desnivel medio disponible.
Potencia instalada: potencia nominal de los grupos generadores instalados en la central.
Tipos de centrales hidroeléctricas
Según su concepción arquitectónica
Centrales al aire libre, al pie de la presa, o relativamente alejadas de esta. Están conectadas por medio de una tubería en presión.
Centrales en caverna, generalmente conectadas al embalse por medio de túneles, tuberías en presión, o por la combinación de ambas.
Centrales de agua fluyente.
También denominadas centrales de filo de agua o de pasada, utilizan parte del flujo de un río para generar energía eléctrica. Operan en forma continua porque no tienen capacidad para almacenar agua, no disponen de embalse. Turbinan el agua disponible en el momento, limitadamente a la capacidad instalada. En estos casos las turbinas pueden ser de eje vertical, cuando el río tiene una pendiente fuerte u horizontal cuando la pendiente del río es baja.
Centrales de embalse.
Es el tipo más frecuente de central hidroeléctrica. Utilizan un embalse para reservar agua e ir graduando el agua que pasa por la turbina. Es posible generar energía durante todo el año si se dispone de reservas suficientes. Requieren una inversión mayor.
Centrales de regulación. Almacenamiento del agua que fluye del río capaz de cubrir horas de consumo.
Centrales de bombeo o reversibles
Una central hidroeléctrica reversible es una central hidroeléctrica que además de poder transformar la energía potencial del agua en electricidad, tiene la capacidad de hacerlo a la inversa, es decir, aumentar la energía potencial del agua (por ejemplo subiéndola a un embalse) consumiendo para ello energía eléctrica. De esta manera puede utilizarse como un método de almacenamiento de energía (una especie de batería gigante). Están concebidas para satisfacer la demanda energética en horas pico y almacenar energía en horas valle.
Aunque lo habitual es que esta centrales turbinen/bombeen el agua entre dos embalse a distinta altura, existe un caso particular llamado centrales de bombeo puro donde el embalse superior se sustituye por un gran depósito cuya única aportación de agua es la que se bombea del embalse inferior.
Según su altura de caída del agua
Centrales de alta presión
Que corresponden con el high head, y que son las centrales de más de 200 m de caída del agua, por lo que solía corresponder con centrales con turbinas Pelton.
Centrales de media presión
Son las centrales con caída del agua de 20 a 200 m, siendo dominante el uso de turbinas Francis, aunque también se puedan usarKaplan.
Centrales de baja presión
Que corresponden con el low head, son centrales con desniveles de agua de menos de 20 m, siendo usadas las turbinas Kaplan.
Centrales de muy baja presión
Son centrales correspondientes con nuevas tecnologías, pues llega un momento en el cuál las turbinas Kaplan no son aptas para tan poco desnivel. Serían en inglés las very low head, y suelen situarse por debajo de los 4m..
Otros tipos de centrales hidroeléctricas
Centrales mareomotrices
Artículo principal: Energía mareomotriz.
Utilizan el flujo y reflujo de las mareas. Pueden ser ventajosas en zonas costeras donde las diferencias entre las mareas son amplias y las condiciones morfológicas de la costa permiten la construcción de una presa que corta la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía.
Centrales mareomotrices sumergidas.
Utilizan la energía de las corrientes submarinas. En 2002, en Gran Bretaña se implementó la primera de estas centrales a nivel experimental.
Centrales que aprovechan el movimiento de las olas.
Este tipo de central es objeto de investigación desde la década de los 80. A inicios de agosto de 1995, el "Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY)" construyó la primera central que utiliza la energía de las olas en el norte de Escocia. La potencia de esta central es de 2 MW. Lamentablemente fue destruida un mes más tarde por un temporal.
Los tipos de turbinas que hay son Francis, Turgo, Kaplan y Pelton. Para la transformación de la energía mecánica en energía eléctrica.
Partes de una central hidráulica
Tubería forzada y o canal
Presa
Turbina
Generador
Transformador
Líneas eléctricas
Compuertas hidráulicas y Válvulas hidráulicas
Rejas y limpia rejas
Embalse
Casa de turbinas
Funcionamiento
Turbina hidráulica y generador eléctrico.
El tipo de funcionamiento de una central hidroeléctrica puede variar a lo largo de su vida útil. Las centrales pueden operar en régimen de:
generación de energía de base;
generación de energía en períodos de punta. Estas a su vez se pueden dividir en:
centrales tradicionales;
centrales reversibles o de bombeo.
La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región, o país, tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que se destacan:
tipos de industrias existentes en la zona, y turnos que estas realizan en su producción;
tipo de cocina doméstica que se utiliza más frecuentemente;
tipo de calentador de agua que se permite utilizar;
la estación del año;
la hora del día en que se considera la demanda.
La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda, así, a medida que aumenta la potencia demandada deberá incrementarse el caudal turbinado, o iniciar la generación con unidades adicionales, en la misma central, e incluso iniciando la generación en centrales reservadas para estos períodos.
Impactos ambientales potenciales
Los potenciales impactos ambientales de los proyectos hidroeléctricos son siempre significativos. Sin embargo existen muchos factores que influyen en la necesidad de aplicar medidas de prevención en todo.
Principalmente:
La construcción y operación de la represa y el embalse constituyen la fuente principal de impactos del proyecto hidroeléctrico.3 Los proyectos de las represas de gran alcance pueden causar cambios ambientales irreversibles, en una área geográfica muy extensa; por eso, tienen el potencial de causar impactos importantes. Ha aumentado la crítica de estos proyectos durante la última década. Los críticos más severos sostienen que los costos sociales, ambientales y económicos de estas represas pesan más que sus beneficios y que, por lo tanto, no se justifica la construcción de las represas grandes. Otros mencionan que, en algunos casos, los costos ambientales y sociales puede ser evitados o reducidos a un nivel aceptable, si se evalúan, cuidadosamente, los problemas potenciales y se implantan medidas correctivas que son costosas.
Algunas presas presentan fallos o errores de construcción como es el caso de la Presa Sabaneta,4 ubicada en La Provincia San Juan, República Dominicana. Esta presa ha presentado grandes inconvenientes en las temporadas ciclónicas pasadas, producto de su poca capacidad de desagüe y también a que su dos vertederos comienzan a operar después que el embalse está lleno.
