Ensayo EnergiasRenovables

7/26/2019 Ensayo EnergiasRenovables

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Ensayo sobre el libro: Energas Alternas:

Propuesta de Investigacin y Desarrollo

Tecnolgico para Mxico.

Por Alejandro Lara Leon 13060936

Taller de Energas Renovables

Catedrtico: Dr. Cesar Modesto


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Ensayo Taller de Energas Renovables

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IntroduccinLas energas renovables, son un tema de amplio inters hoy en da, pero algo

quiz que es que lo hace ms limitado es su poca informacin.

Al ser un tema a la orden del da, todo el mundo se ha estado encargando de

que esa informacin sea ms grande y se tenga ms armas, para poder utilizar

estas energas, por esto se cre un taller de energas alternas, en donde el

objetivo fue la elaboracin de un informe que contuviera informacin del estado

del arte de las tecnologas, propuestas de lneas de investigacin y acciones de

lo que se debe hacer en ciencia y tecnologa sobre cada alternativa energtica

en Mxico. El presente documento es el informe que esperamos ayude a las

organizaciones que promueven la investigacin cientfica y tecnolgica en

Mxico a orientar y optimizar los recursos econmicos y humanos utilizados en

la investigacin, la transferencia de tecnologa y el subsidio e inversin en

infraestructura.

Los temas que se abordaron fueron el de trece energas, ventajas y desventajas,

recalcando la situacin en el pas, que al final de cuentas es la ms importante.


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Desarrollo

En El Taller de Energas alternas, se hablaron de un total de 13 energas, de las

cuales, son hasta ahorita las ms importantes y se analiz que podran influir en

Mxico:

Energa Solar Fotovoltaica

La transformacin directa de luz solar a electricidad, con ayuda de un dispositivo

externo se le llama Efecto fotovoltaico.

Este fenmeno se lleva a cabo en dispositivos o uniones formados por slidos,

lquidos y gases, pero es en slidos, especialmente en los llamados

semiconductores, donde se han observado las mayores eficiencias deconversin de potencia luminosa (luz) a potencia elctrica (electricidad). La

unidad mnima de transformacin en donde se realiza el efecto FV se llama celda

solar

Las celdas solares y los mdulos fotovoltaicos se especifican y comercializan por

la potencia mxima o potencia pico que pueden generar cuando sobre ellos

incide una irradiancia de 1,000 W/m2 llamada el pico de la radiacin solar.

Contexto Histrico

La historia del efecto fotovoltaico comienza en 1839 cuando E. Becquerel

observ la generacin de corriente elctrica en una reaccin qumica inducida

por luz. Varias dcadas despus, en la poca de los 70s del mismo siglo, un

efecto similar fue observado en slidos, en especial en selenio.

Posteriormente, el desarrollo de la teora del Rectificador de Estado Slido

(diodo) llevado a cabo por Mott y Schottky a principios de la dcada de los 40s(siglo XX) y el invento del transistor por Bardeen, Brattain y Shockley en 1949,

abrieron el camino al descubrimiento de la primera celda solar de silicio cristalino.

Posteriormente, en los aos 1970s, gracias a la crisis petrolera, las actividades

de investigacin trajeron como beneficio mejoras en los procesos de elaboracin

y un aumento en la eficiencia de conversin, lo que ayud a reducir los costos

de fabricacin.


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Los sistemas FV se han usado para proveer de electricidad en clnicas rurales,

refrigeracin de vacunas, telecomunicaciones, educacin a distancia, telefona

rural, sistemas de sealizacin marina, bombeo de agua y desarrollo de agro

negocios.

Actualmente, gracias a los programas fomentados y desarrollados en USA,

Japn y Europa, la industria fotovoltaica crece a una tasa anual del 20%

acelerando la rpida implementacin de dicha tecnologa en edificios urbanos

interconectados a la red elctrica convencional.

Perspectiva Econmica en Mxico.

La energa solar fotovoltaica ha sido identificada como una tecnologa de rpido

crecimiento con un potencial de aplicacin alto. Por ser modular, puede ser

usada en muchas aplicaciones.

