Energías renovables (V). Energía eólica

La energía eólica  procede de la energía solar, ya que son los cambios de presiones y de temperaturas en la atmósfera los que hacen que el aire se ponga en movimiento, provocando el viento, que los aerogeneradores aprovechan para transformarlo en un movimiento giratorio de sus palas que, transmitido al alternador, servirá para producir electricidad. Desde un punto de vista económico la eólica es el tipo de energía renovable más extendida (resulta sencillo ver parques eólicos en casi cualquier punto de Europa a nivel internacional tanto por potencia instalada (MW) como por energía generada (GWh).

La energía eólica debe su nombre a Eolo, dios griego del viento, y es una de las primeras energías utilizadas por el hombre para tareas mecánicas como impulsar la navegación, moler el grano o extraer agua de los pozos, sin embargo, con el tiempo cambió el objetivo de su aplicación hacia la generación de energía eléctrica.

Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar. De día, las masas de aire sobre los océanos, mares y lagos se mantienen frías con relación a las continentales y esta diferencia de temperatura y presión origina el aire que fluye de las zonas en que es más frío y pesado (baja presión) a donde es más caliente y ligero (alta presión). Este viento, se utiliza sobre todo para mover aerogeneradores, en los cuales la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, los aerogeneradores suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos (terrestres o marinos) , cuya localización en un área concreta se decide por medición, al menos durante un año, del viento a diferentes alturas, tanto en su dirección como en sus velocidades máxia y mínima (el funcionamiento de los aerogeneradores necesita que el viento sople con velocidades de entre 3 y 25 m/s). Se estima que los requisitos para la instalación de un parque eólico son los siguientes: 

1. Más de 2.000 horas de producción eólica equivalente a potencia máxima.
2. Respetar la avifauna del entorno
3. Lejanía de más de un kilómetro con núcleos urbanos para evitar la contaminación acústica
4. No interferencia con señales electromagnéticas del entorno, ya que señales de televisión, radio o telefonía se pueden ver perjudicadas si no se instalan otros dispositivos que lo eviten.

Los aerogeneradores pueden clasificarse en función de su potencia, existiendo la energía mega eólica (con aerogeneradores de más de 5 Mw), mini eólica (con aerogeneradores de menos de 200 kw) y energía eólica normal, y también, de acuerdo con la posición de su eje en: 

1. Aerogenerador de eje vertical: es el concepto original dentro de los aerogeneradores ya que este tipo permite colocar el tren de potencia (multiplicadora, generador eléctrico, etc) en la base del aerogenerador, facilitando así la instalación de estos aerogeneradores. Las palas de este aerogenerador están girando en un plano paralelo al suelo.
2. Aerogenerador de eje horizontal: es el concepto para producir energía eólica que se ha implantado a lo largo de los años. Consiste en colocar el tren de potencia en la parte superior junto al eje de giro de la turbina eólica. Las palas de este aerogenerador están girando en un plano perpendicular al suelo.

 Entre las ventajas de la utilización de la energía eólica, podemos señalar: 

1. La energía eólica no contamina, es inagotable y frena el agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático.
2. Es una de las fuentes más baratas, si se consideran los costes de reparar los daños medioambientales. 
3. La energía eólica es independiente de cualquier política o relación comercial, aporta trabajo y desarrollo industrial y tecnológico. 
4. Al finalizar la vida útil de la instalación, el desmantelamiento no deja huellas.

Claro que algún incoveniente también tenía que tener: 

1. Necesita de maquinaria grande (la altura de un molino puede ser de hasta 80 m y la envergadura de sus palas de 45), pesada y cara, lo que encarece la producción de este tipo de energía. 
2. Impacto visual. La localización de los parque eólicos en cerros, colinas o el litoral produce una clara aleración paisajística que debe ser evaluada en cada ocasión. 
3. Contaminación acústica. Producida por el ruido del giro del rotor. 
4. Consecuencias para la avifauna autóctona.