El área de influencia de una represa se extiende desde los límites superiores del embalse hasta los esteros y las zonas costeras y costa afuera, e incluyen el embalse, la represa y la cuenca del río, aguas abajo de la represa. Hay impactos ambientales directos asociados con la construcción de la represa (p.ej., el polvo, la erosión, problemas con el material prestado y de los desechos), pero los impactos más importantes son el resultado del embalse del agua, la inundación de la tierra para formar el embalse, y la alteración del caudal de agua, aguas abajo. Estos efectos ejercen impactos directos en los suelos, la vegetación, la fauna y las tierras silvestres, la pesca, el clima y la población humana del área.
Los efectos indirectos de la represa incluyen los que se asocian con la construcción, el mantenimiento y el funcionamiento de la represa (p.ej., los caminos de acceso, los campamentos de construcción, las líneas de transmisión de energía) y el desarrollo de las actividades agrícolas, industriales o municipales que posibilita la represa.
Además de los efectos directos e indirectos de la construcción de la represa sobre el medio ambiente, se deberán considerar los efectos del medio ambiente sobre la represa. Los principales factores ambientales que afectan el funcionamiento y la vida de la represa son aquellos que se relacionan con el uso de la tierra, el agua y los otros recursos en las áreas de captación aguas arriba del reservorio (p.ej., la agricultura, la colonización, el desbroce del bosque) que pueden causar una mayor acumulación de limos, y cambios en la cantidad y calidad del agua del reservorio y del río. Se tratan estos aspectos en los estudios de ingeniería.
Manejo de la cuenca hidrográfica
Es un fenómeno común, ver el aumento en la presión sobre las áreas altas encima de la represa, como resultado del rea sentamiento de la gente de las áreas inundadas y la afluencia incontrolada de los recién llegados al área. Se degrada el medio ambiente del sitio, la calidad del agua se deteriora, y las tasas de sedimentación del reservorio aumentan, a raíz del desbroce del bosque para agricultura, la presión sobre los pastos, el uso de químicos agrícolas, y la tala de los árboles para madera o leña. Asimismo, el uso del terreno de la cuenca alta afecta la calidad y cantidad del agua que ingresa al río. Por eso, es esencial que los proyectos de las represas sean planificados y manejados considerando el contexto global de la cuenca del río y los planes regionales de desarrollo, incluyendo, tanto las áreas superiores de captación, aguas arriba de la represa y la planicie de inundación, como las áreas de la cuenca hidrográfica, aguas abajo.
Otros impactos ambientales
Los proyectos hidroeléctricos, necesariamente, implican la construcción de líneas de transmisión para transportar la energía a los centros de consumo.
Beneficio
El beneficio obvio del proyecto hidroeléctrico es la energía eléctrica, la misma que puede apoyar el desarrollo económico y mejorar la calidad de la vida en el área servida. Los proyectos hidroeléctricos requieren mucha mano de obra y ofrecen oportunidades de empleo. Los caminos y otras infraestructuras pueden dar a los pobladores mayor acceso a los mercados para sus productos, escuelas para sus hijos, cuidado de salud y otros servicios sociales.
Además, la generación de la energía hidroeléctrica proporciona una alternativa para la quema de los combustibles fósiles, o la energía nuclear, que permite satisfacer la demanda de energía sin producir agua caliente, emisiones atmosféricas, ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de .
Si el reservorio es, realmente, una instalación de usos múltiples, es decir, si los diferentes propósitos declarados en el análisis económico no son, mutuamente, inconsistentes, los otros beneficios pueden incluir el control de las inundaciones y la provisión de un suministro de agua más confiable y de más alta calidad para riego, y uso doméstico e industrial.
La intensificación de la agricultura, localmente, mediante el uso del riego, puede, a su vez, reducir la presión que existe sobre los bosques primarios, los hábitats intactos de la fauna, y las áreas en otras partes que no sean adecuadas para la agricultura. Asimismo, las represas pueden crear pesca en el reservorio y posibilidades para producción agrícola en el área del reservorio que pueden más que compensar las pérdidas sufridas por estos sectores debido a su construcción.
Central mareomotriz
La energía de las mareas se transforma en electricidad en las denominadas
centrales mareomotrices, que funcionan como un embalse tradicional de río. El
depósito se llena con la marea y el agua se retiene hasta la bajamar para ser
liberada después a través de una red de conductos estrechos, que aumentan la
presión, hasta las turbinas que generan la electricidad. Sin embargo, su alto
costo de mantenimiento frena su proliferación.
El lugar ideal para instalar un central maremotriz es un estuario, una
bahía o una ría donde el agua de mar penetre.
La construcción de una central maremotriz es sólo posible en lugares con
una diferencia de al menos 5 metros entre la marea alta y la baja.
El agua, al pasar por el canal de carga hacia el mar, acciona la hélice de
la turbina y ésta, al girar, mueve un generador que produce electricidad.
Como funciona
Cuando la marea sube, las compuertas del dique se abren y el agua ingresa
en el embalse.
Al llegar el nivel del agua del embalse a su punto máximo se cierran las
compuertas.
Durante la bajamar el nivel del mar desciende por debajo del nivel del
embalse.
Cuando la diferencia entre el nivel del embalse y del mar alcanza su máxima
amplitud, se abren las compuertas dejando pasar el agua por las turbinas.
Las
Mareas
Participante de este
efecto son el sol, la luna y la tierra.Siendo la mas importante en esta acción
la luna, por su cercanía.
La luna y la Tierra
ejercen una fuerza que atrae a los cuerpos hacia ellas: esta fuerza de gravedad
hace que la Luna y la Tierra se atraigan mutuamente y permanezcan unidas.
Como la fuerza de gravedad es mayor cuanto más cerca se encuentren las masas,
la fuerza de atracción que ejerce la Luna sobre la Tierra es más fuerte en las
zonas más cercanas que en las que están más lejos.
Esta desigual atracción
que produce la Luna sobre la Tierra es la que provoca las Mareas en el
mar. Como la Tierra es sólida, la atracción de la Luna afecta más a las
aguas que a los continentes, y por ello son las aguas las que sufren
variaciones notorias de acuerdo a la cercanía de la Luna.
Ventajas
Las
principales ventajas de la
energía mareomotriz son que se trata de una energía
limpia, verde, renovable, silenciosa y que apenas está siendo
utilizada. La generación de energía proveniente de las olas no
produce gases de efecto invernadero. Se
pueden obtener grandes cantidades de energía de
una manera muy eficiente e ilimitada ya que las mareas, en los lugares donde se
producen, suelen ser muy
regulares, por lo que la obtención de este tipo de
energía es mucho más fácil que otras renovables.
tiene un coste de mantenimiento bajo y una ida útil ilimitada.
tiene un coste de mantenimiento bajo y una ida útil ilimitada.