En el caso de nuestro pas, las aplicaciones rurales de los GFVs son las que

ms se han fomentado por los diferentes organismos e instituciones debido a la

falta de cobertura de la red elctrica convencional. Este tipo de sistemas en

donde el nico generador es el FV han recibido el nombre de auto sustentado

(SFV-A). Ejemplos tpicos de estos sistemas han sido implementados porPEMEX, Secretara de Marina, Secretara de Comunicaciones, SEP, Secretara

de Desarrollo Social, TELMEX, compaas televisivas, entre otras, que han

tenido necesidad de elaborar proyectos de desarrollo social tcnico, en sitios

apartados de la red elctrica convencional, para los cuales la tecnologa, se han

estado fomentando para aquellos sitios aislados en donde la energa del viento

puede aprovecharse, como a sido el caso de San Juanico en Baja California Sur.

Si bien desde 1977 a la fecha se han instalado del orden de 20 MW11, la carencia

de especialistas, tcnicos y promotores de tecnologa con conocimiento, no ha

permitido su difusin y uso masivo, aunque sean grandes las necesidades de

electricidad en el medio rural.

Energa Solar Trmica de Baja Entalpia

Consiste en el aprovechamiento de la radiacin del sol, para producir calor, El

medio para conseguir este aporte de temperatura es a travs de colectores o

captadores solares que consisten de una superficie que se expone a los rayos


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solares y absorbe la radiacin para transformarla en calor que es transportado

mediante un fluido. En funcin de la temperatura que puede alcanzar el rea

captadora, se han clasificado tres tipos de sistemas:

De baja temperatura (BT): la captacin es directa y la temperatura alcanzada

por el fluido est por debajo del punto de ebullicin del agua;

De media temperatura (MT): captacin de bajo ndice de concentracin, con

temperatura del fluido superior a los 100C.

De alta temperatura (AT): captacin de alto ndice de concentracin y

temperatura por encima de 400C.

Situacin en Mxico

El pas cuenta con una elevada irradiacin solar promedio diario anual, del orden

de 18 MJ/m2, lo que ofrece un campo frtil para su amplio aprovechamiento.

Actualmente, las insuficiencias en este campo son las siguientes:

Carencias de bases de datos con mediciones fidedignas del potencial solar

local;

Definicin incipientes de polticas para su aplicacin masiva; Desarrollo

incompleto de normatividad sobre los diseos y usos;

Introduccin mnima de las tecnologas disponibles en el mercado;

Energa Solar trmica de Alta entalpia.

La energa solar tiene potencial para producir a mediana y alta temperatura Las

tecnologas de mediana temperatura (entre 100 y 250C), se caracterizan por

razones de concentracin bajas a moderadas (por debajo de 40) y pueden

utilizarse para generar calor de proceso industrial, mientras que las de alta

temperatura (por arriba de 250C) requieren altas razones de concentracin y se

aplican en generacin de potencia elctrica y procesos termoqumicos solares.

El calor solar se puede utilizar para una gran variedad de procesos industriales

que demandan energa trmica (generacin de vapor, lavado, secado,

destilacin, pasteurizacin).


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En la generacin termosolar de potencia elctrica, tambin denominada potencia

solar concentrada (PSC), los concentradores se utilizan para calentar a altas

temperaturas fluidos trmicos como aceites, aire y sales fundidas. Mediante un

intercambiador de calor, la energa transportada por el fluido es usada para

producir vapor de agua, con las caractersticas adecuadas para usarse en

turbinas convencionales, Con 9 plantas instaladas en California, es la ms

madura de las tecnologas de PSC, acumulando ms de 100 aos-planta de

operacin. Dichas plantas, conocidas como SEGS y que fueron instaladas a

partir de inicios de la dcada de 1980,

Otra aplicacin de la radiacin solar altamente concentrada, es en reacciones

qumicas para produccin de combustibles como el hidrgeno u otros insumosde alto valor. En estos casos, el calor solar se usa para energizar reacciones

qumicas endotrmicas a altas temperaturas, procesos que son energticamente

muy caros con tecnologas convencionales

Situacin en Mxico.

En el pas, la aplicacin de tecnologas solares trmicas en general es muy

limitada, con excepcin del calentamiento de agua para albercas y para uso

sanitario, en las que existe una cantidad importante de instalaciones, aunque

pocas si se comparan con el tamao de la poblacin.

Bioenerga.

Es la energa que se obtiene atreves de materiales orgnicos, que han sido

utilizados como combustibles a lo largo de la historia de la humanidad.

La biomasa es el material orgnico de origen biolgico ms importante y es

producida por las plantas al sintetizar luz, agua y CO2 mediante el proceso de

fotosntesis, en el que la energa solar queda almacenada en enlaces qumicos,

que a su vez puede ser liberada en forma de biocombustibles mediante procesos

como la combustin, la digestin, la descomposicin o bien mediante su hidrlisis

y fermentacin.

Los materiales orgnicos de origen biolgico proporcionan segn su origen y

procesamiento, energa tcnicamente til y factible de aprovechar desde el puntode vista econmico en las tres formas fsicas, a saber, slido,


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lquido y gaseoso; lo cual le confiere a la bioenerga las caractersticas de un

recurso energtico universal, limpio y de gran alcance si se aprovecha su

capacidad de regeneracin y se plantea su produccin con criterios de

sustentabilidad ambiental, energtica, social, rural y econmica.

La bioenerga da lugar a los siguientes energticos, los cuales se obtienen

generalmente a travs de diversos procesos de transformacin del material

biolgico:

Biocombustibles, como la lea, residuos forestales, carbn vegetal, y

desechos agrcolas como la paja, bagazo y otros. Estos energticos tienen

amplio uso en la coccin de alimentos.

Biocarburantes, como los aceites vegetales puros, los residuos de aceite de

cocina, los aceites vegetales esterificados (biodiesel), el alcohol (etanol

carburante), los cuales se emplean en motores Otto y Disel para poner en

marcha automviles, autobuses, camiones de carga, o para producir

electricidad y calor en generadores y trabajo mecnico proveniente de su uso

en motores industriales.

Biogs, que es el metano, producto de la fermentacin de residuos orgnicos

de los bosques, campos agrcolas y de los desechos de animales de crianza

como vacas, cerdos, borregos, cabras, caballos y aves. Asimismo, este

producto energtico se puede obtener de la basura a travs de su produccin

en rellenos sanitarios.

Situacin en Mxico

El potencial de la bioenerga en Mxico se estima entre 3,035 PJ/ao y 4,550

PJ/ao lo que representa el 54-80% de la oferta interna bruta de la energa

primaria consumida en Mxico en el 2002.

Recientemente el pas apenas ha iniciado la explotacin de lo que se denomina

la primera generacin de biocombustibles a raz de la entrada en vigor el 1 de

enero de 2008 de la Ley de promocin y Desarrollo de los Bioenergticas.

Por otro lado, tambin se detect que existen debilidades y amenazas para un

mayor desarrollo de la bioenerga.


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En el taller se detect que es necesario e indispensable generar un plan nacional

de desarrollo de energas renovables, incluyendo la bioenerga, con

fundamentos claros de sustentabilidad

Energa Elica

Relacionada con el movimiento de las masas de aire, que se desplazan de las

masas de alta a baja presin.

Los vientos son generados por el calentamiento no uniforme de la superficie

terrestre proveniente de la radiacin solar; slo entre el 1 y 2% de esta energa

incidente se convierte en viento. Esta energa ha sido aprovechada desde la

antigedad para impulsar barcos a velas o para hacer funcionar molinos al moveraspas conectadas a su maquinaria. Actualmente, la energa del viento se

aprovecha en mquinas elicas (aero-bombas, aeromotores y

aerogeneradores), capaces de transformar la energa cintica en mecnica de

rotacin, ya sea para accionar directamente mquinas de traccin o para la

produccin de electricidad.

Las principales ventajas que ofrece la generacin eoloelctrica moderna son:

Presenta un bajo costo nivelado de produccin de electricidad, que resulta

competitivo con la generada a partir de energa nuclear, carbn e inclusive en

algunos casos del ciclo combinado, cuando el precio del gas natural es alto.

Est libre de los costos de combustible, dado que emplea un recurso natural

inagotable.

Genera energa limpia con bajo impacto ambiental, particularmente porque no

presentan emisiones de bixido de carbono durante su operacin (aunque si en

ciertos segmentos de su ciclo de vida).

Proporciona cierto resguardo contra volatilidad del precio de los combustibles

fsiles.

La energa elica ha ido avanzado, inicialmente para el 2008 la capacidad

mundial instalada era de 121,188 MW, entre los pases que ms destacan se

encuentran a Estados Unidos cuya capacidad instalada represent el 21%


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(25,170 MW), Alemania el 20% (23,903 MW), Espaa el 14% (16,740 MW) y

China el 10% (12,210 MW).

A la fecha, una de las muchas restricciones que ocurren, son los espacios, ya

que son muy reducidos.

Algunos pases como Canad, Italia, Finlandia, China, Taiwn, Noruega,

Espaa, Francia y EU han empezado el desarrollo de centrales elicas mar

adentro, por lo que es de esperar que entre el ao 2012 y 2017 se cuente con

capacidad instalada mundial alrededor de 10 GW contra los apenas 1.11 GW

actuales.

Situacin en Mxico.

Se ha iniciado el uso de esta energa, principalmente en el estado de Oaxaca.

Siendo la energa alterna que ms avance tiene en el pas.

La Asociacin Mexicana de Energa Elica proyecta que podra haber por lo

menos 3,000 MW para el 2014, la gran mayora a ubicarse en el Istmo de

Tehuantepec en Oaxaca.

Energa Geotrmica.Definida como la energa que se encuentra almacenada en el interior de la tierra,

Esta energa trmica puede ser transportada hacia la superficie a travs de la

roca mediante la extraccin o inyeccin de fluidos, dependiendo del tipo de

sistema geotrmico a explotar. Estos fluidos al interaccionar con la roca caliente

adquieren condiciones de presin y temperatura elevadas, lo que finalmente

favorece la produccin de grandes cantidades de agua muy caliente o vapor.

Los sistemas geotrmicos se clasifican, en forma general, con base en la

temperatura del fluido endgeno o cantidad de energa disponible para

intercambio (tcnicamente conocida como entalpa).

Los Sistemas Geotrmicos Supercrticos (SGS), los cuales se caracterizan por

tener fluidos muy profundos en estado termodinmico supercrtico con

temperaturas de hasta 600C.

Los Sistemas Geotrmicos Mejorados (EGS, por su acrnimo en ingls), tambinconocidos como Sistemas de Roca Seca Caliente, los cuales han


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sido recientemente definidos como sistemas geotrmicos, estos no cuentan con

reservas de fluido almacenado y para su aprovechamiento se requieren grandes

construcciones geolgicas.

En la actualidad existen comercialmente tres tipos de plantas convencionales

usadas para la generacin de electricidad: vapor seco, flasheo de vapor y ciclo

binario. La planta de vapor seco aprovecha el fluido extrado, en forma de vapor,

conducindolo directamente a un turbogenerador para producir electricidad.

Energa Hidrulica.

Aprovecha la energa potencial asociada a las cadas de agua y a la diferencia

de alturas entre dos puntos del curso de un ro, as como su energa cintica,

alimentndose el fluido a una turbina (hidrulica) para generar electricidad.

Los estados de Chiapas, Tabasco, Oaxaca y Veracruz son los que presentan el

mayor potencial y es donde se han construido grandes centrales; no obstante,

se tienen cuencas que se pueden aprovechar con desarrollos de menor escala,

aunque muchas de ellas requieren ser evaluadas, para determinar el tamao de

los sistemas a instalar. Entre las ventajas que ofrecen los proyectos

hidroelctricos en pequea escala es su carcter amigable con el medio

ambiente, al presentar impactos mnimos, contrario a las grandes centrales que

inundan extensas reas, causando la migracin o incluso la desaparicin de

diversas especies.

Energa Ocenica

Los ocanos, muestran una fuente de recurso renovable, conformado por olas,

mareas, corrientes y gradientes salinos.

La unin europea, es la ms avanzada, creando para esto programas que

permitan conocer ms de este tipo de energa.

En Mxico, la situacin es muy deficiente, se desconoce el avance.

Energa del Hidrogeno

El hidrogeno tiene un alta compatibilidad con muchos insumos, por lo tanto es

candidatos para producir energa, principalmente por la forma de obtenerlo,

principalmente puede obtenerse por fotolisis, termo conversin y termoqumica.


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Energa Nuclear de Fisin y Fusin

Principal caracterstica, alta densidad energtica. Se obtiene de las reacciones

nucleares de fusin o fisin nuclear. En la fusin dos ncleos atmicos muy

ligeros se unen (se fusionan) y en la fisin un ncleo atmico muy pesado es

dividido (fisionado) cuando un neutrn con cierta energa lo golpea. En ambos

procesos la masa de los reactivos es superior a la de los productos por lo que se

libera una gran cantidad de energa. Hasta ahora slo la fisin ha sido

desarrollada a nivel comercial, esencialmente para la generacin de electricidad

-aunque es tambin factible utilizarla en forma de energa mecnica (por ejemplo

en aplicaciones de propulsin) o en forma de energa trmica (por ejemplo en

procesos que requieren de calor como en desalacin de agua y produccin de

hidrgeno).

Por otra parte la fusin consiste en unir ncleos ligeros, de modo que la suma de

la masas de los ncleos resultantes es menor que la de los originales. En el Sol

y las estrellas, por ejemplo, se realiza este proceso, generando helio y otros

elementos, partiendo de hidrgeno como combustible primigenio. De esta forma

se producen calor, luz y otras radiaciones. La diferencia de masa se libera como

energa, la cual vara en funcin del tipo de ncleos utilizado

Influencia de las Edificaciones y Ahorro de energa

Mxico es un pas clido, por lo que el uso de energa se ira incrementado con

el paso del tiempo, ya que por as decirlo, es un pas con climas extremos, en la

zona norte y sur, ms que nada, tambin se menciona que existen diversos

grupos de estudio, que siguen investigando las zonas de confort y viabilidad para

aprovechar mejor esta energa., como as tambin que existan normas o

reglamentos que lo regulen.

El Uso Eficiente y el Ahorro de Energa (UEAE) es el conjunto de acciones que

permiten optimizar la relacin entre la cantidad de energa consumida y los

productos y servicios finales obtenidos a travs de toda la cadena de procesos

de conversin de la energa, desde sus fuentes primarias hasta sus usos finales.


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Conclusin

La lectura de este informe, fue muy gratificante, ya que se desconoca por

completo algunas ventajas de las energas alternas.

Como tambin la existencia de algunas, pero es importante saber que todos los

procesos energticos tienen un origen, un uso y un destino final, el cual inicia en

las denominadas fuentes primarias de energa a partir de las cuales y luego de

una gran cantidad de procesos tecnolgicos de conversin de la energa se van

obteniendo fuentes secundarias de energa hasta llegar a la obtencin de formas

de energa til que las sociedades usan para satisfacer sus necesidades bsicas

como coccin de alimentos, iluminacin, transporte, acondicionamiento de aire,comunicacin, diversin, etc.

Por tanto todo proceso energtico, consumir recursos, pero la opcin de las

energas alternas, busca reducirlos.

Como opinin personal pienso que Las ganas de investigar sobre el tema y

conocer siempre un poco ms, son lo que harn la diferencia en los pases, de

que cada vez ms se implementen estas energas, as bien, la carrera de

ingeniera en materiales puede estar en un amplio aumento, ya que se puede

buscar materiales, que ahorren la construccin por ejemplo de celdas, como

tambin disear nuevos y mejorar los existentes, pues el mundo en el que se

habita, necesita a gritos alternativas de las cuales un Ingeniero con ganas de

investigar y superarse las puede vencer.

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