Eroski nos ofrece una infografía en la que se nos ilustras sobre la formación del viento, la constitución de los aerogeneradores y su instalación y unas gráficas (los datos son hasta el 2003 y el crecimiento de este tipo de energía ha sido espectacular en los últimos años) sobre la implantación de la eólica en España.

Si lo tuyo es la autosuficiencia, no te preocupes, también Eroski nos ofrece una infografía en la que se nos ilumina sobre instalaciones mini eólicas. Ahí la tienes:

Terremotos

De vez en cuando la Tierra tiembla y parece que protesta así ante nuestra falta de cabeza y los abusos que cometemos con el planeta. No es así, el planeta es inanimado y por tanto falto de pensamiento y de sentimiento, actúa de acuerdo con leyes físicas que cada vez conocemos mejor y sus efectos devastadores se producen no como castigos sino como simples reajustes de unas leyes que cada vez conocemos mejor. De esas leyes, de las causas y de los efectos de los terremotos trata esta entrada así que, si estás interesado, quédate.
Un terremoto, seísmo o sismo es una sacudida brusca y pasajera de la corteza terrestre producido por la liberación de energía acumulada en forma de ondas sísmicas. Los más comunes se producen por la ruptura de fallas geológicas, pero también pueden ocurrir por otras causas como, por ejemplo, fricción en el borde de placas tectónicas, procesos volcánicos, acumulación de sedimentos por desprendimientos de rocas en las laderas de las montañas, hundimiento de cavernas, modificaciones del régimen fluvial, variaciones bruscas de la presión atmosférica por ciclones e incluso ser producidos por el hombre al realizar pruebas de detonaciones nucleares subterráneas.

Los terremotos tectónicos suelen ocurrir en zonas donde la concentración de fuerzas generadas por los bordes de las placas tectónicas dan lugar a movimientos de reajuste en el interior y en la superficie de la Tierra. Por este motivo los sismos de origen tectónico están íntimamente relacionados con la formación de fallas geológicas. Comúnmente acontecen al final de un ciclo sísmico: período durante el cual se acumula deformación en el interior de la Tierra que más tarde se liberará repentinamente. Dicha liberación se corresponde con el terremoto, tras el cual la deformación comienza a acumularse nuevamente.

El punto de origen de un terremoto, la zona interior y profunda en que se produce el terremotos se denomina hipocentro. El epicentro es el punto de la superficie terrestre que se encuentra sobre la perpendicular del hipocentro y es, por tanto, el punto en el que repercuten las ondas sísmicas con mayor fuerza. Dependiendo de su intensidad y origen, un terremoto puede causar desplazamientos de la corteza terrestre, corrimientos de tierras, tsunamis o actividad volcánica. Para la medición de la energía liberada por un terremoto se emplean diversas escalas entre las que la escala de Richter es la más conocida y utilizada en los medios de comunicación.

Como sé que una imagen vale más que mil palabras, te dejo con otra de esas fantásticas infografías de Eroski Consumer en la que podemos aprender sobre las distintas placas que forman la corteza terrestre y su distribución, el por qué se produce un terremoto, explicaciones sobre palabras clave como el epicentro y el hipocentro, cómo y para qué sirve un sismógrafo, etc.

Y por si no hubiera sido suficiente, de infografías en castellano:

Energías renovables (IV). Energía azul

Cuando el agua dulce se mezcla con agua salada, por ejemplo, cuando un río fluye en el mar, enormes cantidades de energía pueden ser utilizada para generar potencia, mediante el fenómeno natural de la ósmosis. Todos los seres vivos y células usan la potencia osmótica como fundamento de la vida, y se define como el transporte de agua a través de una membrana semipermeable. En una planta osmótica, se pretende copiar a la naturaleza utilizando una membrana artificial que será la encargada de separar las cámaras que contienen el agua dulce y salada. El agua dulce fluye como por arte de magia hacia la cámara que contiene el agua salada produciéndose un aumento de presión que equivale a una columna de agua de unos 120 m, que puede ser utilizada por una turbina y generar electricidad.
La energía azul o potencia osmótica es la energía obtenida por la diferencia en la concentración de la sal entre el agua de mar (agua salada) y el agua de un río (agua dulce) mediante el uso de la electrodiálisis inversa (o de la ósmosis) con membranas de iones específicos. Como en tecnologías comunes, el costo de la membrana era un obstáculo. Una membrana nueva, barata, basada en un plástico eléctricamente modificado del polietileno, le ha dado una nueva oportunidad a esta fuente de energía para su uso comercial.