Desventajas
La
mayor desventaja
es el impacto, a veces importante, en el medio donde se instala. Como cualquier otra energía sostenible o renovable
debe estudiarse detalladamente donde va a instalarse, para tener en cuenta el
impacto medioambiental y valorar si la cantidad de energía que se va a obtener
justifica su instalación. Sólo en ciertos emplazamientos adecuadamente
seleccionados donde las mareas son significativamente elevadas, la energía mareomotriz puede generar grandes de
cantidades de energía. En
cambio en el resto de emplazamientos su instalación supondría más problemas que
ventajas. Otro inconveniente importante
es el económico, ya
que la inversión inicial para la construcción de una central mareomotriz es
elevada, aunque el coste por kilovatio de energía generada será menor que en muchos otros tipos de
generación energética (351 TW/h al año).
Otra desventaja sera el impacto sobre los seres vivos por la modificación del lecho marino motivado por la barrera creada. esta modificación podría afectar a algunas especies muy sensibles. seria necesario hacer estudios intensivos de la zona para saber el impacto sobre estas especies y saber si seria viable o no dicho proyecto.
Central geotérmica
Una central geotérmica es una instalación donde se
obtiene energía eléctrica a partir del calor interno de la Tierra. Estas
centrales son muy similares a las térmicas, la única diferencia es que no
queman nada para calentar el agua.Funcionamiento
Con este dibujo se puede resumir lo dicho, pero en lugar del combustible se encontraría el calor interno de la Tierra.
- Por otro lado está funcionando el sistema de refrigeración que permite empezar de nuevo el ciclo, es decir, condensa el vapor de agua para que pueda volver a ser utilizado. El agua es condensada en una parte de la central que se mantiene a baja temperatura gracias a un sistema cerrado de tuberías que lo refrigeran, el condensador. Las tuberías contienen agua fría que reduce la temperatura del agua usada para mover la turbina, permitiendo su condensación. Cuando el agua del sistema de refrigeración se calienta, se dirige hacia las torres de refrigeración, donde se vuelve a enfriar en contacto con aire frío. Y así se realiza continuamente el mismo ciclo.
También hay otro tipo de centrales que usan directamente el vapor de agua del interior de la Tierra para mover la turbina.
Partes
Las partes son las mismas que en una central térmica. La única diferencia es el quemador y las chimeneas.
- Canalizaciones de agua
Hacen la función del quemador ya que sirve para calentar el agua que moverá la turbina, debido a las alas temperaturas que alcanza el vapor de agua (procedente del interior de la Tierra) que transportan.
- Turbinas
Las turbinas pueden considerarse como la parte mas importante de la central ya que son las encargadas de mover el generador para producir la electricidad.
Estas turbinas están diseñadas para soportar una temperatura de unos 600º C y una presión de unos 350 bares.
Las turbinas están formadas por unas serie de álabes de distintos tamaños que aprovechan la presión del vapor de agua para hacer girar la turbina.
- Generador
Es el encargado de producir la electricidad
- Condensador
Es el encargado de condensar el vapor que se encarga de mover la turbina para que pueda volver a ser utilizado
- Torres de refrigeración
Se encargan de mantener baja la temperatura del condensador, garantizando el correcto funcionamiento de la central.
El agua que refrigera el condensador es enfriada en las torres de enfriamiento al entrar en contacto con el aire frío que circula a través de ellas.
Otras partes de la central, también importantes para garantizar un buen funcionamiento, serían todas las tuberías y bombas que transportan todo el agua a través de toda la central.
En este dibujo se puede ver el funcionamiento y las partes que forman una central geotérmica:
VENTAJAS- La energía geotérmica es muy abundante
- Es constante (24 horas del día)
- Relativamente limpia y barata
- No depende de componentes fósiles
INCONVENIENTES
- La energía geotérmica no se puede transportar
- Las centrales geotérmicas son muy grandes y costosas
- Tiene un gran impacto visual.
CENTRALES GEOTÉRMICAS EN EL MUNDO
Las centrales geotérmicas se encuentran repartidas principalmente por la zona de Nueva Zelanda, Estados Unidos e Islandia.
Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.Consiste en el aprovechamiento térmico de la energía solar para transferirla y almacenarla en un medio portador de calor, generalmente agua. Esta es una de las ventajas de la tecnología CSP, el almacenamiento térmico. La tecnología más comúnmente utilizada para almacenar esta energía son las sales (Nitratos) de almacenamiento térmico. La composición de estas sales es variable, siendo la más utilizada la mezcla de Nitrato Potásico, Sódico y últimamente se ha incorporado el Nitrato Cálcico.
Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 º C hasta 1000 º C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.
Hay virtualmente una provisión ilimitada de energía solar que podemos usar y es una energía renovable. Esto significa que nuestra dependencia de combustibles fósiles se puede reducir en proporción directa a la cantidad de energía solar que producimos. Con el constante incremento en la demanda de fuentes de energía tradicionales y el consiguiente aumento en los costos, la energía solar es cada vez más una necesidad.
Un parque eólico es una agrupación de aerogeneradores que transforman la energía eólica en energía eléctrica.
Estreno mundial: 11 aerogeneradores de 7,5 MW Enercon E126 de viento Estinnes, Bélgica, 10 de octubre 2010
Los parques eólicos se pueden situar en tierra o en el mar (ultramar), siendo los primeros los más habituales, aunque los parques offshore han experimentado un crecimiento importante en Europa en los últimos años.
El número de aerogeneradores que componen un parque es muy variable, y depende fundamentalmente de la superficie disponible y de las características del viento en el emplazamiento. Antes de montar un parque eólico se estudia el viento en el emplazamiento elegido durante un tiempo que suele ser superior a un año. Para ello se instalan veletas y anemómetros. Con los datos recogidos se traza una rosa de los vientos que indica las direcciones predominantes del viento y su velocidad.
Parque eólico en el mar (offshore), en Copenhague.
Los parques eólicos proporcionan diferente cantidad de energía dependiendo de las diferencias sobre diseño, situación de las turbinas, y por el hecho de que los antiguos diseños de turbinas eran menos eficientes y capaces de adaptarse a los cambios de dirección y velocidad del viento.
Parque eólico de Tauern, Austria.
El desarrollo de los parques eólicos en Europa tiene muy buena aceptación pública. La política seguida por las instituciones gubernamentales europeas ayuda al desarrollo de las energías renovables. El gobierno del Reino Unido, por ejemplo, tiene como objetivo que el 10% de la energía doméstica consumida sea generada por fuentes de energías renovables en 2010.
