Centrales del tipo: Undimotriz
Funcionamiento:Antes de entrar en el anlisis de una central
undimotriz, es necesario entender de donde sale el combustible de
estas centrales.Las Mareas:Deben su origen a la atraccin que ejerce
la Luna y el Sol. El agua en el lado de laTierra ms cercana a la
Luna es atrada por la fuerza gravitatoria ms intensamente que el
cuerpo de la Tierra, mientras que el agua del lado de la Tierra ms
alejado lo hace menos intensamente. El efecto de esto es que se
produce una diferencia en el nivel de las aguas de un lado respecto
del otro. La atraccin del Sol es similar, y las mareas que
observamos son el efecto resultante de las dos atracciones.Cuando
la atraccin del Sol se suma a la de la Luna las mareas son grandes
y son llamadas mareas vivas, mientras que cuando las atracciones
son perpendiculares las mareas son pequeas y llamadas mareas
muertas. Las alturas de las mareas vivas estn gobernadas por la
distancia de la Luna a la Tierra, siendo ms grandes en el Perigeo
(cuando la Luna est ms cerca de la Tierra) y ms pequeas en el
Apogeo (cuando la Luna est ms lejos).
Las olas:Las olas son provocadas por el viento, cuya friccin con
la superficie del agua produce un cierto arrastre, formando
rizaduras (arrugas) en la superficie del agua de solo unos
milmetros de altura. Cuando la superficie pierde su lisura, el
efecto de friccin se intensifica y las pequeas rizaduras iniciales
se transforman en olas de mayor tamao. Las fuerzas que tienden a
restaurar la forma lisa de la superficie del agua, y que con ello
provocan el avance de la deformacin, son la tensin superficial y la
gravedad.Cuanto mayor es la altura de las olas, mayor es la
cantidad de energa que pueden extraer del viento, de forma que se
produce una realimentacin positiva. La altura de las olas viene a
depender de tres parmetros del viento, que son su velocidad, su
persistencia en el tiempo y, por ltimo, la estabilidad de su
direccin.Cuando pasa una ola por aguas profundas, las molculas de
agua realizan un movimiento circular regresando casi al mismo sitio
donde se encontraban originalmente, ya que en realidad se produce
un pequeo desplazamiento neto del agua en la direccin de
propagacin, dado que en cada oscilacin una molcula o partcula no
retorna exactamente al mismo punto, sino a otro ligeramente ms
adelantado. Es por esta razn que el viento no provoca solamente
olas, sino tambin corrientes superficiales.Potencial extrable de
las olas:La superficie del mar acta como un gran captador de la
energa del viento transformndola en olas. Aunque la cantidad de
energa que el viento transmite a las olas en comparacin con el que
posee es solo una mnima fraccin, a escala humana supone una
cantidad de energa inmensa, renovable y limpia que puede ser
aprovechada.La altura de una ola es la indicacin clave de su
fuerza, de manera que cuanto ms agitado este el mar, ms
potencialmente fructfero ser, pero tambin ms difcil resultara
obtener su energa debido a la fuerza destructiva de la ola que
puede acabar destruyendo el generador. Por ende, los ingenieros
deben disear una central elctrica capaz de absorber la fuerza de
las olas sin peligro de naufragar.En los diversos estudios
realizados en Panam la regin de Darin por no ser un rea tan
explotada tursticamente y al ofrecer un ambiente ptimo para la
generacin de energa undimotriz presentar la mejor disposicin para
instalar una central undimotriz. la energa mareomotriz podra
aportar unos 635, 000 GWh/Ao.