En  la actualidad, científicos e ingenieros holandeses y noruegos tienen previsto utilizar la diferencia de salinidad entre el agua salada y el agua dulce que se encuentran en la desembocadura de los ríos para generar energía eléctrica, ahora bien, en uno y otro país utilizando tecnologías diferentes.

En Holanda se pretende crear una central eléctrica de salinidad en la desembocadura del río Rin, aprovechando el potencial a través de la canalización del agua del Mar del Norte y las aguas del río. Se estima que en el estuario podría instalarse una potencia de 1GW, lo suficiente para abastecer a unos 650.000 hogares. El grupo de ingenieros construyó con éxito un laboratorio de demostración para la denominada tecnología de “Energía Azul”, utilizando una secuencia de membranas (similares a las de las máquinas de diálisis renal) para separar los dos tipos de agua, dulce y salada. Cuando los iones de cloro negativos desde el agua salada fluyen por una membrana dentro del agua dulce, los iones positivos de sodio desde el agua de mar son conducidos a través de otra membrana en una dirección diferente, los movimientos de los iones constituye una corriente eléctrica (cargas eléctricas al fin y al cabo) y crea una tensión entre los electrodos en los extremos del dispositivo, creando así una batería química.

El equipo noruego está explorando la denominada “Presión Retardada por Ósmosis” (PRO). Este sistema se basa en el movimiento de las moléculas de agua a través de una membrana. En este caso, las membranas son semi-permeables, y debido al proceso físico de la ósmosis, si el agua salada se encuentra en uno de los lados, mientras que el agua dulce está en el opuesto, el agua dulce es osmóticamente orientada al lado salado. Esto aumenta la presión en la cámara “salada”, y el agua de mar puede ser enviada a través de una turbina, generando así energía limpia.

Energías renovables (III). Energía undimotriz

Las olas son el resultado del efecto del viento soplando a lo largo de cientos o miles de kilómetros en mar abierto, lo que origina una transferencia por fricción de energía cinética del aire hacia la superficie del océano. Son, por tanto, una forma de energía cinética a la que se puede acceder usando diversos mecanismos que, sincronizados con el movimiento de las olas, sean capaces de capta parte de su energía. En definitiva, la energía undimotriz consiste en el aprovechamiento de la energía cinética y potencial del oleaje para la producción de electricidad.

El oleaje es un derivado terciario de la energía solar. El calentamiento desigual de la atmósfera terrestre genera viento, y el viento genera olas. Únicamente un uno por ciento del flujo de la energía solar se transforma en energía de las olas. Una de las propiedades características de las olas (teoría de fluidos) es su capacidad de desplazarse a grandes distancias sin apenas pérdida de energía, de forma que la energía generada en el interior del océano llega a la costa de forma casi íntegra.

La energía contenida en las olas varía con la latitud, pudiendo afirmarse, de forma general que, cuanto más alejadas del ecuador están, más energía contienen (seguro que los surfistas conocen muchos estudios sobre esto). A este efecto de la latitud habría que sumar las condiciones locales, tales como, tipo de costa, el lugar donde se generan las olas y la profundidad del océano, elementos todos determinantes para definir la cantidad de energía que transporta la ola. Algunos estudios apuntan a que el flujo de energía de las olas en Europa podría equivaler a 1.000 TWh anuales (quince ceros, amigo, quince ceros), cantidad que bien merece un estudio detenido acerca de las posibilidades de aprovechamiento de este tipo de energía.

