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tecnologías energéticas | TECNOLOGÍAS DE ENERGÍA RENOVABLE
[R]EVOLUCIÓN ENERGÉTICA ARGENTINA
UN FUTURO ENERGÉTICO SUSTENTABLE
9.3.3 colectores solares térmicos
Los sistemas de colectores solares térmicos se basan en un principio
centenario: el sol calienta el agua contenida en un recipiente oscuro. Las
tecnologías termosolares que se encuentran en el mercado son eficientes
y altamente confiables, proporcionando energía para un amplio espectro
de aplicaciones, desde el agua caliente doméstica y la calefacción en
edificios residenciales o comerciales hasta la calefacción de piscinas, la
refrigeración solar asistida, el calor para procesos industriales y la
desalinización del agua potable.
Aunque existen productos maduros para proporcionar agua caliente y
calefacción doméstica utilizando energía solar, en la mayoría de los
países aún no son la norma. La integración de las tecnologías
termosolares en edificios en la etapa de diseño o cuando el sistema de
calefacción (y refrigeración) está siendo reemplazado es crucial, ya que
reduciría los costos de instalación. Además, el potencial sin explotar en
el sector no residencial se abrirá a medida que nuevas tecnologías se
vuelvan comercialmente viables.
Agua caliente y calefacción para uso doméstico La producción de
agua caliente para uso doméstico es la aplicación más común.
Dependiendo de las condiciones y configuración del sistema, la mayor
parte de los requerimientos de agua caliente de un edificio puede ser
proporcionada por la energía solar. Sistemas más grandes pueden,
además, cubrir una parte sustancial de la energía necesaria para
calefacción. Existen dos tipos principales de tecnología:
• tubos de vacío El absorbente en el interior del tubo de vacío
absorbe radiación del sol y calienta el fluido en su interior. Se capta
radiación adicional desde el reflector detrás de los tubos. Cualquiera
sea el ángulo del sol, la forma circular del tubo de vacío le permite
alcanzar el absorbente. Incluso en un día nublado, cuando la luz
proviene de muchos ángulos a la vez, el colector del tubo de vacío
todavía puede ser efectivo.
• paneles planos Éstos son, básicamente, una caja con una tapa de vidrio
que se ubica en el techo como un tragaluz. En el interior hay una serie
de tubos de cobre con aletas de cobre adjuntas. Toda la estructura está
recubierta por una sustancia negra diseñada para capturar los rayos de
sol. Estos rayos calientan una mezcla de agua y anticongelante que
circula desde el colector hasta la caldera del edificio.
refrigeración asistida con energía solar Los refrigeradores solares
utilizan la energía térmica para producir frío y/o deshumidificar el aire
de un modo similar a una heladera o aire acondicionado convencional.
Esta aplicación se adapta bien a la energía termosolar, ya que la
demanda de refrigeración es más elevada cuando más luz solar hay. La
refrigeración solar ha sido exitosamente demostrada y se puede esperar
su uso a gran escala en el futuro.
figura 9.3: tecnología de los paneles solares planos
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9.3.4 energía eólica
En los últimos 20 años, la energía eólica se ha vuelto la fuente de
energía de crecimiento más rápido. Las turbinas eólicas de hoy son
producidas por una industria sofisticada de producción masiva que
emplea una tecnología que es eficiente, rentable y rápida de instalar.
Los tamaños de las turbinas oscilan desde unos pocos kW hasta más
de 5.000 kW, las turbinas más grandes alcanzan los 100m de altura.
Una turbina eólica grande puede producir electricidad suficiente para
5.000 hogares, aproximadamente. Los parques eólicos de vanguardia
actualmente pueden ser tan pequeños como unas pocas turbinas y
grandes como varios cientos de MW.
Los recursos eólicos mundiales son enormes, capaces de generar más
electricidad que la demanda total mundial de energía y están bien
distribuidos en los cinco continentes. Las turbinas eólicas pueden
funcionar no sólo en zonas costeras ventosas, sino también en países
que no tienen costa, incluyendo regiones como Europa Central del Este,
el centro de Norteamérica y Sudamérica, y Asia Central. Los recursos
eólicos en el mar son aún más productivos que en la tierra,
promoviendo la instalación de parques eólicos marinos con sus
cimientos incrustados en el suelo oceánico. En Dinamarca, un parque
eólico construido en 2002 utiliza 80 turbinas para producir suficiente
electricidad para una ciudad con una población de 150.000 habitantes.
Pequeños aerogeneradores pueden producir eficientemente energía en
zonas que de otro modo no tienen acceso a la electricidad. Esta energía
puede ser utilizada directamente o almacenada en baterías. También se
están desarrollando nuevas tecnologías para utilizar la energía eólica
en edificios expuestos en ciudades densamente pobladas.
diseño de una turbina eólica Desde la década de 1980 se ha
consolidado significativamente el diseño de las turbinas eólicas. La
mayoría de las turbinas comerciales operan actualmente sobre un eje
horizontal con tres palas equidistantes. Éstas están unidas a un rotor
desde el cual se transfiere la energía a través de una caja de engranajes
a un generador. La caja de engranajes y el generador están contenidos
dentro de una cápsula denominada góndola. Algunos diseños de turbina
evitan la caja de engranajes utilizando un dispositivo directo. La
electricidad producida luego es canalizada por la torre hasta un
transformador y, eventualmente, a la red local.
Las turbinas eólicas pueden operar a partir de una velocidad del viento
de 3 a 4 metros por segundo hasta alrededor de 25 m/s. La limitación
en la cantidad de energía a altas velocidades del viento se logra
mediante la regulación por pérdida aerodinámica (regulación “stall”),
reduciendo la potencia de salida o la regulación por cambio del ángulo
de paso (regulación “pitch”), cambiando el ángulo de las palas de
modo que ya no ofrezcan resistencia alguna al viento. La regulación
por cambio de ángulo de paso se ha vuelto el método más común. Las
palas también pueden girar a una velocidad constante o variable; esta
última opción permite a la turbina seguir más de cerca los cambios en
la velocidad del viento.