Además, Alemania tiene el mayor número de parques eólicos del mundo, así como la mayor turbina de viento construida sobre el mar, y en Escocia se realizará la construcción del parque Whitelee Wind Farm, el segundo de Europa, con 140 aerogeneradores de 2,3 MW cada uno, para una potencia total instalada de 322 MW.
Actualmente el mayor parque eólico de Europa es el Complejo eólico del Andévalo en Huelva con 383,8 megavatios de potencia instalada.1
Ventominho ocupa el segundo lugar,2 dispone de 240 MW de potencia y se encuentra en Portugal . Desplaza al parque escocés conocido como Whitelee (209 MW), ocupando Maranchón (208 MW) el tercer lugar, ambos son de Iberdrola. Ventominho cuenta con cinco grupos de aerogeneradores repartidos a lo largo de treinta kilómetros, muy próximos a la frontera con Galicia, que confluyen en un único punto de conexión a red. El conjunto está formado por un total de 120 máquinas de dos megavatios (MW) suministradas por el tecnólogo alemán Enercon.
El número y dimensiones de los Parques Eólicos offshore se esta incrementando de manera significativa. El impacto del ruido de todas las turbinas, en funcionamiento, así como el ruido generado, de carácter antropogénico, durante las fases de instalación o su desmontaje, necesita ser considerado, regulado, medido y mitigado, si fuera necesario Este ruido habrá que distinguirlo, en su caso, del ruido natural originado en procesos propios del entorno marino. Sólo el ruido de origen humano, (p.e. el ruido introducido por la instalación y funcionamiento de un Parque Eólico offshore), necesita ser regulado. Como, ya hemos señalado brevemente, a razones medioambientales se superponen razones políticas y económicas que pueden limitar o polarizar tales regulaciones. Existen, sin embargo, bases legales sobre las que apoyar cualquier acción que pueda permitir, o en su caso actuar para reducir el impacto del ruido. Un ejemplo de base legal está en la Convención de Naciones 4Acústica 2008, 20 - 22 de Outubro, Coimbra, Portugal Unidas de 1982 sobre la Ley del Mar (1982 UN LOS Convention), que abarca todos los aspectos relacionados con la contaminación por radiación (e.l.m., radiactiva, térmica, etc..).
¿Es el ruido un contaminante del medio marino? no es un dsperdicio contaminación es: “La introducción, por el hombre, directa o indirectamente, de sustancias o energía dentro del medio marino, incluyendo estuarios, que ocasiona, o puede ocasionar efectos nocivos o daño a los recursos y vida marina, riesgo a la salud humana, obstaculizar las actividades marinas incluyendo la pesca o cualquier otro uso legítimo del mar, deterioro en la calidad de los usos del agua marina o reducción de su disfrute”. La misma Ley (Artículo 240) dice: “Los Estados tienen como deber reforzar la observancia, la medida, la evaluación y el análisis, por métodos científicos reconocidos, de los riesgos y efectos de la contaminación marina, bien directamente o bien a través de Organizaciones Internacionales de probada capacidad y competencia”.
De todo lo anterior se puede concluir que, al menos, existe una ley Internacional que apoya la lucha contra la contaminación acústica, ya que el sonido como una forma de energía, cae dentro de la definición de contaminación del entorno marino.
Al tratar de identificar las posibles fuentes de ruido en un Parque Eólico Offshore, que pudieran presentar conflictos con el entorno marino es adecuado analizar la vida útil de esas instalaciones. Se calcula una vida útil de producción de unos 25 años. A este espacio de tiempo habrá que añadir el tiempo empleado en el montaje e instalación, durante el cual se simultaneará esta actividad con la producción de energía a medida que las nuevas unidades se van poniendo en actividad. Finalmente la vida útil termina con el desmontaje del Parque en cuya tarea habrá que atender al almacenamiento adecuado de los restos, como a la eliminación de las bases de las torres soporte de las góndolas, que han permanecido sumergidas y enterradas en el fondo. Cada una de estas fases genera un ruido específico.
Durante el periodo de instalación el ruido perturbador procede de tres fuentes distintas. En primer lugar está el ruido de tráfico de los barcos auxiliares transportando u operando en la zona, figura 7. En lo que se refiere a transporte a plena carga, el ruido que se genera presenta un espectro de picos (típico) en la banda de 5Hz a 500Hz, aunque también puede extenderse hasta los 2 kHz, [27]. Un segundo tipo de fuente, con características propias, es el procedente de todo el proceso de clavado, en el fondo marino, de las bases o pilotes que han de soportar las estructuras sobre las que montar la góndola y las palas del aerogenerador. Es sin duda el proceso más ruidoso y más perturbador del entorno. Una última fuente de ruido en el proceso de instalación es la que procede de la elaboración de la infraestructura de conexionado de todos los aerogeneradores con la estación central y de esta con tierra. Esta infraestructura implica la construcción de las trincheras sobre las que irán los cables de conducción eléctrica y señales correspondientes. Los tres tipos de fuentes sonoras concentran, en gran parte, su energía en las bajas frecuencias y el entorno afectado, no se olvide, es la parte más biológicamente productiva del océano lo cual implica que superar un determinado nivel de presión sonora puede acarrear daños irreversibles.
El ruido procedente de los barcos auxiliares implicados en este proceso es bien conocido en Acústica Marina. Son muchos los trabajos publicados en la literatura actual y es un campo amplísimo. Existen algunos trabajos que resumen muy bien todo lo básico y concerniente a el conocimiento del espectro radiado y sus niveles típicos.
El análisis del segundo tipo de fuente sonora necesitará una profundización mayor. Se sabe que el ruido de impacto es el resultado de una rápida descarga de energía cuando dos masas chocan, cuyas propiedades mecánicas caracterizarán el tipo de señal acústica generada. El impacto genera una onda en el aire y un transitorio que se propaga a lo largo de la estructura del pilote, además el impacto crea una onda flexural, o transversal que se transmite por la pared del pilote y acoplada al agua se transmite por ella. Por otra parte el pulso que se propaga por el pilote se acopla al fondo y se propaga según el diagrama correspondiente; parte de esta señal que penetra en el fondo (señal roja), puede resurgir al agua interfiriendo, a veces, con la señal directa.