Existen un buen número de dispositivos pensados para el aprovechamiento de la energía de las olas, se estiman en unas mil las patentes mundiales de generadores energéticos de olas, si bien todos ello se basan en unos pocos tipos básicos: 

1. Columna oscilante de agua: consiste en la oscilación del agua dentro de una cámara semisumergida y abierta por debajo del nivel del mar. Se produce un cambio de presión del aire por encima del agua.
2. Sistemas totalizadores: pueden ser flotantes o fijos a la orilla. Atrapan la ola incidente, almacenando el agua en una presa elevada. Esta agua se hace pasar por unas turbinas al liberarla.
3. Sistemas basculantes: pueden ser tanto flotantes como sumergidos. El movimiento de balanceo se convierte a través de un sistema hidráulico o mecánico en movimiento lineal o rotacional para el generador eléctrico.
4. Sistemas hidráulicos: son sistemas de flotadores conectados entre sí. El movimiento relativo de los flotadores entre sí se emplea para bombear aceites a alta presión a través de motores hidráulicos, que mueven unos generadores eléctricos.
5. Sistemas de bombeo: aprovechan el movimiento vertical de las partículas del agua. Genera un sistema de bombeo mediante un flotador en una manguera elástica.

En la ya esperada infografía de Eroski Consumer podemos ver imágenes sobre la formación de las olas y sus partes, sobre diferentes métodos de obtener la energía que transportan y una comparación de los distintos métodos analizados.

Electrónica digital

Llamamos electrónica digital a aquella parte de la electrónica que se encarga de sistemas en los cuales la información está codificada en valores discretos, incrementales, que se corresponden con dos únicos estados, a los cuales podemos otorgar diferentes nombres: "verdadero" y "falso", “tensión” y “ausencia de tensión” o, más frecuentemente, “1” y “0”, por su correspondencia con el sistema de numeración binario. Cualquiera que sea el nombre que les otorguemos, cada uno de esos estados representa electrónicamente un nivel de tensión o nivel lógico que es propio a toda señal digital. Lo común es que en su nivel alto la tensión tome un valor comprendido entre 1,5 y 18 V, valor que, en última instancia, dependerá de la aplicación en el que el sistema electrónico esté implementado.

La electrónica analógica y la digital son diferentes ya que mientras la primera trabaja con señales que varían continuamente (hay infinidad de estados de información que codificar), la segunda lo hace con señales de tipo incremental (sólo algunos valores son posibles). Esta particularidad permite que, usando el álgebra de Boole y el sistema de numeración binario, se puedan realizar de forma rápida y eficiente complejas operaciones lógicas y/o aritméticas sobre las señales de entrada, que serían muy costosas de hacer empleando métodos analógicos.

Reciclaje del acero

Una vez que el acero ha concluido su vida útil pasa a ser un residuo que recibe el nombre de chatarra. La chatarra, por otra parte, es un recurso importante pues puede ser reciclada utilizándose parar producir nuevos aceros. La finalidad del reciclado de acero es doble, por un lado nos permite reducir el consumo de materias primas, y por otro se consigue un ahorro energético pues el proceso de obtención de acero a partir del mineral de hierro supone un elevadísimo gasto de energía.

La chatarra generada se prensa formando grandes paquetes compactos que son transportados a las industrias que van a reciclar el metal y allí son fundidos en hornos especiales, a continuación son incorporados al proceso siderúrgico de producción de acero.

Se estima que en la actualidad la chatarra reciclada representa más del 40% de las necesidades de acero en el mundo. El reciclaje se realiza en hornos eléctricos, en los que hay que tener en cuenta que:

• En el proceso de reciclado es necesario respetar las normas sobre prevención de riesgos laborales y las de carácter medioambiental.

• Al ser muy alto el consumo de electricidad, el funcionamiento del horno de fundir debe tratar de programarse en las horas valle de consumo, siempre que sea posible.

• En la entrada de las plantas de reciclaje, los camiones que transportan la chatarra a las industrias tienen que pasar por arcos detectores de radioactividad.

Te dejo un vídeo de TVE1 en el que se muestra la posición de liderazgo que ocupa nuestro país en el reciclaje de los aceros, y las ventajas de esta práctica:

Si el tema te interesa, y debe hacerlo, no puedes dejar de reflexionar sobre las siguientes cuestiones: