Unesco getafe cuaderno 6 by UNESCO Getafe

Cuadernos UNESCO Getafe

renovables: el futuro energĂŠtico

diciembre 2013

La Asamblea General de las Naciones Unidas La Asamblea General de las Naciones Unidas proclamo el año 2012 “Año Internacional de las Energías Sostenibles para Todos”. Consciente de este mandato el Centro UNESCO Getafe a través de su sexto Cuaderno pretende sensibilizar, a la vez que concienciar, de la importancia del uso racional de la energía a toda la sociedad y máxime en el momento actual de crisis en que vivimos, siendo necesario realizar un debate energético que dé respuesta de forma justa y sostenible a los retos de nuestra sociedad. Se entiende por energía sostenible, aquélla que no compromete el desarrollo de las futuras generaciones tanto desde el punto de vista social como ambiental y económico, la cual proviene de las llamadas tecnologías limpias o poco contaminantes. El ejemplo más real de esto es lo que conocemos como Energías Renovables, las cuales están consideradas como fuentes inagotables, no contaminantes durante el proceso de su transformación y a la vez más eficientes a largo plazo.

cuadernos unesco getafe. n.° 6

El último informe del Panel Internacional de Cambio Climático sobre “Energías Renovables y Mitigación del Cambio Climático” dice que el consumo mundial para el año 2008 de este tipo de energías suponía el 12,9 % del consumo mundial de energía. Pero el objetivo propuesto para el

año 2030 indica un incremento del peso de las energías renovables en el 30 % del consumo mundial de energía. Entre los Objetivos del Milenio figura como clave el acceso a los sistemas energéticos menos contaminantes, eficientes y competitivos; es pues, que las energías renovables aportan una influencia directa, en la educación, la salud, el bienestar, la seguridad y el cambio climático entre otros, mejorando por tanto las condiciones de la calidad de vida de la sociedad. No obstante, actualmente más de un 21 % (15.000 millones de personas) de la población mundial carecen de este tipo de energía, mientras que un 42 % (3.000 millones) dependen del carbón como fuente de energía. La meta fijada para el año 2030 es garantizar el acceso universal a estos sistemas energéticos centrando los esfuerzos en los ámbitos, doméstico y comunitario. Mi mayor agradecimiento a todos los colaboradores en la redacción de este cuaderno por su trabajo y dedicación, que nos permitan difundir estos aspectos tan fundamentales para el desarrollo de toda la sociedad. Alberto GuerrerO Fernández Presidente Centro UNESCO Getafe

Junta Directiva y Comisiones Presidente de Honor: Martín Sánchez González Presidente: Alberto Guerrero Fernández Vicepresidente: Mari Cruz Rodríguez del Cerro Secretario: Sebastián Carro Sánchez Tesorero: Carlos Martín de Sancho Director General: José Manuel Castellanos Rivera

Vocal: María Luisa Fernández Vocal: José Fariña Tojo Vocal Gabriel Navarrete Martínez Vocal: José Carlos Toledano Vocal: Santiago Fernández Vocal: Sonia Pérez Marcos Vocal Socio Protector: Pedro Luis Rodríguez, representante del Centro Superior de Estudios Universitarios La Salle de Madrid

Áreas de trabajo: – Educación – Cultura – Ciencias Naturales – Ciencias Sociales y Humanas – Comunicación e Información – Cooperación Internacional – Proyectos Especiales: Proyecto África y Congreso Cultura de Paz

Cuadernos UNESCO Getafe

sumario La Asamblea General de las Naciones Unidas Alberto Guerrero, presidente del Centro UNESCO Getafe

renovables: el futuro energético

Pie: Martín Sánchez, Irina Bokova y Alberto Guerrero

diciembre 2013

Dirección

ENERGÍA SOSTENIBLE EN LA COMUNIDAD DE MADRID

Alberto Guerrero Fernández (Centro UNESCO Getafe) † Javier Angulo Uribarri Director fundador (fallecido)

Carlos López Jimeno, Director General de Industria, Energía y Minas de la Comunidad de Madrid

Coordinador

PROGRAMA HIDROLÓGICO INTERNACIONAL (PHI)

José Carlos Toledano Gasca Presidente del Área de Ciencias Naturales del Centro UNESCO Getafe

Diseño Sebastián Carro Sánchez

Edita Centro UNESCO Getafe C/Ramón y Cajal, 22, 1º 28902 Getafe (Madrid) Teléf. y fax: 91 684 07 97 Página web: www.unescogetafe.org E-mail: presidencia@ unescogetafe.org

Depósito legal M. 20.224. 2010

Imprime Reprográficas Malpe, S.A.

Colaboración

4 5

Área de Ciencias Naturales de la UNESCO

Energías alternativas, ahorro de energía Nuestra aportación como ciudadanos José Carlos Toledano, Presidente del Área de Ciencias Naturales del Centro UNESCO Getafe

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ESPAÑA, SITUACIÓN ACTUAL EN EL CAMPO DE LAS RENOVABLES José Fariña Tojo, Catedrático de Universidad y vocal del Área de Educación del Centro UNESCO Getafe

8/11

Martín Sánchez González, Presidente de Honor del Centro UNESCO Getafe

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En la portada: Planta solar térmica realizada por Abengoa Solar en Sanlúcar la Mayor (Sevilla).

PRODUCCIÓN DE LA ENERGÍA José Roldán Viloria, “Cadre”: de gestión, concepción y estudio en el ámbito del desarrollo

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PERSONAS DESPLAZADAS POR LOS PANTANOS

energía sostenible en LA COMUNIDAD DE MADRID

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Carlos López Jimeno Director General de Industria, Energía y Minas de la Comunidad de Madrid

Actualmente, Sin embargo, la Comunidad de se ha producido Madrid apenas una evolución produce un esperanzadora 1,87% del total en la implantade la energía fición algunas tecnal consumida y nologías, como el 4,22% si se inla energía geocluye la generatérmica de baja ción con origen entalpía, en la en la cogeneraque hemos pasación, siendo el do de tener una resto obtenida potencia instalaprincipalmente da de 487 kW en de los derivados 2008 a cerca de del petróleo (más 2.400 kW en del 55%), que se Panel fotovoltaico. 2012; la solar térdebe adquirir, mica, en que hemos pasado de una sucasi en su totalidad, en el mercado inperficie total instalada de paneles de ternacional. 48.000 m² en 2003 a más de 250.000 Es por ello que, dada la tendencia creciente de los precios de los combus- m² actuales; o la solar fotovoltaica, que tibles fósiles y la tendencia decreciente, ha pasado de una potencia instalada de en algunos casos muy rápida, de los 0,1 MWp en el año 2000, a los 61,7 costes de los tecnologías renovables, la MWp actuales, sin necesidad de recuapuesta por este tipo de energías sea rrir a los denominados huertos solares, fuerte en nuestra Región, aunque su cuyo desarrollo se ha considerado poco desarrollo se haya visto condicionado racional en una región altamente urbapor varios motivos, como es la protec- nizada como la Comunidad de Madrid. ción medioambiental de gran parte de la El apoyo, por tanto, continuará con superficie de la Comunidad, que no perel Plan Energético de la Comunidad de mite la instalación de parque eólicos u otras grandes instalaciones; la crisis in- Madrid 2013-2020, pues es misión de mobiliaria experimentada con posterio- las Administraciones Públicas, como ridad a la aprobación del Código Técni- parte de la gestión del interés público, co de la Edificación, que ha impedido el asegurar la seguridad del suministro desarrollo de la energía solar térmica; energético, en condiciones de competilos cambios regulatorios y la suspen- tividad económica y sostenibilidad sión de las primas para las tecnologías medioambiental, mediante una adecuada planificación energética. de generación eléctrica, etc.

Programa Hidrológico Internacional (PHI) Dentro del Área de Ciencias Naturales de la UNESCO podemos encontrar información muy detallada sobre el agua y las energías renovables. Por ello hemos considerado que los enlaces que presentamos a continuación pueden resultarles de utilidad. El Programa Hidrológico Internacional (PHI) es el único programa intergubernamental del sistema de las Naciones Unidas dedicado a la investigación sobre el agua, la gestión de los recursos hídricos y la educación y la creación de capacidades. El programa, ajustado a las necesidades de los Estados Miembros, se ejecuta en fases de seis años, lo que permite adaptarlo a un mundo en rápida evolución.

Programa Mundial de Evaluación de los Recursos Hídricos (WWAP)

El principal informe de ONU-Agua es una reseña trienal que ofrece una visión fiable del estado, el uso y la gestión de los recursos de agua dulce del planeta. Además de coordinar este importante informe de la ONU, el WWAP supervisa las cuestiones relacionadas con el agua dulce para proporcionar recomendaciones, desarrollar estudios de casos, reforzar la capacidad de evaluación a escala nacional e informar sobre el amplio proceso de toma de decisiones en materia hídrica. El WWAP tiene como objetivo dotar de información, datos, herramientas y los conocimientos necesarios a los gestores del agua y los principales responsables de la toma de decisiones para que puedan participar de forma eficaz en el desarrollo de políticas. Para conocer más sobre estos temas haga clic en los enlaces, obtenidos del apartado de Hechos y cifras extraídos del WWDR3, El agua en un mundo en cambio (2009)

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El Programa Mundial de Evaluación de los Recursos Hídricos de las Naciones Unidas, auspiciado y dirigido por la UNESCO, coordina la labor de 28 entidades asociadas y miembros de ONU-Agua, en el Informe sobre el desarrollo de los recursos hídricos en el mundo (WWDR, por sus siglas en inglés).

energías alternativas, ahorro de energía Nuestra aportación como ciudadanos

josé carlos toledano Presidente del Área de Ciencias Naturales. Centro UNESCO Getafe La demanda de energía de los edificios de viviendas representa una parte muy importante del consumo de energía final de la Unión Europea, y se espera que siga creciendo en los próximos años. Para el 2030 la UE dependerá en un 90% de las importaciones para cubrir sus necesidades de petróleo y en un 80% en el caso del gas.

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El componente principal del consumo energético de la edificación es el debido al uso cotidiano del edificio, donde los ciudadanos de a pié podemos colaborar al potenciar el uso de la energías alternativas, el ahorro de energía y los preceptivos mantenimientos de las instalaciones, entre otras cosas.

En general, el gasto energético en los edificios está condicionado por dos factores: por un lado el uso y el mantenimiento de las instalaciones donde podemos actuar activamente en el uso diario, y por otro las características constructivas del edificio (aislamiento, inercia térmica, etc.) donde debemos informarnos y exigir su instalación más efectiva a la hora de comprar o contratar estos servicios. Según los datos que recoge el IDAE, la energía gastada en las viviendas españolas se reparte del modo siguiente:

Tabla. Consumos en los hogares españoles por usos (año 2011). Fuente: IDAE Consumos vivienda media española Calefacción

47,0%

Agua caliente sanitaria

18,9%

Cocina

7,4%

Refrigeración

0,8%

Iluminación

4,1%

Electrodomésticos

19,4%

Standby

2,3%

Mejorar la eficiencia energética de los hogares, responsables de la tercera parte de las emisiones de gases de efecto invernadero del país, no sólo ahorraría electricidad, gas y dinero, sino que paliaría, en parte, el cambio climático. En España tenemos vigente El Código Técnico de la Edificación, la norma reguladora de la construcción en España, y que obliga ya a incluir medidas de ecoeficiencia desde 2006. La aplicación de este código se calcula que puede suponer un ahorro de energía en dichos edificios de entre 30 a 40% y una reducción de emisiones de CO2 de entre 30 y 55%.

El Código Técnico de la Edificación establece, entre otras cosas, incluir en los proyectos constructivos la “contribución de energía solar mínima” que se debe instalar en las viviendas de nueva construcción y de rehabilitación para producir agua caliente sanitaria en viviendas. Este documento recoge el ámbito de aplicación de la norma, la cuantificación de las exigencias y las condiciones de cálculo y dimensionado. La “contribución de energía solar mínima” viene marcada por la demanda total de agua caliente sanitaria del edificio, los valores anuales de energía solar de cada zona climática y por el tipo de fuente energética de apoyo escogida (gasóleo, propano, gas natural, etc. o electricidad mediante efecto Joule). Para el caso de Madrid, la contribución solar mínima es la que se muestra en la siguiente tabla:

Colector Solar para agua caliente sanitaria

Demanda total de ACS del edificio (litros/día)

Tipo de energía: gasóleo, propano, gas natural

Demanda total de ACS del edificio (litros /día)

Tipo de energía Electricidad por Efecto Joule

50-5.000

60%

50-1.000

70%

5.000-6.000

65%

1.000-2.000

70%

6.000-7.000

70%

2.000-3.000

70%

7.000-8.000

70%

3.000-4.000

70%

8.000-9.000

70%

4.000-5.000

70%

9.000-10.000

70%

5.000-6.000

70%

>6.000

70%

10.000-12.500

70%

12.500-15.000

70%

15.000-17.500

70%

17.500-20.000

70%

>20.000

70%

Como se puede observar el ahorro energético es importante al utilizar los paneles solares para la obtención de agua caliente sanitaria: aproximadamente el 12% de la energía que consume nuestro hogar procedería del sol de forma completamente gratuita.

Este puede ser un ejemplo al alcance de nuestras manos para utilizar las energías alternativas y conseguir el ahorro de energía.

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Tabla. Contribución solar mínima (Zona climática IV, Madrid)

españa, situación actual en el campo de las renovables

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josé fariña tojo Catedrático de Universidad y vocal del Área de Educación del Centro UNESCO Getafe

A pesar de que pudiera parecer que el uso de energías renovables es algo muy moderno y que sólo se ha considerado cuando han aparecido problemas como el de la sostenibilidad, la realidad es que este tipo de energías se utilizan por la humanidad desde hace miles de años. Una de las primeras formas de conseguir energía fue quemando madera y otros materiales, básicamente forestales. La madera y los arbustos son productos renovables y su uso energético, bien por combustión directa o produciendo carbón vegetal mediante “carboneras” todavía presentes en el recuerdo de un mundo rural casi desaparecido, se ha producido desde los primeros tiempos. Ahora los llamamos biomasa. Pero otras formas de energía, como la hidráulica o la eólica, se han venido utilizando de forma tradicional mediante molinos de agua o molinos de aire. Quien no recuerda a Don Quijote luchando valientemente contra los molinos manchegos que semejaban formidables gigantes. Incluso la solar se ha utilizado para calentar personas y cosas. Lo que es nuevo es su utilización para producir energía eléctrica. Aunque tampoco esto es tan nuevo. Casi desde el principio se pensó en utilizar la energía hidráulica para generar electricidad. Durante el período franquista España se llenó de pantanos. Aunque una gran mayoría estaban destinados al abastecimiento, algunos se aprovecharon también para generar electricidad. Hay dos tipos de centrales

de este tipo. La que se llaman de agua fluyente que aprovechan la fuerza del caudal del agua para mover las turbinas que producen la electricidad y que, por tanto, sus posibilidades dependen estrictamente de dicho caudal. Y las situadas a pie de presa que tienen la ventaja de poder almacenar el agua (es decir, la energía) y utilizarla cuando se necesite. Existen grandes centrales, pero también minicentrales hidroeléctricas de bajo impacto en los ecosistemas. Este tipo de energía que en los primeros años tuvo una cierta importancia en el “mix” eléctrico actualmente la ha ido perdiendo de forma paulatina. Hasta tal punto que en el último informe de la Corporación Red Eléctrica (informe anual 2012) su contribución supera escasamente el 7,5%. Actualmente, en nuestro país hablar de energía renovable es, básicamente, hablar de energía eólica. Hasta tal punto que en 2012 representó casi el 20% de la demanda cubierta. Y en momentos puntuales superó algún récord que otro. Por ejemplo, el 18 de abril del pasado año llegó a los 16.636 MW de producción, y el 24 de septiembre cubrió el 64% de la demanda. Los aerogeneradores forman ya parte del paisaje cotidiano en muchas zonas del país. Y podemos sentirnos orgullosos de ello ya que hemos llegado a ser el tercer país del mundo en potencia instalada y el segundo en tasa de penetración en el mercado. Parece como si don Alonso Quijano se hubiera aliado con sus enormes enemi-

Imagen extraída de Red Eléctrica Corporación: Hacia un futuro energético sostenible. Informe anual 2012, Red Eléctrica, Madrid, marzo de 2013.

La energía solar como fuente para producir electricidad tiene actualmente un peso muy pequeño a la hora de cubrir la demanda: la solar fotovoltaica no supera el 3% y la solar termoeléctrica es casi anecdótica (un 1,3%), por debajo incluso de la térmica renovable que llega al 1,8%. De forma que la energía solar contribuye sólo con un 4,3% (juntando la termoeléctrica y la fotovoltaica) muy por debajo de otras como la hidráulica. Y eso

que hubo un momento en que parecía que este tipo de fuente energética iba a desplazar a otras y nos permitiría la ansiada independencia energética. España es un país de alta dependencia energética y debería ser un objetivo de los gobiernos conseguir una cierta independencia de forma que no nos afectaran demasiado los problemas externos como guerras o decisiones dictatoriales de determinados países que pueden hacer variar su precio y, por tanto, condicionar nuestras posibilidades de progreso. Además, desde los años ochenta del pasado siglo XX, la huella ecológica de la Tierra ya ha sobrepasado la superficie del planeta lo que supone que estamos consumiendo toda su biocapacidad y, además, parte de los ahorros acumulados, por ejemplo, en forma sumideros de contaminación o combustibles fósiles. Esto hace que, tanto desde el punto de vista local como global, sea imprescindi-

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gos y juntos lucharan por conservar el planeta. En el año 2012 la energía eólica (con el 18,2%) es ya la tercera en cobertura de demanda eléctrica, sólo por detrás de la nuclear (22,1%) y el carbón (19,3%). La introducción de aerogeneradores en el territorio no es algo inocuo. Plantea problemas ecológicos, paisajísticos y económicos que no ha que despreciar pero, probablemente, mucho menores que otras fuentes de producción de electricidad.

ble encarar el problema de forma decidida y caminar hacia la única dirección razonable: las energías renovables. Y no sólo en el ámbito de la generación eléctrica, sino en muchos otros. Por ejemplo, ya desde el 2005 hay que considerar la instalación de sistemas de calentamiento de agua sanitaria mediante energía solar en los nuevos edificios. Porque ahora estamos hablando de renovables en la generación de energía eléctrica pero no hay que olvidar que una gran parte del consumo de energía se hace directamente de los combustibles fósiles. Por ejemplo, en el transporte o en las calefacciones.

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En realidad, la aprobación del Plan de Fomento de Energías Renovables (2000-2010), tuvo una importancia básica para que la primera década de este nuevo siglo nos convirtiera en pioneros tecnológicos tanto en energía eólica como en solar. Hasta tal punto que en España llegaron a estar dos de las tres

principales plantas fotovoltaicas del mundo. Sin embargo, en enero de 2010 se inició un cambio de rumbo. Las dificultades económicas debidas a la crisis financiera y las presiones de las compañías eléctricas (legítimas por otra parte, pero no necesariamente interesantes para toda la sociedad) han cambiado completamente el panorama. El 12 de julio de este año se ha aprobado el Real Decreto-ley 9/2013 por el que se adaptan medidas urgentes para garantizar la estabilidad financiera del sistema eléctrico. Este Real Decreto supone, en la práctica, un cambio en las reglas de juego en mitad de la partida. Cambio que, previsiblemente, supondrá la ruina de buena parte de las empresas que habían apostado por las renovables. En particular, algunas de sus “peculiaridades” como el llamado “peaje de respaldo” supone la imposición de un impuesto encubierto y la penalización del uso de energías limpias.

Andasol, una de las centrales térmicas solares más importantes del mundo. Está situada en la comarca de Guadix (Granada). Evita contaminar la atmósfera con 152.000 tm/año de CO2 (Foto Wikimedia Commons).

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Se trata, por tanto, de otro campo que se ve directamente afectado por la crisis creada por las instituciones financieras. El problema es que no se trata de un campo más, sino de un campo estratégico. Si tenemos alguna posibilidad de competir en el futuro esta posibilidad pasa por una independencia energética que nos asegure precios La producción de energía doméstica renovable en España se encuentra estables de la eneren un momento crítico (foto de Windspot http://www.windspot.es/). gía, aunque estos precios sean algo superiores a los de otras renovables es imprescindible. De un mercado dependiente energética- lo contrario no sólo dejaremos un futuro mente. Y además, aunque esto sea negro a los que nos sucederán, sino que más complicado de asumir en unos mo- nuestras posibilidades de competir en mentos de crisis y penuria, tenemos un concierto mundial cada vez más que considerar que las actividades que duro, serán muy escasas. Y lo serán estamos realizando en el planeta no porque habremos dejado abandonado sólo inciden en nuestro futuro inmedia- un camino en el que estábamos ya entre to, sino que, en estos momentos, están los más avanzados y vendiendo tecnoafectando a las generaciones que nos logía a otros, y porque dependeremos van a suceder. Hay que ser conscientes siempre de decisiones sobre el precio que, a pesar de los sacrificios por los de la energía sobre las que no podemos que estamos pasando, una parte muy influir y que son determinantes para importante de los mismos (y de forma nuestro desarrollo. Además la incidencia egoísta) los estamos transmitiendo a en la producción de electricidad es básinuestros hijos y a nuestros nietos. ca ante los problemas ecológicos y sociales que plantean los biocombustibles. Si toda la sociedad no se implica, El futuro del transporte probablemente nuestros gobiernos, sean de la ideología esté en los coches eléctricos. Y también que sean, no tendrán más remedio que la electricidad puede ser la base para ceder a la presión de aquellas corpora- climatizar nuestras viviendas. Probableciones e instituciones cuyo único objeti- mente nada la pueda sustituir en el movo es ganar más y más dinero (cosa mento actual, y por eso es tan importanque, por otra parte, hacen muy bien, te conseguir que podamos producirla de sean bancos o empresas) a costa de forma autónoma, sin dependencias excualquier cosa y de cualquiera. Por eso ternas, y con los menores costes ecolóhay que ponerles límites. El cambio pau- gicos, monetarios y sociales. latino, pero ya con una cierta urgencia, del uso de energías no renovables por Getafe, noviembre 2013 11

personas desplazadas por los pantanos Martín sánchez gonzález Presidente de Honor del Centro UNESCO Getafe Este Cuaderno UNESCO Getafe, el número 6 de nuestra serie, dedicado a las energías renovables, pretende poner en manos de los estudiosos de estos temas, la importancia de este tipo de energía en el desarrollo humano y su influencia en la sostenibilidad del planeta. No todas las fuentes de energía renovables están exentas de impacto, en mayor o menor medida, sobre el medio ambiente y su entorno natural. Para tratar este asunto en profundidad sería necesario destinar varios cuadernos a su estudio y análisis.

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Desde el punto de vista de algunos expertos, todas las energías renovables afectan en mayor o menor medida al medio natural en influyen en el medio ambiente, bien sea por su influencia en el paisaje, como lo es la energía solar tanto térmica como fotovoltaica, la energía eólica o la energía hidráulica o bien por su impacto sobre la flora, la fauna y el clima. Quiero centrar este análisis sobre el impacto de la energía hidráulica en el medio ambiente, en la fauna, en la flora y en el clima, porque considero que los efectos de las grandes presas, dedicadas tanto la producción de energía eléctrica como al riego o al abastecimiento de las ciudades, tienen un considerable efecto sobre los ecosistemas y sobre los asentamientos humanos.

En relación con los efectos y con la influencia sobre los asentamientos humanos, el Centro UNESCO Getafe, con el apoyo de la Confederación Española de Centros UNESCO, presentó en la Comisión Nacional de Cooperación con la UNESCO, una propuesta para que la UNESCO declare el “El Día Mundial de las Personas Desplazadas por las 12 Aguas de los Pantanos”, y reconocer

así el sacrificio de carácter afectivo, moral, cultural económico, social y de pérdida de su arraigo, realizado por las personas oriundas de aquellos pueblos que han desaparecido al quedar inundados por las represas de los citados pantanos. Encontrar nuevas fuentes de energía que permitan cubrir la elevada demanda energética, que además basen su producción en procesos sostenibles y que apuesten por un firme compromiso de protección del medio ambiente, es una necesidad para un mejor desarrollo sostenible de la humanidad. En tan solo seis años, Andalucía ya cuenta con 15 plantas termo solares con capacidad para producir 447,91 megavatios. La última apuesta se llama Gemasolar, inaugurada el pasado 4 de octubre de 2011, una central de Energía Solar por Concentración que es capaz de generar energía 24 horas sin interrupción. La energía hidroeléctrica, como ya hemos visto, es electricidad generada aprovechando la energía del agua en movimiento y proporciona casi un quinto de la electricidad de todo el mundo. China, Canadá, Brasil, Estados Unidos y Rusia fueron los cinco mayores productores de este tipo de energía en 2004. La central hidroeléctrica de mayor tamaño de los Estados Unidos se encuentra junto a la presa Grand Coulee, sobre el río Columbia. Más del 70 por ciento de la electricidad producida en este estado proviene de centrales hidroeléctricas. Una de las centrales hidroeléctricas de mayor tamaño del mundo y que mayor impacto medioambiental y humano va a tener sobre los asentamientos y riveras de la misma, se encuentra en las

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La secuencia fotográfica presenta un ejemplo de entre los centenares que podíamos poner. Se trata de la presa (foto 1), el pueblo inundado (foto 2), vecinos del pueblo recordando sus fiestas populares y sus ruinas (foto 3), los efectos del abandono del patrimonio histórico y arquitectónico (foto, 4) y otros pueblos (fotos 5 y 6)

En España también se construyeron grandes presas que inundaron muchos pueblos. Son millones de personas las

desplazadas en todo el mundo de sus lugares de nacimiento y de residencia, como consecuencia de la construcción de estas grandes Presas. Por tratarse de una fuente de energía de bajo coste de generación, ha sido sobre explotada y los efectos de su huella son muy considerables. La construcción de presas en los ríos puede destruir o afectar a la flora, a la fauna y a otros recursos naturales. Las centrales hidroeléctricas pueden provocar la disminución de los niveles de oxígeno disuelto en el agua, lo que resulta dañi13 no para los hábitats fluviales. cuadernos unesco getafe. n.° 6

Tres Gargantas sobre el río Yangtsé de China. El depósito de estas instalaciones comenzó a llenarse en junio de 2003, y se encuentra plenamente operativa desde 2008. La presa mide 2,3 kilómetros de ancho y 185 metros de alto. A lo largo de la zona afectada hay un mayor riesgo de deslizamientos y se ha alterado el transporte de sedimentos por el curso del río. La construcción de la presa obligó al desplazamiento de más de 1.200.000 personas.

El efecto más destacado sobre los diferentes factores ambientales es el causado sobre las poblaciones de seres vivos que habitan en los ríos. La modificación de los ecosistemas naturales puede afectar seriamente a todas las especies presentes al modificar la cadena trófica aguas arriba, debido a cambios en los parámetros fisicoquímicos en el agua embalsada. También aguas abajo debido a la modificación en el arrastre de sedimentos que quedan estancados en las presas puede alterarse el equilibrio ecológico de los ecosistemas presentes. La realización de inventarios de fauna y flora previos es imprescindible para cuantificar las características bióticas del medio ambiente afectado.

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En los casos de especies piscícolas que remontan los ríos se establecen barreras, imposibles de sortear, que quiebran el ciclo natural de estas especies llevándolas a su desaparición. Por otro, lado la anegación de los terrenos de ribera puede afectar a especies, principalmente vegetales, presentes en los márgenes del curso fluvial. Para el establecimiento de presas se debe analizar muy detalladamente la fauna y flora presente para evitar perjuicios irreversibles derivados de la presencia de endemismos o especies protegidas. Dependiendo del tamaño de la presa a construir el efecto de ocupación por el agua de tierras fértiles, ha de ser tenido en cuenta y valorado adecuadamente, más teniendo en cuenta que los suelos cercanos a cursos fluviales son de gran riqueza y muy aptos para la agricultura y pueden tener un gran valor natural. Pero estos inconvenientes arrojan en la actualidad un saldo favorable a la construcción de Presas para la producción de energía eléctrica de origen hidráulico o de abastecimiento humano.

También la acumulación de masas de agua, favorece la evaporación de las mismas y puede afectar al microclima de la zona circundante. Este efecto es visi14 ble claramente en las grandes presas.

Otros efectos sobre el medio ambiente son muy limitados y fácilmente compensables mediante medidas correctoras establecidas principalmente en la fase de construcción y funcionamiento, con los planes de vigilancia ambiental. En España, a pesar de todos los inconvenientes que se han citado, se hizo necesaria la construcción de grandes centrales hidroeléctricas en los años 60 del pasado siglo. Sin ellas el desarrollo social y económico de aquella España deprimida de la posguerra civil, no hubiese sido posible. En la actualidad, en la Comunidad de Madrid, se vuelve a hablar de necesidades para el consumo humano. Los grupos ecologistas, con cierta preocupación critican la construcción de estas presas, pero pensamos que será necesario minimizar los efectos medioambientales y que siempre habrá de predominar el interés general. La Confederación del Tajo y el Canal de Isabel II proponen la construcción de presas en el Jarama, el Alberche y en el Sorbe. El nuevo Plan Hidrológico de la Cuenca del Tajo reducirá, según fuentes ecologistas, aún más los caudales mínimos en el Manzanares. Se habla de intereses trasvasistas del Levante español, con violaciones obvias de Directivas Europeas, incluyen actuaciones que rebajan aún más la conservación de los valores de la cuenca, así como la rebaja de los caudales mínimos ecológicos en el río Manzanares. En el texto del plan, según estos grupos de opinión, no se encuentra ninguna aclaración que justifique la posibilidad de construcción de estas infraestructuras. La demanda futura de agua para la población madrileña, desde mi punto de vista es algo que falta demostrar, pues las tendencias de crecimiento poblacional no son las mismas de hace cinco años y continúan tendiendo a la baja. Para los colectivos ecologistas ARBA, Asociación Ecologista del Jarama El Soto, Ecologistas en Acción, GRAMA, Jarama Vivo y Salvemos el He-

Volviendo a nuestra reivindicación de que la UNESCO declare “El Día Mundial de las Personas Desplazadas por las Aguas de los Pantanos”, diré que la propuesta se basa en la necesidad que tienen millones de seres humanos dispersos por todo el mundo, de recuperar su historia, su cultura, su patrimonio, sus costumbres, sus tradiciones, sus paisajes y en muchos casos, su lengua. Estas personas fueron desalojadas de sus pueblos contra su voluntad, al quedar inundados por la construcción de grandes presas. No es difícil entender el drama que para las personas desplazadas supuso la pérdida de todas sus referencias, físicas, sociales, económicas, históricas y culturales. Un detallado estudio de la situación y del número de pueblos y países afectados por esta problemática, muestra la importancia que tendría la Declaración de este Día Mundial ya que, en prácticamente todos los países y en todos los continentes, existen ejemplos notorios de esta situación. En España son muchas las Comunidades Autónomas con pueblos inundados y sus habitantes dispersos por la geografía española con motivo de este tipo de construcciones, Cataluña, Aragón, la Rioja, Comunidad Valenciana, Extremadura, Andalucía, Castilla y León, son un ejemplo de ello. Un Día Mundial de las Personas Desplazadas pondría de relieve la importancia que tiene para millones de seres humanos el poder recuperar algunos espacios de cierta relevancia, para construir o recuperar lugares de reencuentro con su cultura, sus tradiciones y costumbres. El papel de la UNESCO en la recuperación y promoción de los derechos de estas personas, sería capital Como dice el Preámbulo de su Acta Constitutiva, “… la amplia difusión de la cultura y la educación de la humanidad para la justicia, la libertad y la paz son

indispensables a la dignidad del hombre y constituyen un deber sagrado que todas las naciones han de cumplir con un espíritu de responsabilidad y de ayuda mutua”. En el marco de los esfuerzos por promover el respeto y la protección de los bienes culturales y los patrimonios, las actividades de la UNESCO en favor de la salvaguarda de los derechos son extensas, baste con mirar los antecedentes y la aprobación de Directivas encaminadas a dar respuesta a estos y otros problemas. Alguno de los pueblos afectados ya ha comenzado, por sus propios medios, a poner en marcha acciones que coadyuven a resolver sus problemas, pero el apoyo de la UNESCO sería decisivo para poder avanzar en el camino de la recuperación de las memorias perdidas. Los principales objetivos del “Día Mundial de las Personas Desplazadas por las Aguas de los Pantanos” podrían ser los siguientes: i) contribuir a la recuperación de la memoria y los patrimonios de los pueblos sumergidos y a la defensa de sus identidades culturales. ii) difundir este problema y concienciar al público y los medios de comunicación acerca del daño sufrido por estas personas. iii) fomentar el trabajo en red para las iniciativas que puedan tomar los colectivos o asociaciones afectadas, de otros pueblos desaparecidos. iv) poner de relieve cada año la existencia de estos colectivos de personas y difundir las acciones emprendidas y la evolución de sus proyectos. v) Fomentar la agrupación de personas dispersas por el mundo en asociaciones o colectivos para facilitar y fomentar los objetivos propuestos.

cuadernos unesco getafe. n.° 6

nares sólo son justificables bajo criterios especulativos del mercadeo del agua y del negocio del cemento.

Deseamos que este cuaderno sirva también para reivindicar el reconocimiento a esos pueblos desaparecidos. 15

Producción de la energía José roldán viloria “Cadre”: de gestión, concepción y estudio en el ámbito del desarrollo

1. Energías Renovables, una solución para hacer ciudades más sostenibles El estado español así como otros países que son dependientes de energías importadas del exterior, trabajan en reducir la dependencia energética que tienen, con el incremento progresivo de energías procedentes de fuentes alternativas a lo largo de los próximos años (ver tablas) y la aplicación de normativas, como es el Código Técnico de la Edificación. Las energías renovables suelen tener unos procesos caros, bien sea, en la fase de instalación, o en las de mantenimiento y conservación de las instalaciones, lo que da lugar a energías caras en alguna de ellas. Las subvenciones que se dan para este tipo de instalaciones por parte de las Administraciones, siempre son a cargo de los contribuyentes, lo que da lugar a que pague la energía a unos precios elevados, bien sea en la factura eléctrica o vía impuestos. Dos son los fines del aprovechamiento de las energías renovables: — Reducir la dependencia energética del exterior (buscar la autosuficiencia). — Reducir los efectos muy contaminantes de las energías convencionales. La sustitución de las gasolinas y gasoil en los vehículos de transporte (coches y camiones) por motores eléctricos, reduciría la contaminación de las ciudades y más, si la energía eléctrica con que se cargan las baterías, procedieran de fuentes renovables y limpias (eólica, fotovoltaica, hidráulica y otras). Por otro lado, en las ciudades (viviendas, servicios e industria) hay que hacer uso de las energías alternativas con instalaciones en las que se genera agua caliente, calefacción, aire acondicionado, e incluso, para generar electricidad para uso propio.

1.1. Principales fuentes de energía actuales

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Tabla 1. Previsión de demanda mundial de energía primaria por combustibles

Energía primaria

A nivel mundial 2000

2030

Carbón

26%

24%

Petróleo

39%

37%

Gas natural

23%

28%

Nuclear

Hidroeléctrica

Renovables Total

9.179 Mtep

15.267 Mtep

Mtep – Millones de toneladas equivalentes en petróleo.

Observación: los cambios de tendencia no son significativos. A nivel mundial, los combustibles fósiles seguirán siendo los más consumidos en los próximos años.

1.2. Fuentes de energía que se transforman en electricidad en España Tabla 2. Origen de la electricidad. Mezcla de producción en el Sistema Eléctrico Español 2011 Origen

Mezcla de producción en el Sistema Eléctrico Español

Renovables

31,1%

Cogeneración de alta eficiencia

2,4%

Cogeneración

9,8%

Ciclo combinado de gas natural

17,6%

Carbón

15,6%

Fuel/gas

2,5%

Nuclear

19,8%

Otras

1,2%

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Tabla 3. Procedencia de la energía eléctrica en noviembre de 2011, según el Mix energético español

Podemos apreciar que las energías renovables suponen el 44,1% respecto a las fuentes energéticas de las que se obtuvieron energía eléctrica en noviembre de 2011. Hay meses con más influencia de las energías renovables, sobre el resto de 17

energías no renovables, si lo comparamos con la tabla 2.2, que corresponde al resumen anual. • Energía hidráulica....................... 9,2% • Energía eólica............................. 17,0% • Otras fuentes renovables............ 17,9% Total renovables.......................... 44,1%

1.3. Mix de energía primaria 2009-2020 La siguiente tabla muestra la procedencia de la energía consumida en el mercado español energético el año 2009, y las previsiones para el año 2020. Tabla 4. Consumo de energía en España en 2009 y previsión de consumo para el 2020 2009

2020

Petróleo

48,5%

36,0%

Gas natural

23,7%

28,4%

Nuclear

10,5%

10,4%

Energías renovables

10,4%

18,0%

Carbón

7,9%

7,2%

130,5 Mtep

137,8 Mtep

Fuente de energía

Mtep – Millones de toneladas equivalentes de petróleo

1.4. Previsiones de evolución de las energías renovables a medio plazo El Plan de Acción Nacional de Energías Renovables 2011-2020 fue aprobado el año 2011 y en una primera estimación, la aportación de las energías renovables al consumo final bruto de energía sería del 22,7% en 2020, frente a un objetivo para España del 20% en 2020.

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Tabla 5. Plan Español de Energías Renovables 2008-2020

Consumo final de energías renovables (en ktep)

2008

2012

2016

2020

Energías renovables para generación eléctrica

5.342

8.477

10.682

13.495

Energías renovables para calefacción/ refrigeración

3.633

3.955

4.740

5.618

601

2.073

2.786

3.500

Total en renovables, en ktep

9.576

14.504

18.208

22.613

Total en renovables, según Directiva

10.687

14.505

17.983

22.382

Energías renovables en transportes

Relación entre el consumo de energías renovables y energía final. Consumo de energía bruta final (en ktep) Consumo de energía bruta final

2008

2012

2016

2020

101.918

93.321

95.826

98.677

10,5%

15,5%

18,8%

22,7%

% energías Renovables/Energía Final

1.5. Obtención de energía eléctrica desde diversas fuentes de energía primaria Tabla 6. Energías primarias, su transformación y su nivel de contaminación Energía primaria

Central de transformación

Nivel de contaminación

Viento (eólica)

Centrales eólicas.

Pequeña (impacto ambiental)

Agua (Hidráulica)

Centrales hidráulicas. (Saltos de agua o equivalentes).

Muy pequeña. Impacto ambiental.

Biomasa

Centrales térmicas

Mediana.

Fotovoltaica (Paneles)

Parques fotovoltaicos.

Pequeña. Impacto ambiental.

Mareomotriz

Aprovechamiento de las mareas.

Mediana.

Gradiente térmico oceánico

Aprovechamiento del calor del agua del mar.

Reducido.

Biomasa

Centrales térmicas.

Reducido.

Geotérmica

Aprovechamiento de las fuentes de calor natural.

Ninguno.

2. Fuentes no renovables Gas

Centrales térmicas y de ciclo combinado.

Elevada.

Carbón

Centrales térmicas.

Elevada.

Petróleo

Centrales térmicas

Elevada.

Nuclear

Centrales nucleares.

Riesgo elevado. Residuos radiactivos.

Residuos varios

Centrales térmicas

Medianos.

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1. Fuentes de energía renovables

1.6. Código Técnico de la Edificación El nuevo Código Técnico de la Edificación (CTE) señala la obligación de recuperar una parte de la energía que nos llega desde el Sol, en determinados casos y construcciones. El contenido de la CTE resulta muy importante en lo que respecta a aprovechamiento de las energías renovables, y de forma especial, el calor y la luz solar en diferentes elementos de construcción. Ámbito de aplicación — Edificios de nueva construcción. — Modificaciones, reformas o rehabilitaciones de edificios existentes con una superficie útil superior a 1.000 m2 donde se renueve más del 25% del total de sus cerramientos.

1.7. Contenido del Real Decreto 314/2006 Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación (CTE). Artículo 15. Exigencias básicas de ahorro de energía Exigencia básica HE 1: Limitación de demanda de energía. Exigencia básica HE 2: Rendimiento de las instalaciones térmicas. Exigencia básica HE 3: Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación. Exigencia básica HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria. Exigencia básica HE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica.

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1.8. Instalación de energía solar obligatoria en nuevos edificios Desde el pasado mes de septiembre del 2006, en que entró en vigor el nuevo Código Técnico de la Edificación (CTE), todas las nuevas construcciones en las que se emplee agua caliente (viviendas, hospitales, hoteles, polideportivos, etc.) deberán instalar sistemas solares térmicos. En el resto de edificios será obligatorio el uso de la energía solar fotovoltaica para producir electricidad, y que podrá venderse a una compañía eléctrica. La Unión Europea ha marcado como objetivo para el año 2010, lograr que el 12% del consumo energético proceda de fuentes de energía renovable. Las instalaciones aunque son costosas en su origen, se amortizan a los pocos años y pueden tener subvenciones de las Administraciones Públicas para su instalación. La vida útil de un panel solar térmico está en torno a 25-35 años. La energía solar térmica es un apoyo a las energías convencionales utilizadas y

20 que suponen un ahorro de hasta el 60% del coste total de las mismas.

1.9. Exigencias básicas de Ahorro de Energía (HE) 1. El objeto del requisito básico “Ahorro de energía” consiste en conseguir un uso racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo y conseguir asimismo que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovable, como consecuencia de las características de su proyecto, construcción, uso y mantenimiento. 2. Para satisfacer este objetivo, los edificios se proyectarán, construirán, utilizarán y mantendrán de forma que se cumplan las exigencias básicas que se establecen en los apartados siguientes. 3. El documento básico “DB-HE Ahorro de energía” especifica parámetros objetivos y procedimientos cuyo cumplimiento asegura la satisfacción de las exigencias básicas y la superación de los niveles mínimos de calidad propios del requerimiento de ahorro de energía.

1.10. Exigencias básicas de ahorro energético Exigencia básica HE 1: Limitación de demanda energética Los edificios dispondrán de una envolvente de características tales que limite adecuadamente la demanda energética necesaria para alcanzar el bienestar térmico en función del clima de la localidad, del uso del edificio y del régimen de verano y de invierno, así como por sus características de aislamiento e inercia, permeabilidad al aire y exposición a la radiación solar, reduciendo el riesgo de aparición de humedades de condensación superficial e intersticiales que puedan perjudicar sus características y tratando adecuadamente los puentes térmicos para limitar las pérdidas o ganancias de calor y evitar problemas higrotérmicos en los mismos.

Los edificios dispondrán de instalaciones térmicas apropiadas destinadas a proporcionar el bienestar térmico de sus ocupantes, regulando el rendimiento de las mismas y de sus equipos. Esta exigencia se desarrolla actualmente en el vigente Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios, RITE, y su aplicación quedará definida en el proyecto del edificio. Exigencia básica HE 3: Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación

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Exigencia básica HE 2: Rendimiento de las instalaciones térmicas

Los edificios dispondrán de instalaciones de iluminación adecuadas a las necesidades de los usuarios y a la vez eficaces energéticamente, disponiendo de un sistema de control que permita ajustar el encendido a la ocupación real de la zona, así como de un sistema de regulación que optimice el aprovechamiento de la luz 21 natural, en las zonas que reúnan unas determinadas condiciones.

Exigencia básica HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria En los edificios con previsión de demanda de agua caliente sanitaria o de climatización de piscina cubierta, en los que así se establezca en esta CTE, una parte de las necesidades energéticas térmicas derivadas de esa demanda se cubrirá mediante la incorporación en los mismos de sistemas de captación, almacenamiento y utilización de energía solar de baja temperatura adecuada a la radiación solar global de su emplazamiento y a la demanda de agua caliente del edificio. Los valores derivados de esta exigencia básica tendrán la consideración de mínimos, sin perjuicio de valores que puedan ser establecidos por las administraciones competentes y que contribuyan a la sostenibilidad, atendiendo a las características propias de su localización y ámbito territorial. Exigencia básica HE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica En los edificios que así se establezca en esta CTE se incorporarán sistemas de captación y transformación de energía solar, en energía eléctrica, por procedimientos fotovoltaicos para uso propio o suministro a la red. Los valores derivados de esta exigencia básica tendrán la consideración de mínimos, sin perjuicio de valores más estrictos que puedan ser establecidos por las administraciones competentes y que contribuyan a la sostenibilidad, atendiendo a las características propias de su localización y ámbito territorial. DB-HE: Documento Básico de Ahorro de Energía La exigencia básica HE 5 determina que los edificios de determinada superficie instalarán módulos de generación fotovoltaica para contribuir a generar electricidad y así reducir el consumo de electricidad generada por energías contaminantes, especialmente las que tienen su origen en combustibles fósiles.

2. La energía Solar El sistema solar se formó hace 4.500 millones de años y se estima que todavía tenga energía para otros 5.000 millones de años más.

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El Sistema Solar forma parte de una galaxia (Vía Láctea) que gira alrededor del núcleo galáctico El Sol es el centro del Sistema y tiene luz propia. Ocho planetas: Mercurio, Venus, La Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Varios de los planetas tienen satélites. Algunos de los planetas son rocosos y pequeños, y con densidad alta: Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, y su giro es lento. Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, son gigantes gaseosos, muy grandes y ligeros, formados de gas y hielo, y su giro es rápido. El Sol nos proporciona fundamentalmente luz y calor, que son dos elementos

22 básicos para la vida sobre el planeta Tierra.

Figura 1. Salida del Sol, nuestra principal fuente de energía

2.1. Fuentes de energía que tienen su origen en el Sol La mayoría de las energías que utilizamos tiene su origen en el Sol, bien sea de forma directa o indirecta. La tabla nos muestra los diferentes tipos de energía y su procedencia. Tabla 7. Fuentes de energía renovables que tienen su origen en el Sol Procedencia

— Energía eólica

El viento

— Energía geotérmica

El calor del interior de la Tierra

— Energía hidráulica

El agua

— Energía mareomotriz

El mar

— Energía solar térmica

El Sol

— Energía fotovoltaica.

El Sol

— Energía proveniente de la biomasa

Materias agrícolas diversas

— Energía de gradiente térmico oceánico

El mar

— Otras energías

Origen diverso

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Tipo de energía

2.2. La constante solar La constante solar corresponde a la energía interceptada por la Tierra, y que se mide con la denominada constante (K) y se define como el flujo de energía procedente del Sol y que llega a la parte superior de la atmósfera por unidad de superficie. El valor medio es: k0 = 1,98 calorías/cm2 x min. Este flujo no llega a la superficie de la Tierra, porque la atmósfera absorbe o dispersa una parte de la radiación solar de corta longitud de onda. En estas condiciones el flujo medio recibido será: k0 = 1,98 x 4,18 julios/60 s x 10-4 m2 = 1,39 ∙ 103 W/m2 = 1.390 W/m2 (1) (1)

Estudios más precisos fijan este valor en 1.367 y la NASA en 1.353 W/m2W/m2.

Tabla 8. Valores que se dan para la constante solar Entidad que proporciona el valor

Valor de la constante solar

Según World Radiation Reference Centre (WRRC)

1.367 W/m2

Según la Organización Mundial de Meteorología (WMO)

1.373 W/m2

Según la NASA

1.353 W/m2

Insolación Es la cantidad de energía en forma de radiación solar que llega a un lugar de la Tierra en un día concreto (insolación diurna), siendo (d) el día central de cada mes.

2.3. Aprovechamiento de las energías del Sol

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Las dos formas de energía que transmite el Sol, son aprovechadas en nuestro planeta como una energía renovable que es, para: • Proporcionarnos luz. • Proporcionarnos calor. • Participar en la fotosíntesis de las plantas. • Que haya agua sobre la tierra (evaporización). • Ayudar al crecimiento de las plantas y la formación de las materias. • Participar en el clima (frío, calor, lluvia, viento, etc.). El hombre emplea la energía del Sol, mediante procesos adecuados, para: • Generar electricidad. • Como fuente de calor para fines diversos.

3. Energía solar fotovoltaica Los paneles fotovoltaicos son el elemento principal de este tipo de instalacio-

24 nes. Son generadores de corriente continua al igual que una dinamo o una pila

eléctrica. Transforman la energía que tiene la luz del Sol (fotones), en energía eléctrica. La energía eléctrica que generan los módulos fotovoltaicos es corriente continua (CC), que puede utilizarse de forma directa, almacenarse en baterías o transformarse en corriente alterna (CA) por medio de dispositivos adecuados. Las instalaciones de generación fotovoltaica pueden ser aisladas (sin ninguna conexión con la red eléctrica convencional), o conectadas a redes de baja o media tensión.

Figura 2. Aplicaciones de módulos y paneles fotovoltaicos

3.1. Célula fotoeléctrica Cuando la energía luminosa (fotones) incide en la célula fotoeléctrica, se produce un desprendimiento de electrones de los átomos que comienzan a circular libremente en el material, generándose una corriente eléctrica, bajo una diferencia de potencial.

Las células fotoeléctricas se construyen con silicio.

3.2. Módulos solares fotovoltaicos a) Módulos fotovoltaicos

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Al medir la diferencia de potencial (voltaje) existente entre los dos extremos del material o célula fotovoltaica (polos positivo y negativo) veremos que existe una diferencia de potencial entre 0,4 y 0,6 voltios.

Los módulos fotovoltaicos incorporan un número determinado de células fotovoltaicas mediante las cuales el panel o generador es capaz de proporcionar una 25 determinada potencia, a una tensión e intensidad.

Las células fotovoltaicas que contiene el módulo se conectan en series y derivaciones, con el fin de conseguir los valores de la tensión de salida que convenga (12, 24, 48 V). Esta forma de generar energía se inició a partir de la década de los 70 del pasado siglo. Tienen muchas aplicaciones puntuales, además de la de generar energía eléctrica en cantidad apreciable. Se distinguen tres clases, de más a menos eficiencia o rendimiento y precio: • Módulo de silicio monocristalino. Eficiencia de 12%. • Módulo de silicio policristalino. Eficiencia de 10%. • Módulo de silicio amorfo. Eficiencia entre 5% y 7%. Hay otros modelos y tipos de células fotovoltaicas.

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— En la actualidad se fabrican módulos con eficiencia de más de 18%. — En módulos fotovoltaicos de concentración se llega hasta 27% de eficiencia. — La materia base de los módulo fotovoltaicos es la sílice. — Los módulos tienen una eficiencia media de 12%, lo que supone, 120 W/m2 en condiciones óptimas de irradiación. Pueden variar entre 100 W/m2 en invierno y 250 W/m2 en verano. — La vida útil de un módulo viene a ser de 30 años. — Los módulos están constituidos por células individuales en las que se produce una diferencia de potencial de aproximadamente 0,5 V por célula. — Las células se unen entre sí en conexiones serie, paralelo o mixta para obtener una tensión de 12 V o 24 V.

Figura 3. Célula fotovoltaica, y paneles fotovoltaicos

b) Características de los módulos fotovoltaicos Un módulo fotovoltaico se identifica por su placa de características, conteniendo

26 los datos que se relacionan en la siguiente tabla, tomada de un catálogo.

Tabla 9. Principales características que definen un módulo fotovoltaico Fabricante

XXX

Denominación industrial del módulo

XL 180-12

Tipo de módulo

Silicio monocristalino Comportamiento a 800 W/m2 a 25 ºC

Potencia en el punto de máxima potencia

Pmáx

125 W

Tensión a potencia máxima

Vmpp

32,7 V

Corriente a potencia máxima

Impp

3,8 A

Tensión en circuito abierto

Voc

40,9 V

Corriente de cortocircuito

Isc

4,2 A

Comportamiento bajo condiciones estándar de prueba Potencia en el punto de máxima potencia

Pmáx

165 W

Tensión a potencia máxima

Vmáxpp

35,3 V

Corriente a potencia máxima

Impp

4,7 A

Tensión en circuito abierto

Voc

44,1 V

Corriente de cortocircuito

Isc

5,2 A

Medidas de la célula

1.610 x 810 x 34 mm.

Peso

25 kg.

Mínimo valor del fusible en serie

10 A

Garantía del producto

3 años

Superficie del módulo

1,2 m2

Garantía de prestaciones

10 años sobre el 90%

25 años sobre el 80% (rendimiento) Otros datos que así los considere el fabricante

Potencia (Wp)

Dimensiones (mm)

Peso (kg)

Largo

Ancho

Alto

582

262

3,4

720

370

4,8

1.003

462

5,5

1.231

556

7,8

100

1.293

650

9,3

150

1.580

800

16,6

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Tabla 10. Dimensiones y peso aproximado de módulos fotovoltaicos

3.3. Paneles fotovoltaicos Los paneles fotovoltaicos contienen un determinado número de módulos, y son generadores estáticos que transforman la energía de la luz solar (fotones), en energía eléctrica.

Figura 4. Grandes paneles que contienen un número elevado de módulos fotovoltaicos

3.4. Esquema de una instalación fotovoltaica El esquema básico de una instalación con papeles fotovoltaicos consta de los siguientes elementos: • Paneles o módulos fotovoltaicos Son elementos generadores de energía eléctrica. • Regulador Dispositivo que controla la descarga de los paneles, los procesos de carga y descarga de la batería o acumulador y el suministro de energía hacia receptores. • Batería o acumulador eléctrico

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Acumula y guarda la energía generada a lo largo de un tiempo (equipo de baterías) para cederla en el momento que el regulador le demande suministro. • Inversor Equipo convertidor o transformador que adapta la forma de la corriente (CC a CA) en función de la necesidad de la utilización. No todas las instalaciones tienen inversor. • Otros complementos son: — Instalación y aparatos de protección y maniobra. — Contadores de energía. Esquema. Generación fotovoltaica que suministra corriente alterna (CA) a los

28 receptores.

REGULADOR GENERADORES +

+ CC

CC CA

CC Módulos de captación fotovoltaica +

BATERÍA Acumulador de energía

Elementos de la instalación: — Paneles (módulos) fotovoltaicos. — Regulador de corriente. — Acumulación de energía eléctrica por batería.

L N HACIA RECEPTORES

— Inversor de corriente CC/CA. — Suministro de energía en CC. — Instalación eléctrica y elementos de maniobra y protección.

Figura 5. Esquema básico de una instalación de generación fotovoltaica aislada que suministra corriente alterna

4. Energía solar térmica La energía solar térmica tiene un amplio campo de aplicaciones, que van desde las viviendas, hasta los servicios y la industria. Se trata de una energía alternativa gratuita que se recupera durante las horas de Sol, mediante captadores especiales, para calentar agua o líquidos caloportadores. Otra forma natural de aprovechamiento son los invernaderos, las terrazas, los miradores, cocinas, etc. Las aplicaciones más importantes son: producir agua caliente, agua caliente sanitaria (ACS), agua caliente para calefacción, refrigeración y generación de electricidad. a) Instalaciones de baja temperatura (hasta 150 ºC). b) Instalaciones de media temperatura (desde 150 a 600 ºC). c) Instalaciones de alta temperatura (desde 600 a 2.000 ºC).

4.1. Captadores solares Los captores solares térmicos tienen la misión de captar el calor solar que incide sobre los mismos y transmitirlo al fluido que circula por sus tuberías interiores.

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Clasificación de las instalaciones solares térmicas:

Existen varios tipos de captadores solares térmicos de baja temperatura y los más comunes son los de placa plana. De media temperatura son los de tipo parabólico. 29

Figura 6. Varios tipos de captadores solares térmicos. Plano, plano con termosifón y parabólico

4.2. Tipos de instalaciones solares térmicas de baja temperatura Estudiamos las instalaciones de baja temperatura (hasta 150 ºC). A este nivel de temperatura corresponden las instalaciones clásicas que utilizan paneles solares térmicos para calentar agua (fluido térmico), distinguiendo dos tipos de colectores de placa plana, que son: a) Colector selectivo Aprovecha muy bien el calor que recibe y puede llegar a alcanzar los 100 ºC. b) Colector no selectivo

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El aprovechamiento del calor es inferior al selectivo y en estos paneles el calor no supera los 80 ºC.

Figura 7. Paneles térmicos para calentar agua caliente sanitaria

4.3. Aplicaciones de la energía solar térmica Varias son las aplicaciones de la energía solar térmica, atendiendo a la temperatura que alcanza la captación de calor. Las instalaciones de baja temperatura están destinadas preferentemente a producir agua caliente sanitaria y agua caliente para calefacción, como son los casos que se citan a continuación: • Calentar agua caliente sanitaria (ACS). • Calentar agua para calefacción. • Calentar agua para acondicionamiento de piscinas. • Calentar agua para procesos industriales. • Calentar agua para instalaciones agrícolas y ganaderas. • Para cocinar. Instalaciones de media y alta temperatura: • Para aire acondicionado mediante máquinas de absorción. • Para producir electricidad por alimentación de calor a un motor Stirling que acciona un alternador eléctrico. • Para producir vapor por concentración de calor con el que por medio de una turbina accionar un alternador eléctrico. • Para desalinización del agua de mar. a) Instalación de ACS por termosifón

Observación: el agua caliente al ser menos densa que el agua fría tiene tendencia natural a elevarse sobre la fría y ascender de forma natural. Esto sucede en los captadores y también en los acumuladores de calor que tienen la entrada agua fría o fluido térmico por su parte inferior y la salida de agua caliente por su parte superior.

b) Pequeña instalación de ACS con circulación forzada Las instalaciones provistas de un campo de colectores de más de10 m² y hasta 50 m² se definen como instalaciones medianas. Suelen montarse en edificios residenciales plurifamiliares, así como en polideportivos, camping, etc., en los que el consumo diario de agua caliente supera los 500 litros.

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Las instalaciones pequeñas corresponden a sistemas solares térmicos para casas de una o dos viviendas con un área de captación que va desde 1 m2 hasta aproximadamente 10 m² y un acumulador de hasta unos 500 litros. La circulación del agua caliente se mueve por convención natural, aunque este sistema tiene ciertas limitaciones, por lo que el sistema termosifón puede incorporar bomba de circulación.

Estas instalaciones constan de un sistema captador (básicamente los colectores), un sistema de acumulación con intercambiador de calor (que sería el depó- 31

sito de agua caliente), una bomba de circulación y un regulador que controla el circuito. El funcionamiento de una instalación depende del sistema elegido y el destino o aplicación que tenga, así como de la complejidad de sus componentes. Hay instalaciones muy simples, por ejemplo, las que sólo tienen el captador y el intercambiador incorporado (sistema compacto, termosifón), sin bomba de circulación. Se instalan en el lugar adecuado y sólo es necesario conectar la llegada de agua de la red y la salida de agua caliente. Otras instalaciones, son más complejas.

Figura 8. Equipo y esquema de funcionamiento de una instalación de termosifón

Agua caliente (ACS)

CAPTADORES SOLARES

ACUMULADOR

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Intercambiador de calor

Bomba de recirculación Agua fría

Figura 9. Esquema de una pequeña instalación solar térmica para agua caliente sanitaria (ACS)

c) Instalación de ACS con acumuladores de agua caliente Se trata de instalaciones similares a las del caso anterior con un campo de colec-

32 tores de 10 m² y hasta 50 m² dentro de la clasificación de instalaciones medianas.

Los sistemas de más de 50 m² de área de captación se consideran ya instalaciones grandes. En estas instalaciones se separa el acumulador solar del acumulador del sistema de calentamiento convencional.

d) Instalación de ACS y calefacción La calefacción de una vivienda, presenta uno de los consumos energéticos más grandes de la demanda total de energía de esta. Se dimensiona el sistema para obtener la fracción solar de ACS necesaria y posteriormente dar apoyo al sistema convencional de calefacción (caldera de gas, gas-oil, eléctrica o biomasa…), apoyo que consiste entre el 20% y el 50% de la demanda energética de la calefacción. Es importante destacar que el sistema emisor de calor (radiadores, suelo radiante, zócalo radiante, fan-coil, etc.) que resulta más conveniente utilizar es el de baja temperatura (≤50 ºC), para que el sistema solar tenga mayor rendimiento.

e) Instalación para la climatización de piscinas Con instalaciones solares para climatizar piscinas se consigue alargar la temporada de baño y mejorar nuestro confort aumentando unos grados la temperatura de la piscina. El sistema consiste en unos sencillos colectores solares de polipropileno, a coste muy reducido, que se instalan en paralelo con el sistema de filtrado. También se puede utilizar el agua caliente sobrante que generan los colectores solares térmicos de una instalación de ACS o ACS + calefacción en invierno, y usarse para calentar una piscina exterior.

5. Centrales solares

En las centrales con torre de captación, calor reflejado por un elevado número de helióstatos (espejos) que se orientan de acuerdo con la trayectoria del Sol (seguimiento solar), incide sobre una pequeña superficie situada en lo alto de una torre, donde está el horno solar que a elevada temperatura calienta un líquido caloportador que circula por un serpentín. En un intercambiador de calor se produce vapor de agua a una determinada presión que se envía a una turbina de vapor (motor), que al girar acciona un generador de corriente eléctrica. En tiempo despejado, la irradiación solar equivale a 1 kW/m2.

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Las centrales solares también llamadas centrales heliotérmicas, aprovechan la energía térmica del Sol para generar electricidad, bien sea concentrando mucho calor sobre una superficie pequeña para calentar un fluido caloportador, para que por medio de un intercambiador de calor, producir vapor de agua con el que se accionará una turbina de vapor que moverá un generador para producir energía eléctrica.

El esquema de la figura muestra una central térmica solar que funciona según 33 el principio que se ha descripto.

Luz solar (calor)

Horno solar (alta temperatura)

Tendido eléctrico Tuberías con fluido térmico

Vapor

Luz solar reflejada

Turbina G ~ Generador

Bomba Campo de heliostatos (espejos)

Generador de vapor

Bomba

Condensador

Transformador

CENTRAL TÉRMICA SOLAR

• Luz solar. • Helióstatos (espejos). • Torre con horno. • Generador de vapor (intercambiador). • Turbina de vapor.

• Condensador (el vapor de agua pasa ser agua). • Generador eléctrico. • Transformador eléctrico de tensión. • Tendido eléctrico.

Figura 10. Esquema de una central térmica solar para generar electricidad, con sus principales elementos

Central eléctrica que aprovecha la energía térmica del Sol

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En la figura se aprecia una gran superficie con helióstatos y dos torres de captación donde se recoge el calor emitido por los helióstatos.

Figura 11. Planta solar térmica de torre realizada por Abengoa Solar en Sanlúcar la Mayor (Sevilla) que, con 20 MW de potencia instalada, pasa a convertirse en la más potente planta de energía solar del mundo

La planta solar de la figura consta de 1.255 espejos (helióstatos) de 120 metros cuadrados de superficie cada uno, que captan los rayos del Sol y los dirigen hacia la torre de 165 metros de altura donde se concentran para producir el vapor de agua que mueve las turbinas que producen la energía eléctrica.

6. La energía eólica La energía eólica proviene de la fuerza del viento, que son masas de aire que se mueven por la diferencia de presiones existentes en distintos lugares de la superficie de la Tierra, moviéndose de alta a baja presión. Muchas son las aplicaciones del aire desde la antigüedad y entre las más importantes están: • Navegación marítima. • Molinos de viento para la molienda de granos. • Molinos de viento para la extracción de agua. • Molinos de viento para producir electricidad En la actualidad, esta es la más importante aplicación de la fuerza del viento. El inconveniente principal que tiene este tipo de energía es su discontinuidad, con momentos de calma, variación de velocidad y cambios en la dirección e intensidad. Para el aprovechamiento de la energía eólica y su transformación en energía eléctrica se necesita que el viento tenga unos determinados parámetros, que se indican a continuación.

6.1. Características del viento para instalaciones eólicas a) Condiciones del viento para aerogeneradores Las condiciones del viento son básicas cuando se estudia una instalación de aerogeneradores, de acuerdo con los parámetros siguientes:

Si la velocidad del viento y las turbulencias son altas, la vida útil del aerogenerador se acorta. Si hay turbulencias en la zona pero la velocidad del viento es baja, se puede mitigar el efecto negativo. La turbulencia es el parámetro que describe las variaciones o fluctuaciones a corto plazo del viento. • Velocidad media del viento en la zona. • El parámetro k.

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• Densidad del aire. • Intensidad de turbulencia.

• La topografía del terreno es un factor que puede incidir sobre la velocidad y perfil del viento y las turbulencias. También incide sobre la incidencia del vien35 to la inclinación que tengan las palas del aerogenerador.

La energía base, el viento, se emplea en las condiciones siguientes: • Velocidad mínima del viento para el arranque.................. 5 m/s (18 km/h.) • Velocidad media de funcionamiento.................................. 15 m/s (54 km/h.) • Velocidad optima de funcionamiento................................. Entre 40 y 60 km/h. • Velocidad de parada por exceso de velocidad.................. 28 m/s (100 km/h.) b) Horas anuales con viento útil Media anual de funcionamiento: 1.500 a 2.500 horas año. El año tiene: 8.760 h. Porcentaje medio de viento: entre 17 y 25% del día (4 a 6 h/día). Pueden darse hasta varios días sin viento capaz de accionar los aerogeneradores. c) Potencia generada en un año Pganual = Pinstan. ∙ hfun. anual Pganual – Potencia generado anual. Pinstan. – Potencia total instalada. hfun. anual – Horas de funcionamiento anual

6.2. Aerogeneradores Los aerogeneradores son máquinas que transforman la energía contenida en la fuerza del viento, en energía mecánica rotativa (palas y multiplicador mecánico), y ésta en energía eléctrica, por medio de un generador eléctrico. Las turbinas generadoras (alternadores) suelen ser de 3 polas y potencia de: 500, 650, 1.000, 1.500 kW y más. El número de revoluciones del rotor viene a ser de entre 16,33 y 30 rpm.

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La orientación de las paletas y del propio molino se hace de forma automática, en función de la dirección y velocidad del viento, con el fin de conseguir siempre la misma velocidad y el mayor rendimiento mecánico.

6.3. Datos generales sobre generación eólica • La energía contenida en el viento es 80 veces más grande que el consumo energético de toda la humanidad. • En 2009, la energía eólica supuso el 2% del consumo mundial de energía. • El 8 de noviembre de 2009, el 50% de la electricidad generada ese día procedía de la energía eléctrica. • En el año 2009, la energía eólica supuso el 13,8% de la energía eléctrica generada.

• En España, la media de funcionamiento anual de los aerogeneradores es de 2.530 horas. En Galicia 2.830 horas. En algunos parques se llega a las 3.000 horas. • Actualmente se trabaja en la construcción de grandes aerogeneradores, cuya potencia está alrededor de 3 MW. • Las potencias más normales de los aerogeneradores en los parques eólicos están comprendidas entre 500 kW y 1.500 kW. • El rendimiento de los actuales aerogeneradores está en torno al 50%. • El eje lento (rotor con palas) gira entre 16 y 30 rpm. El eje rápido (eje del alternador) gira a 1.500 rpm, después de pasar por un multiplicador mecánico de velocidad. • Un aerogenerador de 600 kW, tiene palas de 20 metros de longitud. • Un aerogenerador empieza su funcionamiento cuando la velocidad del viento esta en torno a 18 km/hora. • El máximo rendimiento de un aerogenerador tiene su máximo rendimiento cuando la velocidad del viento está entre 40 y 60 km/hora. • Cuando la velocidad del viento llega a 100 km/h., los aerogeneradores dejan de funcionar.

6.4. Tipos de aerogeneradores Los aerogeneradores se clasifican en función de la posición que tiene el eje del rotor, cuando reciben el viento y al tipo de palas. Respecto a la posición de su eje: a) De eje horizontal Son los más utilizados y corresponden a los aerogeneradores que vemos instalados en los parques eólicos y en instalaciones aisladas con pequeños aerogeneradores.

Se distinguen tres tipos de aparatos: — Darrieus. Se basan en dos o tres arcos que giran alrededor de su eje. — Panemonas. Se basan en cuatro o más semicírculos unidos al eje. Bajo rendimiento. — Sabonius. Se basan en dos o más filas de semicilindros colocados opuestamente.

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b) De eje vertical

Nota: La generación eléctrica a partir de la fuerza del viento, es complementaria de otras formas de generación continua de electricidad (hidráulica, térmica o nuclear). La energía eléctrica de generación eólica no puede asegurar por sí misma, un suministro continuo, por 37 su funcionamiento intermitente.

7. Generadores terrestres Los motores eólicos son accionados por la fuerza del viento y accionan generadores para producir electricidad, a los que se denominan aerogeneradores y se instalan en tierra firme (terrestres) y sobre la superficie del mar (marítimos).

Figura 12. Motores eólicos que funcionan con la fuerza del viento

7.1. Ventajas e inconvenientes de la generación eléctrica eólica a) Ventajas • La energía base (viento) es gratuita y renovable. • El proceso no produce contaminación ambiental ni efecto invernadero. • La generación de energía eléctrica por este procedimiento, reduce el consumo de otras energías, posiblemente muy contaminantes. • La instalación de un parque eólico es muy rápido de montar (6 meses a un año).

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• Permite el ahorro de otras materias primas no renovables.

• En el caso de España, se trata de un sistema viable y con futuro, dada su orografía, y con el que se puede cubrir un porcentaje importante de las necesidades del consumo eléctrico total (superior a 25%). b) Inconvenientes • No es una forma de producción continua. Está sujeta a si hay o no viento. • Se trata de una energía muy subvencionada. • Los parques eólicos tienen un impacto ambiental (fauna y paisaje). • Para el acceso a los parques se necesita abrir pistas, que en algunos casos causan un impacto medio ambiental.

• Generan ruido que puede ser molesto, si hay viviendas próximas en la zona. • Pueden ser causa de la muerte de aves, especialmente de paso, ya que los parques se instalan en zonas con corrientes de aire que son las que aprovechan las aves migratorias.

Figura 13. Parque de generación eléctrica en el desierto de Sonora (California)

Tabla 11. Capacidad total de energía eólica instalada en 2009 País

Producción MW

Orden

País

Producción MW

EE.UU.

32.919

Francia

4.655

Alemania

25.030

Italia

4.547

China

20.000

Reino Unido

4.015

España

18.263

Dinamarca

3.384

India

10.742

Portugal

3.374

7.2. Cálculo de la potencia generada por un aerogenerador

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Orden

Como se ha indicado, la potencia de un aerogenerador (motor accionado por la fuerza del viento) depende de tres conceptos fundamentales, a saber: superficie o 39 área barrida por las palas del rotor, densidad del aire y velocidad del viento.

a) Fórmula general P=

1 ∙ S ∙ d ∙ v3 2

S – Superficie o área barrida por las palas del rotor, en m2. d – Densidad del aire, en kg/m3. v – Velocidad del viento, en m/s. b) Fórmula para calcular la potencia eólica aprovechable P=

1 ∙ S ∙ G ∙ v3 ∙ Cp 2

Cp – Coeficiente de potencia, que depende del tipo de máquina y de la relación entre velocidad periférica de las palas y la velocidad del viento. c) Otra fórmula de cálculo de la potencia eólica P=

1 ∙ d ∙ Cp ∙ η ∙ S ∙ v (W) 2

P – Potencia, en W. d – Densidad de la masa de aire, en kg/m3. Cp – Coeficiente de potencia máxima de una turbina ideal de eje horizontal, igual a: 16/27 = 0,593. η – Rendimiento o eficiencia mecánica de la turbina. S – Área circular de movimiento de las palas del rotor (área barrida), medida en m2. cuadernos unesco getafe. n.° 6

v – Velocidad de la masa de aire, antes de pasar por las palas, en m/s.

8. Generadores marítimos

Los parques marítimos son de reciente construcción por lo que tienen una breve historia. La primera turbina se instaló en 1991 en el mar Báltico, Suecia, con una potencia de 220 kW. El primer parque marítimo se instaló en plan experimental en Dinamarca, y comenzó su producción en 1991, con once turbinas de 450 kW. El primer parque marítimo comercial también se instaló en Dinamarca, el año 2001, 40 con una capacidad de 40 MW.

Figura 14. Parques eólicos situados en el mar

Los actuales conjuntos aerogeneradores de 1,5 MW (megavatios) pesan en torno a las 200 toneladas. Los expertos estiman que un generador marítimo debería tener una potencia mínima de 3,5 MW, de los que apenas hay en el mercado. Estudios recientes indican que la potencia idónea de la turbina debería ser de 5 MW. Los pesos de estos grandes conjuntos serían del orden de 500 toneladas y los costes muy elevados (en torno a 2,5 millones de euros).

8.1. Ventajas e inconvenientes de los parques eólicos marítimos a) Ventajas • Tienen un régimen de aire más uniforme que en tierra. • Suele haber más horas útiles de aire que en la superficie terrestre. • Se instalan próximos a la costa y a pequeñas profundidades. • Son varios los procedimientos de fijación de las torres tanto que sean fijos o sobre boyas. • No presentan limitaciones en cuanto al impacto medio ambiental.

• En aplicaciones terrestres, la velocidad del extremo de la pala se limita a unos 65 m/s, mientras que en las marítimas pueden alcanzar entre 80 a 90 m/s. • La superficie marina está libre de obstáculos al no presentar rugosidad superficial o ser muy pequeña. • Las torres marítimas pueden ser de menor altura que las terrestres. • La turbulencia del viento es mucho menor en el mar debido a la ausencia de obstáculos, siendo menores los esfuerzos a la fatiga a soportar por el aerogenerador, lo que alarga su vida útil.

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• No hay problemas de impacto sonoro (ruido), por lo que pueden girar a mayor velocidad.

• La potencia del los aerogeneradores suele ser superior a 1,5 MW, hasta 3,5 41 MW.

b) Inconvenientes • Hay que considerar las limitaciones de la zona para la navegación y otros usos marítimos. • La dificultad de su instalación y mantenimiento. • Tienen que soportar las inclemencias del mar (oleajes, tormentas, tornados, etc.). • Los efectos de la sal y la humedad (corrosión). • La importante inversión que hay que realizar.

9. La Energía Hidráulica Se denomina energía hidráulica, o también energía hídrica o hidroenergía, a la energía que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Se trata de una energía renovable. Cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla, podrá ser considerada como energía verde. El agua cuando se desplaza por efecto de la diferencia de nivel puede desarrollar un trabajo mecánico que se aprovecha para accionar las aspas de la rueda de un molino, como el ejemplo de la figura, o una turbina que acciona un alternador para generar electricidad.

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El relieve español tiene muchas posibilidades de aprovechar el cauce de los ríos y los canales de riego.

Figura 15. Ejemplo de aprovechamiento hidráulico para accionar la rueda de una noria

9.1. Generación hidroeléctrica La primera central hidroeléctrica que produjo electricidad, se construyó en 1880, en Northumberland (Reino Unido). La energía hidráulica o hídrica, es la que se obtiene por el aprovechamiento de las energías cinética y potencial proveniente del agua de la corriente de los ríos, saltos de agua, mareas, canalizaciones, u otras. En la actualidad, la energía obtenida en España por efecto eólico es similar a la que se obtiene por aprovechamiento hidráulico. La instalación de una central hidráulica está constituida básicamente por: • Reserva de agua. • Canalización hacia turbina. • Turbina hidráulica. • Generadores (alternadores) de corriente eléctrica. • Subestación para acondicionar parámetros de la energía eléctrica, anterior a su transporte. España tiene bastantes recursos hidráulicos, con veinte centrales que superan los 200 MW que representan casi el 50% de la energía total hidráulica, y treinta y cinco centrales con más de 100 MW. Las cinco centrales hidráulicas mayores de España son: Aldeadávila I y II

1.243,4 MW

Duero

Salamanca

José María Oriol

933,8 MW

Tajo

Cáceres

Cortes de la Muela

914,8 MW

Júcar

Valencia

Villarino

810,0 MW

Tormes

Salamanca

Saucelles I y II

520,9 MW

Duero

Salamanca

10. Minicentrales Una central minihidráulica o minicentral es un tipo especial de central hidroeléctrica, utilizada para la generación de energía eléctrica, a partir de la energía potencial o cinética del agua.

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Las centrales hidráulicas mayores del mundo son: Las Tres Gargantas en China con 22.500 MW instalados, y la de Itaipú (Brasil-Paraguay), con 14.000 MW, que está equipada con 20 turbinas de 700 MW cada una.

Las minicentrales han sido muy utilizadas desde el principio de la generalización de la energía eléctrica, aunque cayeron en desuso hasta que al llegar las grandes crisis de la energía del pasado siglo, volverlas a recuperar o rehabilitar viejas insta- 43

laciones y construir otras nuevas, debido a su pequeño tamaño, y por tanto, menor precio, y facilidad de ejecución. Según la legislación española, una central se considera minihidráulica si tiene una potencia instalada menor o igual a 5 MW según el Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial (BOE nº 127, de 28/05/07) La energía obtenida en una minicentral hidráulica se considera un tipo de energía renovable y se encuentra dentro de la regulación jurídica asociada a estas energías.

10.1. Tipos de minicentrales En función del tipo de curso de que se trate, las minicentrales pueden ser: • Centrales de agua fluyente. Captan una parte del caudal del río, lo trasladan hacia la central y una vez utilizado, se devuelve al río. • Centrales de pie de presa. Se sitúan debajo de los embalses destinados a usos hidroeléctricos o a otros usos, aprovechando el desnivel creado por la propia presa. • Centrales en canal de riego o de abastecimiento. Aprovechan estos cursos fluviales para generar electricidad. Datos que definen una minicentral hidroeléctrica • Tipo de curso hídrico. • Caudal, en m3/s. • Desnivel, en m. • Tipo de turbina (Francis, Pelton y Kaplan). • Generador (alternador). Potencia (kW), tensión (V), energía generada (kWh). Nota: no siempre es uniforme el caudal, dependiendo de la época del año de que se trate, por lo que la energía suministrada por la central, no siempre es uniforme.

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10.2. Potencia suministrada por una minicentral hidroeléctrica

La potencia instalada se calcula por la siguiente fórmula: P = 9,81 ∙ Qn ∙ H ∙ fe (kW) P – Potencia nominal, en kW. Qn – Caudal nominal de equipamiento, en m3/s. H – Altura del salto neto, en metros. fe – Factor de eficiencia de la central, que es igual al producto de los rendimientos de los diferentes equipos que intervienen en la producción de la energía.

fe = ηt ∙ ηg ∙ ηs ηt – Rendimiento de la turbina. ηg – Rendimiento del generador. ηts – Rendimiento del transformador de salida.

10.3. Energía obtenida en el tiempo por una minicentral hidráulica E = P ∙ t (kWh) t – Tiempo de funcionamiento a valores nominales, en horas (h).

• Rejilla que evita la entrada de suciedad en la turbina o turbinas.

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Figura 16. Minicentral situada en el curso del río Ebro, aprovechando una presa donde se inicia el Canal de Lodosa (Navarra) Características: 2 grupos x 2,5 MVA, con equipo de regulación, control y telemando

• Máquinas (turbina-reductor-alternador).

Las minicentrales como el caso de la figura constan de: • Edificio central (casa de máquinas) sobre el curso del río o canal.

• Control Automático. Cuadro de control. Cuadro de medida de la energía. Cuadro auxiliar de protecciones. • Subestación que acondiciona la corriente para su conexión a la red general.

11. La Energía de la Biomasa Se considera biomasa al conjunto de energía renovable de origen vegetal, animal, o procedente de la transformación de los mismos. La etapa de transformación es un proceso biológico espontaneo o provocado, que es utilizable como fuente de energía renovable. Para el aprovechamiento de la biomasa, la materia orgánica ha de ser procesada previamente, para reducir inconvenientes en el proceso, como es: el secado, la molienda y la densificación/peletizado, si procede. Por ejemplo, la madera puesta en pellet para biocombustible, tiene las características siguientes:

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1 litro de gasoil = 1,76 kg. de pellet. 1 m3 de gas = 1,88 kg. de pellet. 1 kg. de pellet = 5,3 kWh. 1 litro de gasoil = 9,3 kWh. 1 m3 de gas = 10 kWh.

Figura 17. Masa arbórea que también se aprovecha como energía biovegetal

11.1. La biomasa La denominación biomasa proviene de las palabras masa biológica, y corresponde a la materia viva producida en una zona o región determinada. La materiales utilizados con la denominación de biomasa son muchos, como: Etanol a partir de la caña de azúcar, gas a partir de residuos agrícolas, forestales (paja, madera, cáscaras, residuos de frutos, de aserraderos, de almazaras de aceite, conserveras, etc.). Todos estos productos se utilizan para quemar y generar vapor de agua, con el que se acciona una turbina que mueve un generador que produce electricidad o como combustible para caldera con determinadas aplicaciones. Debido al elevado coste que tienen la mayoría de los productos energéticos tradicionales (petróleo, gas natural y carbón), los productos o energías alternativas que puedan recuperarse para generar calor y electricidad, resultan rentables. Por otro lado, además de eliminar residuos, se consigue generar energía calorífica. La biomasa la podemos agrupar en cuatro grupos, que son:

a) Biomasa natural Es la masa biológica que se produce espontáneamente en la naturaleza sin ningún tipo de intervención humana. Los recursos generados en las podas naturales de un bosque, residuos varios, etc., son un ejemplo de este tipo de biomasa.

b) Biomasa residual seca

Este es el grupo que en la actualidad presenta un mayor interés desde el punto de vista del aprovechamiento industrial. Algunos ejemplos de este tipo de biomasa son la cáscara de almendra, el orujillo, las podas de frutales, el serrín, etc. A este grupo también pertenecen los residuos orgánicos que provienen de las actividades de las personas como son los RSU (residuos sólidos urbanos).

c) Biomasa residual húmeda

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A este grupo pertenecen los subproductos sólidos no utilizados en las actividades agrícolas, forestales y en los procesos de las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera y que, por tanto, son considerados residuos.

A este grupo pertenecen los productos denominados biodegradables, como son las aguas residuales urbanas e industriales y los residuos ganaderos (principal47 mente purines).

d) Cultivos energéticos producidos Los cultivos energéticos son plantaciones de crecimiento rápido que se realizan con el propósito específico de producir energía en alguna de sus tipologías: térmica, eléctrica o mediante su transformación en biocarburantes Se trata de cultivos realizados con la única finalidad de transformar biomasa en combustible (biocarburantes), como son: la colza para fabricar biodiesel, los cereales para la industria de bioetanol.

11.2. Biocarburantes Su origen se encuentra en la transformación tanto de la biomasa residual húmeda (por ejemplo reciclado de aceites) como de la biomasa residual seca rica en azúcares (trigo, maíz, etc.) o en los cultivos energéticos (colza, girasol, patata, etc.). Por sus especiales características y usos finales este tipo de biomasa exige una clasificación distinta de las anteriores.

Tipos de biocarburantes Los biocarburantes se pueden dividir en dos grupos básicos. Por una parte, están los bioalcoholes, que provienen de la fermentación alcohólica de cultivos vegetales ricos en almidón y, los bioaceites, que son derivados de diversos tipos de especies oleaginosas, así como también de la transformación de los aceites vegetales fritos. Dentro de los biocarburantes se distinguen los siguientes productos: — Etanol que es un destilado de vegetales y residuos. — Metanol que es un destilado de la madera y por pirólisis de vegetales y residuos. — Metano (gas obtenido por descomposición de residuos y fangos de depuradoras).

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— Bioaceites que son aceites extraídos de plantas oleaginosas como la soja, el girasol, la oliva, el cáñamo, etc.

— Biodiesel que se obtiene por transesterificación de aceites vegetales, y manufacturación a partir de alcoholes. — Bioalcoholes que se obtienen por fermentación alcohólica de cultivos vegetales ricos en almidón.

Tabla 12. Resumen de materias primas y productos que se obtienen Materia prima

Proceso

Producto

Aplicaciones

• Aceites vegetales (limpios o usados) • Cultivos oleaginosos

Refino/ transesterificación

Biodiesel

Aplicaciones mecánicas (motores diésel).

• Residuos vegetales • Cultivos alcoholícenos

Fermentación/ destilación

Bioetanol

Aplicaciones mecánicas (motores de gasolina).

• Residuos sólidos urbanos (RSU)

Descomposición anaeróbica

Biogás

Aplicaciones térmicas y eléctricas.

• Residuos ganaderos

Digestión anaeróbica

Biogás

Aplicaciones térmicas y eléctricas.

• Residuos forestales • Residuos agrícolas • Cultivos

Gasificación

Gas pobre/gas de síntesis

Aplicaciones térmicas y eléctricas.

• Residuos forestales • Residuos agrícolas • Cultivos lignocelulósicos

Corte, secado, compactación, etc.

Pelets, cáscara de almendra, orujo, etc.

Aplicaciones térmicas y eléctricas.

12. Centrales de Biomasa Son centrales de biomasa aquellas que emplean la biomasa en alguna de sus formas, para transformarla en energía calorífica o en energía eléctrica.

12.1. Métodos de conversión de la biomasa en energía Las centrales de conversión de la biomasa en energía se logra por diferentes procedimientos, que son:

• Combustión. Consiste en quemar la biomasa con mucho aire (20-40% superior al teórico) a una temperatura entre 600 y 1.300 ºC. Es el modo más simple utilizado por el hombre desde la antigüedad para recuperar la energía de la biomasa, y producir calor que se podrá utilizar en las casas, en los servicios y la industria y también, para generar electricidad. • Pirólisis. Descomposición de la biomasa utilizando el calor (unos 500ºC), sin oxígeno, en un proceso similar al de obtención del carbón vegetal, con lo que se obtienen gases formados por hidrógeno, óxidos de carbono e hidrocarburos, líquidos hidrocarbonatos y residuos sólidos carbonosos.

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a) Métodos termoquímicos

• Gasificación. Cuando se quema la biomasa con mucho aire (20-40% superior al teórico) a una temperatura entre 600 y 1.300 ºC se producen diferentes elementos químicos: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H) y metano (CH4), en cantidades diferentes. La temperatura de la gasifi49 cación puede estar entre 700 y 1.500 ºC y el oxígeno entre un 10 y un 50%.

b) Métodos bioquímicos • Fermentación alcohólica. Procedimiento con el que se realiza la fermentación de los hidratos de carbono que se encuentran en las plantas y en el que se consigue un alcohol (etanol) que se puede utilizar para la industria. • Fermentación metánica. Mediante la digestión anaerobia (sin oxígeno) de la biomasa, se consigue que la materia orgánica se descomponga (fermente) y se cree el biogás. c) Co-combustión Método que consiste en la utilización de la biomasa como combustible de ayuda, mientras se realiza la combustión de carbón en las calderas. Con este proceso se reduce el consumo de carbón y se reducen las emisiones de CO2.

12.2. Centrales de biomasa Son centrales de biomasa aquellas que aprovechan esta forma de energía para proporcionar: • Calefacción para una vivienda o grupo de viviendas (instalación centralizada). • Calefacción para edificios, tales como: oficinas, hoteles, hospitales, fábricas, piscinas, canchas de deportes, etc.). • Proporcionar calor para determinados procesos industriales. • Generar agua caliente y vapor de agua para la industria. • Ser uno de los combustibles en instalaciones de cogeneración. • Generar vapor de agua para producir electricidad.

12.2. Centrales eléctricas de biomasa Las centrales que consumen biomasa son instalaciones industriales diseñadas para generar energía eléctrica a partir de recursos biológicos. Así pues, las centrales de biomasa utilizan fuentes renovables para la producción de energía eléctrica.

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El proceso de funcionamiento de una central eléctrica de biomasa es el siguiente:

• En primer lugar, el combustible principal de la instalación (si lo hay) y los residuos forestales se transportan hasta la central. • La materia se almacena y clasifica en el almacén de la central, o puede llegar clasificada desde el lugar de obtención. • El producto combustible se trata para acondicionarlo al proceso, donde se clasifica en función de su tamaño y finalmente se llevan a los correspondientes silos de almacenado, si fuera necesario. • Por último, el combustible es llevado hacia la caldera para su combustión. • Con la combustión se calienta el agua de las tuberías de la caldera que se convierte en vapor, debido al calor.

• El agua que circula por las tuberías de la caldera proviene del tanque de alimentación, donde se precalienta mediante el intercambio de calor con los gases de combustión aún más lentos que salen de la propia caldera. • Del mismo modo que se hace en otras centrales térmicas convencionales, el vapor generado por la caldera va hacia la turbina de vapor que está unida al generador eléctrico, donde se produce la energía eléctrica que se transportará a través de las redes eléctricas correspondientes. • El vapor de agua se convierte en líquido en el condensador, y desde aquí es nuevamente enviado al tanque de alimentación cerrándose así el circuito principal agua-vapor de la central.

Figura 18. Madera triturada de diferentes procedencias

12.3. Esquema de una central que genera electricidad y quema biomasa. El esquema representa el circuito que sigue la biomasa en una central de generación eléctrica, y las partes principales de la misma. Chimenea Dosificación Generador de vapor

Turbina BOSQUE (Biomasa)

Transporte

Almacenado

G ~

Combustión CALDERA

Generador

CENIZAS Bomba

Condensador

Depósito de agua

Figura 19. Esquema de una central que transforma biomasa en energía eléctrica

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Acondicionado

Figura 20. Central eléctrica de Corduende (Guadalajara) que consume biomasa, cuyos combustibles son residuos forestales provenientes de la limpieza de los montes del parque Natural del Alto Tajo

Se trata de una pequeña central piloto y el objetivo de sus responsables, Iberdrola Renovables, es transformar al año unas 26.000 toneladas de estos restos de poda y clareo, en dos megavatios (MW) continuos de electricidad, suficientes para abastecer a unos 14.000 habitantes. El 12% de esta energía se destinará al funcionamiento de la propia central. Tabla 13. Potencia eléctrica total instalada (MW) en España, en energías renovables Energías renovables

2008

2009

2010

Hidráulica

1.981

2.014

2.027

Eólica

16.323

18.811

19.700

Fotovoltaica

3.463

3.630

3.841

532

587

665

666

Solar termoeléctrica Biomasa-Biogás

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Algunas de las ventajas del aprovechamiento de la biomasa

Las ventajas se pueden agrupar en tres grupos: — Ventajas económicas. — Ventajas medioambientales. — Ventajas sociales. Que se resumen en: • Aprovechamiento de recursos naturales. • Se limpian los bosques y se eliminan residuos. • Se reduce el riesgo de incendios y plagas. • Se genera trabajo en el mundo rural.

• Se aprovecha una energía renovable. • Posibilidad de subvenciones. • Se evita el abandono de tierras. Posibilita los cultivos especiales para biomasa. Es una forma de lucha contra la desertización. • Comportamiento neutro en lo que respecta a emisiones de CO2. Los gases que se generan en la combustión, antes los ha absorbido la biomasa que se quema.

13. Energía Geotérmica A medida que se desciende hacia el interior de la tierra partiendo de la superficie o corteza terrestre, se produce un gradual aumento de la temperatura que se estima en un grado (1 ºC) por cada 37 m. de profundidad. Hay lugares de la tierra en los que las temperaturas elevadas se dan excepcionalmente a pocos metros de la superficie como es el caso de las zonas volcánicas. También hay muchos lugares donde se producen fenómenos geotérmicos, en los que resulta relativamente fácil el aprovechamiento de la energía térmica. Las manifestaciones de esta forma de energía no sólo son los volcanes, sino también las fuentes y arroyos de aguas calientes, los géiseres o las fumarolas.

13.1. Aprovechamiento de la energía geotérmica El aprovechamiento de la energía térmica que contiene el interior de nuestro planeta, bajo nuestros pies, no siempre es fácil y económico su aprovechamiento, por lo que se trata de una energía casi renovable que no se emplea, salvo casos aislados. La energía geotérmica se aprovecha principalmente para los fines siguientes:

13.2. Extracción del calor Salvo en los lugares en los que el calor es abundante a pequeñas profundidades, hay que buscarlo en profundidades que están en torno a los 5 km. para conseguir temperaturas del orden de los 150 ºC.

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— Calentar agua sanitaria (ACS). — En procesos de la industria y servicios. — Proporcionar calefacción a viviendas, industrias y servicios. — Generar electricidad.

Para aprovechamientos geotérmicos industriales para producir electricidad se buscan mayores profundidades, hasta 50 km., donde haya huecos entre rocas (simas), para inyectar agua por una tubería, y que a consecuencia de la elevada temperatura se convierte en vapor de agua que se extrae por otra tubería a elevada presión, que es conducido a una turbina de vapor a la que está acoplado un gene53 rador eléctrico con el que se obtiene energía eléctrica.

Del generador se envía la electricidad a la subestación, donde por medio de un transformador se acondiciona la tensión (se eleva) y se reduce la intensidad para su transporte por cables conductores soportados por postes. El vapor de agua, una vez que ha pasado por la turbina, se enfría, y se vuelve a reutilizar en el circuito de agua que se envía al interior de la tierra. El poder de regeneración del calor en la zona (sima) es limitado por lo que habrá que establecer un caudal máximo, para no enfriar la zona e interrumpir la continuidad del proceso. Aunque hay zonas con un alto poder de recuperación del calor, en otros casos, habrá que hacer paradas, para recuperar calor. Esta circunstancia hace que no se puedan construir grandes centrales eléctricas.

13.3. Ejemplo de una instalación para la generación de energía eléctrica La figura representa el esquema de una instalación geotérmica para la generación de energía eléctrica con los siguientes elementos básicos:

Generador Tendido eléctrico

Bomba

G ~ Transformador Generador

Bomba Turbina

Depósito de agua Superficie terrestre

Vapor de agua

Agua

cuadernos unesco getafe. n.° 6

Elevada temperatura

• Sima en el interior de la tierra a una determinada temperatura. • Tubería de inyección de agua. • Conversión del agua en vapor a una determinada presión. • Tubería de salida del vapor de agua.

• Turbina accionada por vapor de agua. • Enfriado de condensados. • Generador eléctrico. • Transformador de tensión. • Red eléctrica.

Figura 21. Esquema de un aprovechamiento geotérmico para la generación de energía eléctrica

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CUADERNOS publicados Cuadernos U N E S C O Getafe

Cuadernos U N E S C O Getafe

Cuadernos UNESCO Getafe

Getafe, ante la Diversidad Cultural 2010

Cooperación internacional al desarrollo en municipios del Sur de Madrid

RECICLA GETAFE

MUJERES INMIGRANTES

UNESCO EN ESPAÑA

MAYO 2010

Para inaugurar la colección se escoge el tema de la diversidad cultural, de gran importancia para la UNESCO. En el cuaderno ocupa un amplio espacio la conferencia de Pierre Sané, subdirector general de la UNESCO en el Teatro García Lorca. Parte de la publicación se ilustra con algunas de las obras de la Exposición sobre diversidad cultural de la Asociación de creadores “La Carpa”. El consejo de dirección del cuaderno está constituido por miembros de la Mesa de la Convivencia y se recogen los compromisos de Getafe de lucha contra la xenofobia y el racismo.

ABRIL 2011

El consejo de dirección del número lo conforman técnicos de varios ayuntamientos del Sur. El contenido del cuaderno se beneficia de uno de los Encuentros nacionales sobre la colaboración internacional al desarrollo desde los municipios. Entre los colaboradores del número figuran responsables a distintos niveles de AECID (Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo). Siete ayuntamientos del sur de Madrid presentan sus experiencias en cooperación al desarrollo: los de Alcorcón, Aranjuez, Fuenlabrada, Getafe, Leganés, Parla y Valdemoro.

17 de mayo, Día Mundial del Reciclaje

MAYO 2011

“ReciclaGetafe” se edita en fechas anteriores al 17 de mayo, Día Mundial del Reciclaje y de él se imprimen 50.000 ejemplares. El consejo de dirección lo conforman miembros del Foro “ReciclaGetafe” y la finalidad del cuaderno es aportar información, expuesta de forma pedagógica, y favorecer la sensibilización ciudadana en relación con la recogida de residuos. El artículo de fondo “Reciclar ciudades, reciclar edificios, reciclar objetos” es obra de José Fariña Tojo, catedrático de la Autónoma y uno de los directivos del Centro UNESCO Getafe.

En los municipios del Sur de la Comunidad de Madrid

MARZO 2012

La distribución del cuaderno número 4, “Mujeres inmigrantes en los municipios del Sur de la Comunidad de Madrid”se hace coincidir con el 8 de marzo, Día de la Mujer. La publicación se estructura en tres bloques: el primero recoge opiniones de mujeres representantes de entidades en la Mesa de la Convivencia de Getafe; el segundo reúne colaboraciones, entre las que destaca la de AngelesSolanes sobre Derechos Humanos y mujeres inmigrantes; en el tercero se ofrecen experiencias y prácticas de diversos municipios del Sur de Madrid, los de Alcorcón, Fuenlabrada, Móstoles y Valdemoro.

¿Qué hace, qué es?

MAYO 2012

La idea de publicar un Cuaderno, el 5, haciendo referencia a lo “Qué hace y qué es la UNESCO en España” se concibió cuando se celebró en Getafe el VI Encuentro Nacional de los Centros y Clubs UNESCO de España. Aparte de las conclusiones del Encuentro y las nuestras propias, características de un Centro joven con menos años de experiencia que otros, fueron dos: primera, que dado el amplio margen de autonomía con que funcionan los Centros, la suma de todos ellos y sus actividades ofrece un panorama muy rico, diverso y plural, y segunda, que existe un gran desconocimiento sobre lo que la UNESCO hace y es. La edición de este Cuaderno ha sido muy bien recibida.