En resumen se puede afirmar que el proceso de enclavado es el más ruidoso en la etapa de instalación. Es, desde luego, el más importante en el rango de 10 Hz a 20 kHz. Para frecuencias por bajo de 1 kHz, es donde gran parte de la energía acústica se concentra, rango en el que se pueden identificar datos tonales a determinadas frecuencias. En el margen de 1 kHz a 4 kHz el ruido de clavado presenta la menor diferencia con el ruido de fondo, y será esta banda el primer candidato a ser enmascarada por el ruido ambiental. En el rango de 4 kHz a 20 kHz, la diferencia de nivel con el ruido de fondo, puede alcanzar hasta, en algunas zonas, los 60 dB.
En algunos casos es necesario acudir a voladuras con explosivos de zonas de roca. El uso de explosivos es poco frecuente en esta fase, aunque sí lo es en la fase de desinstalación. Es conocido el efecto de las explosiones sobre la fauna marina, (un ejemplo evidente es el de la pesca furtiva) y ha sido recogido en numerosas publicaciones científicas. En resumen podemos decir que la forma de onda típica de una explosión, presenta un pico, cuyo valor puede superar en varios órdenes de magnitud al obtenido en los procesos de enclavado, así como tiempos de subida y caída mucho más cortos, seguida de numerosas oscilaciones de presión (positivas y negativas). Hasta hace pocos años se creía que únicamente el valor de la presión de pico era el que dictaba el mayor o menor efecto sobre los seres vivos.
Recientemente algunos estudios han demostrado que la densidad de flujo de energía es un parámetro apropiado para estimar el mayor o menor daño sobre la fauna, en el caso de explosiones. En medios en los que el efecto puede verse perturbado por la presencia de superficies límites, como son la superficie del mar y el fondo, el SEL, ‘Sound Exposure Level’, ya citado, es mejor parámetro indicativo que la densidad de flujo. De este modo el valor frontera para la densidad de flujo de energía situado en 300 Julios por metro cuadrado, y que puede ocasionar un 50 % de mortalidad, en entornos sin superficies límite reflectoras, se pasa a un valor del SEL de aproximadamente de 207 dB, para entornos con frontera.
[editar]Parques eólicos en España
Anexo: Parques eólicos de España
España tiene, a fecha de finales de 2011, 19.259 MW de potencia eólica instalada, que representa el 16% de la demanda total.3
Castilla y León es la comunidad autónoma con más potencia instalada (4.540 MW en 2011).4
Chipiona iba a acoger uno de los mayores parques eólicos marinos de Europa, uno de los llamados offshore. Un Parque Eólico offshore está formado por una serie, (varios cientos incluso) de aerogeneradores montados sobre estructuras verticales ancladas en el fondo del mar. Es precisamente el proceso de fijado en el fondo (y desanclado en su momento) los que generan mayor impacto ruidoso en el entorno marino. La ingeniería más reciente dice que la solución definitiva frente al impacto del ruido sobre humanos y sobre la vida marina, e impacto visual, vendrá de turbinas flotantes, como muestra la figura 3. Sin embargo, estas estructuras son, de momento, enormemente costosas en fabricación, mantenimiento y conservación, y sólo un precio muy alto de la energía podría justificar soluciones de este cariz.
En México Se encuentra el parque eólico más grande de latinoamèrica, situado en el istmo de tehuantepec en un pueblo llamado La Venta, fue construido por la compañía de cementos mexicanos Cemex, contó con el apoyo de la Comisión Federal de Electricidad CFE.El parque lleva el nombre de Eurus.
El 14 de marzo de 2012, se inauguró con 16 aerogeneradores, El Parque Eólico Arriaga, el primero de su tipo en el estado de Chiapas.
[editar]Parques eólicos de República Dominicana
El Parque Eólico Los Cocos, construido en la comunidad de Juancho, Pedernales es el primero del país y generará 25 megavatios, provenientes de 14 aerogeneradores de la firma danesa Vestas, líder en tecnología. Los molinos instalados, son modelo V90 de 1.8 MW de potencia cada uno, y alimentarán al Sistema Eléctrico Nacional con energía totalmente limpia, proveniente de los poderosos vientos que soplan en la región.6
Otros dos proyectos de energía eólica, uno en Baní (zona centro-sur) de 30 MW, y otro en Montecristi (noreste) de 50 MV, que se prevé que funcionen en 2013 y que resultarán en 168 MW derivados de energía eólica.
[editar]Parques eólicos en Ecuador
En Ecuador, la energía hídrica es la más usada, pero en lugares de la costa y en Galápagos principalmente esta tecnología combina la europea Offshore y la americana AG 4.0 las cuales se hallan ubicadas a lo largo de 8 parques eólicos en Loja (Villonaco), Galápagos (Isabela, Campos de La Cruz, Puerto Baquerizo, Nuer-Pacífico, Eustlaña, Santa María y Campos de Teodoro).
[editar]Parques eólicos de Estados Unidos
En Estados Unidos se encuentran los parques eólicos más grandes del mundo. El más grande en términos de generación de energía es el Stateline Wind Project (Proyecto de Vien to Líneaestatal), en la frontera entre los estados de Oregón y Washington, con una capacidad máxima de 300 MW.
La opinión sobre los parques eólicos marinos y primeras iniciativas en España
La creciente preocupación en la opinión pública por el medio ambiente está llevando a la sociedad a plantearse nuevas formas de producir energía que dañen menos el entorno y asegure la supervivencia de nuestro planeta para generaciones futuras. Un ejemplo de energía alternativa es la eólica y las innovaciones dentro de este ámbito, en concreto la creación de parques eólicos en el mar. La energía eólica tiene una serie de ventajas como el hecho de ser una energía renovable, es limpia porque no produce emisiones ni residuos contaminantes, puede instalarse en espacios no aptos para otros fines (como el mar o el desierto), es compatible con otros usos del suelo (prados, etc.), tiene una instalación rápida (entre 4 y 9 meses) y crea numerosos puestos de trabajo en las zonas de ensamblaje e instalación y además la situación actual permite cubrir la demanda de energía en España en un 30%. Por el contrario, también tiene unos inconvenientes. El mayor de ellos es que la energía eólica no puede ser utilizada como única fuente de energía eléctrica y tiene que ser utilizada con otras energías convencionales. Los grupos ecologistas españoles (y también a nivel europeo y mundial), están a favor de la energía eólica marina, y están haciendo todo lo posible para convencer a los gobiernos de que el cambio climático es una lucha y una tarea de todos, pero la última palabra la seguirán teniendo ellos, porque son los que realmente tienen el poder en sus manos para crear leyes y políticas acordes con un mayor respeto por el planeta. Una muestra de este escepticismo por parte de los políticos es el Ayuntamiento gaditano, el cuál mostró su rechazo a los parques eólicos marinos en el pleno, ya que se cree que existe poca información sobre este tema, así como la falta de consenso por parte de los municipios que se verían “afectados” por estos. Se ha hecho hincapié en que esta proposición ha trasladado a la opinión pública una información confusa y poco fiable sobre la instalación y ubicación de dicho parque en las costas del noroeste de Cádiz. El “Mar de Trafalgar” es una de las primeras iniciativas en España, y estaría ubicado a 18 km de la costa y sería el primer parque eólico marino de nuestro país.
- Es constante (24 horas del día)
- Relativamente limpia y barata
- No depende de componentes fósiles
INCONVENIENTES
- La energía geotérmica no se puede transportar
- Las centrales geotérmicas son muy grandes y costosas
- Tiene un gran impacto visual.
CENTRALES GEOTÉRMICAS EN EL MUNDO
Las centrales geotérmicas se encuentran repartidas principalmente por la zona de Nueva Zelanda, Estados Unidos e Islandia.
Central solar
Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.Consiste en el aprovechamiento térmico de la energía solar para transferirla y almacenarla en un medio portador de calor, generalmente agua. Esta es una de las ventajas de la tecnología CSP, el almacenamiento térmico. La tecnología más comúnmente utilizada para almacenar esta energía son las sales (Nitratos) de almacenamiento térmico. La composición de estas sales es variable, siendo la más utilizada la mezcla de Nitrato Potásico, Sódico y últimamente se ha incorporado el Nitrato Cálcico.
Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 º C hasta 1000 º C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.
Hay virtualmente una provisión ilimitada de energía solar que podemos usar y es una energía renovable. Esto significa que nuestra dependencia de combustibles fósiles se puede reducir en proporción directa a la cantidad de energía solar que producimos. Con el constante incremento en la demanda de fuentes de energía tradicionales y el consiguiente aumento en los costos, la energía solar es cada vez más una necesidad.
Centrales termosolares
Una central termosolar es una instalación que permite el aprovechamiento de la energía del Sol para producir electricidad utilizando un ciclo térmico parecido al de las centrales térmicas convencionales. Hay diferentes esquemas de centrales termosolares, aunque las más importantes son:
- Centrales de torre central. Disponen de un conjunto de espejos direccionales de grandes dimensiones que concentran la radiación solar en un punto. El calor es transferido a un fluido que circula por el interior de la caldera y lo transforma en vapor, empezando así un ciclo convencional de agua-vapor.
- Centrales de colectores distribuidos. Utilizan los llamados colectores de concentración, que concentran la radiación solar que reciben en la superficie, lo cual permite obtener, con buenos rendimientos, temperaturas de hasta 300ºC, suficientes para producir vapor a alta temperatura, que se usa para generar electricidad o también para otros procesos industriales.
Limitaciones de las centrales termosolares
El desarrollo de este tipo de centrales hace frente a varias limitaciones:
- Económicas: sus costes de explotación son aún muy altos, por eso no son competitivas ante otro tipo de centrales.
- Tecnológicas: aún se deben realizar muchas mejoras para aumentar la eficiencia de los sistemas de concentración y almacenaje.
- Estacionalidad: hay que hacer frente a la variabilidad de la radiación solar y las incertidumbres meteorológicas.
Parques fotovoltaicos
El efecto fotovoltaico es un fenómeno físico que consiste en la conversión de la energía luminosa en energía eléctrica. La energía de radiación (fotones) que incide sobre una estructura heterogénea de material (célula fotovoltaica) es absorbida por electrones de las capas más externas de los átomos que forman este material, eso crea una corriente eléctrica interior de una tensión determinada.Las células se conectan en serie para formar un módulo fotovoltaico.
Impacto sobre el medio ambiente de las centrales solares
Desde el punto de vista medio ambiental, la producción de electricidad a partir de este tipo de sistemas tiene grandes ventajas:
- No produce fluentes líquidos.
- Evita el uso de combustibles fósiles.
A pesar de esto, las grandes centrales termosolares pueden generar un gran impacto sobre el paisaje y necesitan grandes superficies para colocar los espejos direccionales.
Cabe mencionar también que una vez han terminado su vida útil, las placas fotovoltaicas dejan residuos que deben ser tratados específicamente.
Central eólica
Un parque eólico es una agrupación de aerogeneradores que transforman la energía eólica en energía eléctrica.
Estreno mundial: 11 aerogeneradores de 7,5 MW Enercon E126 de viento Estinnes, Bélgica, 10 de octubre 2010
Los parques eólicos se pueden situar en tierra o en el mar (ultramar), siendo los primeros los más habituales, aunque los parques offshore han experimentado un crecimiento importante en Europa en los últimos años.
El número de aerogeneradores que componen un parque es muy variable, y depende fundamentalmente de la superficie disponible y de las características del viento en el emplazamiento. Antes de montar un parque eólico se estudia el viento en el emplazamiento elegido durante un tiempo que suele ser superior a un año. Para ello se instalan veletas y anemómetros. Con los datos recogidos se traza una rosa de los vientos que indica las direcciones predominantes del viento y su velocidad.
Parque eólico en el mar (offshore), en Copenhague.
Los parques eólicos proporcionan diferente cantidad de energía dependiendo de las diferencias sobre diseño, situación de las turbinas, y por el hecho de que los antiguos diseños de turbinas eran menos eficientes y capaces de adaptarse a los cambios de dirección y velocidad del viento.
Parque eólico de Tauern, Austria.
El desarrollo de los parques eólicos en Europa tiene muy buena aceptación pública. La política seguida por las instituciones gubernamentales europeas ayuda al desarrollo de las energías renovables. El gobierno del Reino Unido, por ejemplo, tiene como objetivo que el 10% de la energía doméstica consumida sea generada por fuentes de energías renovables en 2010.
Además, Alemania tiene el mayor número de parques eólicos del mundo, así como la mayor turbina de viento construida sobre el mar, y en Escocia se realizará la construcción del parque Whitelee Wind Farm, el segundo de Europa, con 140 aerogeneradores de 2,3 MW cada uno, para una potencia total instalada de 322 MW.
Actualmente el mayor parque eólico de Europa es el Complejo eólico del Andévalo en Huelva con 383,8 megavatios de potencia instalada.1
Ventominho ocupa el segundo lugar,2 dispone de 240 MW de potencia y se encuentra en Portugal . Desplaza al parque escocés conocido como Whitelee (209 MW), ocupando Maranchón (208 MW) el tercer lugar, ambos son de Iberdrola. Ventominho cuenta con cinco grupos de aerogeneradores repartidos a lo largo de treinta kilómetros, muy próximos a la frontera con Galicia, que confluyen en un único punto de conexión a red. El conjunto está formado por un total de 120 máquinas de dos megavatios (MW) suministradas por el tecnólogo alemán Enercon.
El número y dimensiones de los Parques Eólicos offshore se esta incrementando de manera significativa. El impacto del ruido de todas las turbinas, en funcionamiento, así como el ruido generado, de carácter antropogénico, durante las fases de instalación o su desmontaje, necesita ser considerado, regulado, medido y mitigado, si fuera necesario Este ruido habrá que distinguirlo, en su caso, del ruido natural originado en procesos propios del entorno marino. Sólo el ruido de origen humano, (p.e. el ruido introducido por la instalación y funcionamiento de un Parque Eólico offshore), necesita ser regulado. Como, ya hemos señalado brevemente, a razones medioambientales se superponen razones políticas y económicas que pueden limitar o polarizar tales regulaciones. Existen, sin embargo, bases legales sobre las que apoyar cualquier acción que pueda permitir, o en su caso actuar para reducir el impacto del ruido. Un ejemplo de base legal está en la Convención de Naciones 4Acústica 2008, 20 - 22 de Outubro, Coimbra, Portugal Unidas de 1982 sobre la Ley del Mar (1982 UN LOS Convention), que abarca todos los aspectos relacionados con la contaminación por radiación (e.l.m., radiactiva, térmica, etc..).
¿Es el ruido un contaminante del medio marino? no es un dsperdicio contaminación es: “La introducción, por el hombre, directa o indirectamente, de sustancias o energía dentro del medio marino, incluyendo estuarios, que ocasiona, o puede ocasionar efectos nocivos o daño a los recursos y vida marina, riesgo a la salud humana, obstaculizar las actividades marinas incluyendo la pesca o cualquier otro uso legítimo del mar, deterioro en la calidad de los usos del agua marina o reducción de su disfrute”. La misma Ley (Artículo 240) dice: “Los Estados tienen como deber reforzar la observancia, la medida, la evaluación y el análisis, por métodos científicos reconocidos, de los riesgos y efectos de la contaminación marina, bien directamente o bien a través de Organizaciones Internacionales de probada capacidad y competencia”.
De todo lo anterior se puede concluir que, al menos, existe una ley Internacional que apoya la lucha contra la contaminación acústica, ya que el sonido como una forma de energía, cae dentro de la definición de contaminación del entorno marino.
Al tratar de identificar las posibles fuentes de ruido en un Parque Eólico Offshore, que pudieran presentar conflictos con el entorno marino es adecuado analizar la vida útil de esas instalaciones. Se calcula una vida útil de producción de unos 25 años. A este espacio de tiempo habrá que añadir el tiempo empleado en el montaje e instalación, durante el cual se simultaneará esta actividad con la producción de energía a medida que las nuevas unidades se van poniendo en actividad. Finalmente la vida útil termina con el desmontaje del Parque en cuya tarea habrá que atender al almacenamiento adecuado de los restos, como a la eliminación de las bases de las torres soporte de las góndolas, que han permanecido sumergidas y enterradas en el fondo. Cada una de estas fases genera un ruido específico.
Durante el periodo de instalación el ruido perturbador procede de tres fuentes distintas. En primer lugar está el ruido de tráfico de los barcos auxiliares transportando u operando en la zona, figura 7. En lo que se refiere a transporte a plena carga, el ruido que se genera presenta un espectro de picos (típico) en la banda de 5Hz a 500Hz, aunque también puede extenderse hasta los 2 kHz, [27]. Un segundo tipo de fuente, con características propias, es el procedente de todo el proceso de clavado, en el fondo marino, de las bases o pilotes que han de soportar las estructuras sobre las que montar la góndola y las palas del aerogenerador. Es sin duda el proceso más ruidoso y más perturbador del entorno. Una última fuente de ruido en el proceso de instalación es la que procede de la elaboración de la infraestructura de conexionado de todos los aerogeneradores con la estación central y de esta con tierra. Esta infraestructura implica la construcción de las trincheras sobre las que irán los cables de conducción eléctrica y señales correspondientes. Los tres tipos de fuentes sonoras concentran, en gran parte, su energía en las bajas frecuencias y el entorno afectado, no se olvide, es la parte más biológicamente productiva del océano lo cual implica que superar un determinado nivel de presión sonora puede acarrear daños irreversibles.
El ruido procedente de los barcos auxiliares implicados en este proceso es bien conocido en Acústica Marina. Son muchos los trabajos publicados en la literatura actual y es un campo amplísimo. Existen algunos trabajos que resumen muy bien todo lo básico y concerniente a el conocimiento del espectro radiado y sus niveles típicos.
El análisis del segundo tipo de fuente sonora necesitará una profundización mayor. Se sabe que el ruido de impacto es el resultado de una rápida descarga de energía cuando dos masas chocan, cuyas propiedades mecánicas caracterizarán el tipo de señal acústica generada. El impacto genera una onda en el aire y un transitorio que se propaga a lo largo de la estructura del pilote, además el impacto crea una onda flexural, o transversal que se transmite por la pared del pilote y acoplada al agua se transmite por ella. Por otra parte el pulso que se propaga por el pilote se acopla al fondo y se propaga según el diagrama correspondiente; parte de esta señal que penetra en el fondo (señal roja), puede resurgir al agua interfiriendo, a veces, con la señal directa.
En resumen se puede afirmar que el proceso de enclavado es el más ruidoso en la etapa de instalación. Es, desde luego, el más importante en el rango de 10 Hz a 20 kHz. Para frecuencias por bajo de 1 kHz, es donde gran parte de la energía acústica se concentra, rango en el que se pueden identificar datos tonales a determinadas frecuencias. En el margen de 1 kHz a 4 kHz el ruido de clavado presenta la menor diferencia con el ruido de fondo, y será esta banda el primer candidato a ser enmascarada por el ruido ambiental. En el rango de 4 kHz a 20 kHz, la diferencia de nivel con el ruido de fondo, puede alcanzar hasta, en algunas zonas, los 60 dB.
En algunos casos es necesario acudir a voladuras con explosivos de zonas de roca. El uso de explosivos es poco frecuente en esta fase, aunque sí lo es en la fase de desinstalación. Es conocido el efecto de las explosiones sobre la fauna marina, (un ejemplo evidente es el de la pesca furtiva) y ha sido recogido en numerosas publicaciones científicas. En resumen podemos decir que la forma de onda típica de una explosión, presenta un pico, cuyo valor puede superar en varios órdenes de magnitud al obtenido en los procesos de enclavado, así como tiempos de subida y caída mucho más cortos, seguida de numerosas oscilaciones de presión (positivas y negativas). Hasta hace pocos años se creía que únicamente el valor de la presión de pico era el que dictaba el mayor o menor efecto sobre los seres vivos.
Recientemente algunos estudios han demostrado que la densidad de flujo de energía es un parámetro apropiado para estimar el mayor o menor daño sobre la fauna, en el caso de explosiones. En medios en los que el efecto puede verse perturbado por la presencia de superficies límites, como son la superficie del mar y el fondo, el SEL, ‘Sound Exposure Level’, ya citado, es mejor parámetro indicativo que la densidad de flujo. De este modo el valor frontera para la densidad de flujo de energía situado en 300 Julios por metro cuadrado, y que puede ocasionar un 50 % de mortalidad, en entornos sin superficies límite reflectoras, se pasa a un valor del SEL de aproximadamente de 207 dB, para entornos con frontera.
[editar]Parques eólicos en España
Anexo: Parques eólicos de España
España tiene, a fecha de finales de 2011, 19.259 MW de potencia eólica instalada, que representa el 16% de la demanda total.3
Castilla y León es la comunidad autónoma con más potencia instalada (4.540 MW en 2011).4
Chipiona iba a acoger uno de los mayores parques eólicos marinos de Europa, uno de los llamados offshore. Un Parque Eólico offshore está formado por una serie, (varios cientos incluso) de aerogeneradores montados sobre estructuras verticales ancladas en el fondo del mar. Es precisamente el proceso de fijado en el fondo (y desanclado en su momento) los que generan mayor impacto ruidoso en el entorno marino. La ingeniería más reciente dice que la solución definitiva frente al impacto del ruido sobre humanos y sobre la vida marina, e impacto visual, vendrá de turbinas flotantes, como muestra la figura 3. Sin embargo, estas estructuras son, de momento, enormemente costosas en fabricación, mantenimiento y conservación, y sólo un precio muy alto de la energía podría justificar soluciones de este cariz.
En México Se encuentra el parque eólico más grande de latinoamèrica, situado en el istmo de tehuantepec en un pueblo llamado La Venta, fue construido por la compañía de cementos mexicanos Cemex, contó con el apoyo de la Comisión Federal de Electricidad CFE.El parque lleva el nombre de Eurus.
El 14 de marzo de 2012, se inauguró con 16 aerogeneradores, El Parque Eólico Arriaga, el primero de su tipo en el estado de Chiapas.
[editar]Parques eólicos de República Dominicana
El Parque Eólico Los Cocos, construido en la comunidad de Juancho, Pedernales es el primero del país y generará 25 megavatios, provenientes de 14 aerogeneradores de la firma danesa Vestas, líder en tecnología. Los molinos instalados, son modelo V90 de 1.8 MW de potencia cada uno, y alimentarán al Sistema Eléctrico Nacional con energía totalmente limpia, proveniente de los poderosos vientos que soplan en la región.6
Otros dos proyectos de energía eólica, uno en Baní (zona centro-sur) de 30 MW, y otro en Montecristi (noreste) de 50 MV, que se prevé que funcionen en 2013 y que resultarán en 168 MW derivados de energía eólica.
[editar]Parques eólicos en Ecuador
En Ecuador, la energía hídrica es la más usada, pero en lugares de la costa y en Galápagos principalmente esta tecnología combina la europea Offshore y la americana AG 4.0 las cuales se hallan ubicadas a lo largo de 8 parques eólicos en Loja (Villonaco), Galápagos (Isabela, Campos de La Cruz, Puerto Baquerizo, Nuer-Pacífico, Eustlaña, Santa María y Campos de Teodoro).
[editar]Parques eólicos de Estados Unidos
En Estados Unidos se encuentran los parques eólicos más grandes del mundo. El más grande en términos de generación de energía es el Stateline Wind Project (Proyecto de Vien to Líneaestatal), en la frontera entre los estados de Oregón y Washington, con una capacidad máxima de 300 MW.
La opinión sobre los parques eólicos marinos y primeras iniciativas en España
La creciente preocupación en la opinión pública por el medio ambiente está llevando a la sociedad a plantearse nuevas formas de producir energía que dañen menos el entorno y asegure la supervivencia de nuestro planeta para generaciones futuras. Un ejemplo de energía alternativa es la eólica y las innovaciones dentro de este ámbito, en concreto la creación de parques eólicos en el mar. La energía eólica tiene una serie de ventajas como el hecho de ser una energía renovable, es limpia porque no produce emisiones ni residuos contaminantes, puede instalarse en espacios no aptos para otros fines (como el mar o el desierto), es compatible con otros usos del suelo (prados, etc.), tiene una instalación rápida (entre 4 y 9 meses) y crea numerosos puestos de trabajo en las zonas de ensamblaje e instalación y además la situación actual permite cubrir la demanda de energía en España en un 30%. Por el contrario, también tiene unos inconvenientes. El mayor de ellos es que la energía eólica no puede ser utilizada como única fuente de energía eléctrica y tiene que ser utilizada con otras energías convencionales. Los grupos ecologistas españoles (y también a nivel europeo y mundial), están a favor de la energía eólica marina, y están haciendo todo lo posible para convencer a los gobiernos de que el cambio climático es una lucha y una tarea de todos, pero la última palabra la seguirán teniendo ellos, porque son los que realmente tienen el poder en sus manos para crear leyes y políticas acordes con un mayor respeto por el planeta. Una muestra de este escepticismo por parte de los políticos es el Ayuntamiento gaditano, el cuál mostró su rechazo a los parques eólicos marinos en el pleno, ya que se cree que existe poca información sobre este tema, así como la falta de consenso por parte de los municipios que se verían “afectados” por estos. Se ha hecho hincapié en que esta proposición ha trasladado a la opinión pública una información confusa y poco fiable sobre la instalación y ubicación de dicho parque en las costas del noroeste de Cádiz. El “Mar de Trafalgar” es una de las primeras iniciativas en España, y estaría ubicado a 18 km de la costa y sería el primer parque eólico marino de nuestro país.
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