ENERGIA UNDIMOTRIZLa energa undimotriz es la energa producida
por el movimiento de las olas. Existen diferentes sistemas que
convierten la energa undimotriz en energa elctrica los cuales se
pueden clasificar en fijos o flotantes.-Dispositivos de generacin
fijos:Estos dispositivos son los que estn construidos en la lnea
costera (en el rompiente de las olas) o fijados al lecho marino en
aguas poco profundas. Dispositivos de generacin flotantes:
Estos sistemas se encuentran flotando en el ocano ya sea cerca o
lejos de la costa.TecnologasColumna de Agua Oscilante (Oscillating
Water Column o OWC)Consiste en un tubo hueco con un extremo
sumergido en el agua y el otro expuesto al aire, en cuyo interior
se encuentra una turbina. Por lo tanto cuando la ola sube, se
presiona el aire que hay dentro haciendo girar la turbina, luego
cuando la ola baja, se introduce aire por la parte superior del
tubo haciendo girar nuevamente la turbina. Sin importar la direccin
de la corriente de aire, la turbina (conocida como turbina Wells)
gira siempre en la misma direccin y hace que el generador produzca
electricidad.Pelamis (serpiente marina)El Pelamis es una estructura
semi-sumergida, alineada en paralelo con la direccin de las olas.
Est compuesta por secciones unidas por juntas de bisagra, en donde
el movimiento de estas es resistido por arietes hidrulicos, que
bombean aceite a alta presin a travs de los generadores hidrulicos.
Estos motores hacen que los generadores produzcan electricidad. La
estructura se mantiene en posicin por un sistema de anclaje
compuesto por cables. El prototipo, a escala completa, de 750 kW,
tiene un largo de 120 m y un dimetro de 3.5 m y contiene tres
mdulos de conversin de energa, de 250 kW cada uno.Pato de Salter
(Salter Duck)El Salter Duck es un dispositivo flotante que genera
electricidad a travs del movimiento. El dispositivo se mueve con un
movimiento de cabeceo a medida que la ola pasa, imitando el
movimiento de un pato (de ah su nombre). Este movimiento bombea
fluido hidrulico que activa un generador electro-hidrulico.Wave
Dragon (Dragon de las olas)Es esencialmente un dispositivo que
eleva las olas marinas a un embalse por encima del nivel del mar,
que al desaguar hace girar una turbina hidrulica de baja presin
generando electricidad. El Wave Dragon est anclado en aguas
relativamente profundas para tomar ventaja de las olas marinas
antes que pierdan energa cuando llegan al rea costera. El
dispositivo posee dos grandes brazos para captar el mayor volumen
de agua posible. Puede producir entre 4 y 11 [MW] dependiendo de la
actividad de las olas. (Es el ms utilizado en el mundo)PowerBuoy
(Boya de energia)El sistema se ancla al fondo de mar pero posee una
boya martima que se mueve verticalmente siguiendo las olas. Un
cilindro hidrulico en su interior comprime un fluido con el vaivn
de la boya haciendo girar un generador que produce electricidad. La
energa AC generada se convierte en DC de alto voltaje y se
transmite a la costa a travs de un cable submarino. El PowerBuoy
incorpora sensores que monitorean el rendimiento y el medio
ambiente ocenico circundante dndole una doble utilidad al sistema
(Generacin y monitoreo de mareas).PRINCIPALES VENTAJAS E
INCONVENIENTESEl potencial de la energa de las olas, segn la
UNESCO, es de unos 4.000 gigavatios (GV), si bien todava no se sabe
la cantidad que se puede aprovechar y suministrar a un precio
econmico. En este sentido, las instalaciones undimotrices requieren
una alta inversin y un mayor desarrollo tecnolgico. Sus
responsables deben mejorar en varias cuestiones, como su eficiencia
al aprovechar el movimiento no lineal y esquivo de las olas, o su
resistencia al embate de las mismas, y todo ello con un coste
asumible.Por ello, este tipo de instalaciones todava no es
competitivo. Por ejemplo, la planta recin inaugurada en Portugal es
comercial gracias a las ayudas institucionales: cada kilovatio hora
(kWh) producido ser pagado a 26 cntimos de euro, mientras que el
kWh convencional se est pagando por debajo de los 9 cntimos.Las
posibilidades de contar con una energa limpia ms no se pueden
desdear. La tecnologa undimotriz presenta incluso ms ventajas que
otras renovables: se trata de una energa constante y predecible, ya
que siempre hay olas, y su impacto en el entorno tambin es
menor.Ventajas El aprovechamiento de esta fuerza se lleva
investigando desde hace un tiempo relativamente corto, por lo que
los dispositivos tienen un amplio margen de evolucin. Se trata de
una energa limpia, totalmente renovable, silenciosa y poco visible.
Presenta un bajo impacto ambiental. Su viabilidad econmica est de
momento muy interrelacionada con la tarifa prima elctrica. Alto
potencia en la costa del Darin. Energa local, produccin autnoma y
continua de electricidad. El impacto ambiental causado por la
implementacin de parques undimotriz es mucho menor que el causado
al instalar cualquier otro tipo de energa renovable. Existen ms de
ochenta prototipos que funcionan para sacar energa de las olas esto
demuestra el gran potencial de este tipo de energa.
InconvenientesUno de los principales problemas tcnicos consiste
en como absorber la energa mecnica que se presenta con un campo de
velocidades aleatorio, en energa elctrica apta para su conexin a la
red elctrica.El alto coste econmico de la inversin inicial da lugar
a que estas centrales tengan un perodo de amortizacin largo. Por
otra parte, su utilizacin se circunscribe a zonas costeras o
prximas a la costa, por el coste econmico que supone transportar la
energa obtenida a lugares del interior. Otro inconveniente es el
impacto ambiental de las instalaciones, que requieren la
modificacin del paisaje para su construccin. Se ha de disponer de
mucho espacio para albergar las enormes turbinas, dando lugar a un
impacto ecolgico sobre los ecosistemas habitualmente
costeros.Aspecto ambiental: La energa Undimotriz marca un nuevo
camino a la produccin de energa, actualmente no se est aprovechando
al mximo su potencial, pero de aprovecharse al mximo dicho
potencial los principales aspecto ambientes afectados seran:
Grandes reas de construccin Contaminacin visual de construirse de
una forma no eco-amigable
Aspecto Social:Debido a los diversos impactos econmicos y
ambientales de los sistemas de energas undimotriz, el aumento del
uso de energa sostenible probablemente tendr importantes
consecuencias sociales tambin. Por ejemplo, el uso generalizado de
los sistemas de energa undimotriz puede conducir al aumento o a la
disminucin de las tasas de empleo en algunas regiones, en funcin de
su base industrial y si son totalmente dependientes de los
combustibles fsiles. Otros impactos sociales podran incluir cambiar
las relaciones polticas a nivel internacional a medida que ciertas
naciones ponen fin a su dependencia de terceros para la energa, y
las mejoras esperadas en materia de salud, ya que cada vez ms
ciudadanos ya no estn expuestos a los desechos peligrosos y a las
emisiones asociadas con los combustibles fsiles.
Aspecto legal:Ley 45 de 4 de agosto de 2004.Para el fomento de
pequeas plantas generacin utilizando fuentes nuevas, renovables y
limpias, se han establecido incentivos en la Dicha Ley que propone
varios beneficios como lo son la exoneracin del cargo por
distribucin y transmisin a centrales mini hidroelctricas,
geotermoelctricas y sistemas de centrales con otras fuentes nuevas,
renovables y limpias con capacidad instalada menor a 10 MW cuando
vendan en forma directa o en el mercado ocasional.Los sistemas de
centrales mini hidroelctricas y sistemas de centrales de otras
fuentes nuevas, renovables y limpias, con una capacidad instalada
de hasta 10 MW, independientemente de su ubicacin, podrn realizar
contratos de compraventa directa con las empresas distribuidoras,
siempre que exista la capacidad de contratacin por parte de la
distribuidora.Otro de los incentivos que otorga la citada Ley es la
exoneracin de impuestos de importacin, aranceles, tasas,
contribuciones y gravmenes; as como del Impuesto de Transferencia
de Bienes Muebles y Prestacin de Servicios, para la construccin,
operacin y mantenimiento de centrales de fuentes nuevas, renovables
y limpias de hasta 500 kW de capacidad instalada. Adicionalmente,
existe un incentivo fiscal de exoneracin del pago del Impuesto
Sobre la Renta, durante los primeros diez aos contados a partir de
la entrada en operacin comercial del proyecto equivalente hasta el
veinticinco por ciento (25%) de la inversin directa en el
respectivo proyecto, con base a la reduccin de toneladas de emisin
de dixido de carbono (CO2) equivalentes por ao calculados por el
trmino de la concesin o licencia, el cual puede ser utilizado en un
100% (para plantas con capacidad instalada menor a 10 MW) o en un
50% (para plantas con capacidad instalada mayor a 10 MW).
Aspecto Econmico:Los costos de implementacin de esta energa
requieren primeramente una inversin en investigacin y desarrollo
para lograr un prototipo de bajo costo, bajo mantenimiento y un
rendimiento cercano al 50%, con una vida til mnima de 20 aos,
mientras que las estructuras soporte tendran una vida til mnima de
50 aos, lo que permitira realizar un recambio de dispositivos
aprovechando la misma estructuraEl prototipo deber ser probado en
simuladores de olas antes de ser montado en una plataforma marina,
inicialmente se pretende instalar 200 dispositivos en una
plataforma marina , con una potencia instalada de 4 MW. Luego
generar parque energtico de hasta 2 GW instaladoCosto en millones
$AR$AR/KW InstaladosDuracinAo previsto
Ingeniera I+D+i1,2-22011 2013
Planta 4 MW307.50032013 2016
Planta 100 MW6006.00042016 2020
Planta 2 GW6.0003.00052020 2025
Las centrales de este tipo an son una tecnologa verde en
ambiente de desarrollo y por ello sus costos pueden variar de una
forma muy brusca pero existen sus estimados como se pueden ver.
Ciclo combinado:Funcionamiento:Una Central Trmica de Ciclo
Combinado se basa en una turbina de gas y en el posterior
aprovechamiento del calor residual a travs de un ciclo de vapor.Una
turbina de gas funciona mediante calentamiento por combustin del
aire comprimido por un compresor, acoplado a la propia turbina
(Ciclo Brayton). Al expandirse los gases en la turbina se produce
un trabajo que es convertido en energa elctrica por el alternador.
El combustible principal es, en general, gas natural.Los gases que
salen de la turbina de gas se encuentran a temperaturas superiores
a los 600C. Su calor es aprovechado en una caldera de recuperacin
para producir vapor que, a su vez, al ser expandido en una turbina
de vapor produce trabajo que igualmente es convertido en energa
elctrica (Ciclo Rankine).Esta combinacin de ambos ciclos mediante
la turbina de gas y la turbina de vapor, permite un mejor
aprovechamiento del calor de combustin, obtenindose un rendimiento
global, en general, superior al 55%, mientras que en las centrales
trmicas convencionales se consigue un 35%.
Configuraciones habituales en centrales de ciclo combinado:En la
configuracin de un ciclo combinado gas-vapor es relativamente
frecuente que varias turbinas de gas alimenten con el vapor que
producen sus calderas de recuperacin de calor a una nica turbina de
vapor. Este hecho obliga a presentar una clasificacin atendiendo al
nmero de equipos principales existentes en la central.La disposicin
relativa de los ejes de la turbina de gas y de la turbina de vapor,
segn se encuentren alineados o no, hace que se pueda establecer
otra clasificacin atendiendo al nmero de ejes principales de que
consta el tren de potencia:-Centrales monoeje-Centrales
multiejeAdems, en los monoeje, el generador puede estar en el
extremo del eje - mayor facilidad de mantenimiento- o entre la
turbina de gas y la de vapor. En este ltimo caso hay un embrague
que acopla la turbina de vapor con el eje de la turbina de gas y el
generador, permitiendo producir energa funcionando solo la turbina
de gasLas configuraciones ms comnmente empleadas en las centrales
de ciclo combinado gas-vapor en operacin comercial hoy da son las
siguientes:-Configuraciones 1x1 (una turbina de gas que alimenta a
una caldera de recuperacin de calor y produce vapor para un nico
ciclo de Rankine), -Configuraciones 2x1 (dos turbinas de gas que
alimentan cada una de ellas a su correspondiente caldera de
recuperacin de calor y producen vapor para un nico ciclo de
Rankine)-Tambin son posibles las configuraciones 3x1, 4x1, etc. Es
importante destacar que, para las configuraciones 2x1 y 3x1, cuando
por una situacin operativa de la central al menos una de las
calderas est fuera de servicio y la otra funcionando, existe la
posibilidad de que puedan producirse retornos de vapor desde el
colector comn de vapor a las calderas que estn fuera de servicio.
Si esto ocurre, pueden producirse daos en los tubos y materiales no
aleados de la caldera. Para evitarlo, y desde el proceso de
especificacin, se debe poner especial nfasis en una alta calidad de
las vlvulas de retencin y cierre.Ventajas- Son econmicas.- Son
eficientes.- Las obras de construccin son rpidas.- Pueden trabajar
ininterrumpidamente.- El combustible tarda bastante en consumirse.-
La empresa obtiene beneficios en poco tiempo.- La central se
amortiza en un corto periodo de tiempo.
Inconvenientes:- Contaminan el aire.- Calientan el agua de las
torres de refrigeracin y sta vuelve caliente al ro o al mar con lo
que el ecosistema de ese lugar muere o desaparece, ya que nunca
logra adaptarse.- Los tendidos elctricos pueden provocar trastornos
en las personas que viven por donde pasan los cables.- Puede
provocar lluvia cida.- Aumentan los niveles de ozono en el aire.-
Puede provocar daos en la salud de las personas, asma...- Provoca
ruidos.- Gasta mucha agua.- Impide el avance urbanstico del lugar
en el que se ubica la central, ya que nadie quiere vivir en sus
alrededores.- Requiere tendidos, cableados, transformadores y
subestaciones elctricas, que cuestan mucho dinero y alteran el
paisaje
Aspecto Ambiental:
Las centrales trmicas de ciclo combinado como toda planta trmica
al quemar hidrocarburos de alguna forma debe contaminar el medio
ambiente de diferentes maneras, las principales maneras son las
siguientes: ACTIVIDADASPECTO AMBIENTALIMPACTO AMBIENTAL
Operacin de la centralEmisin de ruido externoIncremento del
nivel sonoro
Mantenimiento de la instalacinGeneracin de residuos
peligrososEspecficos de su gestin y tratamiento
Refrigeracin de los condensadoresVertido trmico agua de
marAlteracin de la calidad fisicoqumica del agua
Mantenimiento de equiposGeneracin de aceites usadosEspecfico de
su gestin y tratamiento
Proceso de combustin Turbina de Gas 1 Grupo 4Emisin NOxAlteracin
de la calidad fisicoqumica del aire
Proceso de combustin Turbina de Gas 2 Grupo 4Emisin NOxAlteracin
de la calidad fisicoqumica del aire
Operacin de la central. Refrigeracin de los condensadoresCloro
libre en el punto final de vertidoAlteracin de la calidad
fisicoqumica del agua
Emisiones a la atmsfera:
La cantidad y las caractersticas de las emisiones a la atmsfera
dependen de factores como el combustible, el tipo y el diseo de la
unidad de combustin, las prcticas operacionales, las medidas de
control de las emisiones y su estado de mantencin (por ejemplo,
control primario de la combustin, tratamiento secundario del gas de
combustin) y la eficiencia general del sistema.Las principales
emisiones atmosfricas generadas por la combustin de combustibles
fsiles (o biomasa) corresponden a dixido de azufre (SO2), xidos de
nitrgeno (NOx), material particulado (MP), monxido de carbono (CO)
y gases de efecto invernadero, como el dixido de carbono (CO2).
Cabe sealar que el dixido de azufre y el xido de nitrgeno son
precursores de lluvia cida. Adems, dependiendo del tipo y la
calidad del combustible empleado (carbn y petcoke, por ejemplo), el
proceso de combustin puede emitir otros contaminantes, tales como
metales pesados (mercurio, arsnico, cadmio, vanadio, nquel, etc.),
halgenos (como el fluoruro de hidrgeno), hidrocarburos no quemados
y otros compuestos orgnicos voltiles (COV).
Consumo de agua y alteracin del hbitat acutico
Las centrales termoelctricas con sistemas de refrigeracin
abiertos (sin recirculacin) exigen el manejo de grandes volmenes de
agua, las que principalmente son captadas desde cuerpos de aguas
marinos. Posteriormente, luego de su uso, las aguas son retornadas
al mismo cuerpo de agua, pero en un punto distinto a la captacin y
a una mayor temperatura.RuidoEntre las principales fuentes de ruido
en las plantas de energa trmica se encuentran los siguientes
equipos: Las bombas, los compresores y los condensadores. Los
ventiladores, sopladores y las conducciones. Los generadores
elctricos, motores y transformadores. Las turbinas y sus elementos
auxiliares. Las calderas, los precipitadores electroestticos y
filtros de manga, por golpeo o vibracin. Los elementos auxiliares
como los pulverizadores de carbn.Las torres de refrigeracin.
Aspecto Social:
Uno de los impactos ms importantes de las plantas termoelctricas
se relaciona con la afluencia de trabajadores durante el perodo de
construccin. Pueden ser necesarios varios miles de trabajadores
durante algunos aos para la construccin de una planta grande, y
cientos de trabajadores para su operacin. Existe potencial para
mucha tensin si la comunidad receptora es pequea. Se puede producir
una condicin de "crecimiento rpido" o desarrollo inducido. Esto
puede tener efectos negativos importantes en la infraestructura
existente de la comunidad: las escuelas, poltica, prevencin de
incendios.
Servicios mdicos, etc. Asimismo, la afluencia de trabajadores de
otros lugares o regiones cambiar los modelos demogrficos locales y
alterara los valores socioculturales locales, as como las
costumbres de vida de los residentes. Otro impacto potencial es el
desplazamiento de la poblacin local debido a las necesidades de
terreno para la planta y las instalaciones relacionadas con la
misma.
Puede haber serias alteraciones en el trfico local a raz de la
construccin y operacin de la planta termoelctrica. Finalmente, las
grandes plantas elctricas producen impactos visuales y mucho
ruido.
Aspecto Legal:
Las centrales del tipo trmico no prestan incentivos a nivel
econmico, pero deben cumplir con las reglamentaciones que impone la
ley respecto a cantidad de PPM de sustancias nocivas para la
salud.
Una central trmica de ciclo combinado tambin debe respetar el
medio ambiente y cuantificar el ambiente antes y despus de la
construccin de la planta, cumpliendo con mantener la calidad de
aire en un nivel ptimo para no provocar daos al cuerpo humano.
Aspecto Econmico:
Las centrales de ciclo combinado datan de hace muchas dcadas,
por esto los costos iniciales tienen un valor muy bajo respecto al
promedio de costos de centrales para producir energa, dicho costos
cambian cuando se habla de costo para generar electricidad, debido
a que el combustible que se utiliza su precio flucta en el mercado
internacional, los costos por MW instalados varia de 1,500 a 2000
Millones de dlares.
Referencias:
http://www.panamaamerica.com.pa/content/aprovechar%C3%A1n-olas-en-dari%C3%A9n
CFI, 2008. Guas sobre medio ambiente, salud y seguridad: Plantas
de energa trmica. Corporacin Financiera Internacional (CFI), Grupo
del Banco Mundial.EPA, 1997. Profile of the Fossil Fuel Electric
Power Generation Industry. Environmental Protection Agency (EPA),
Office of Compliance. Sector Notebook ProjectLA ENERGIA MARINA.
Disponible En Internet:
Http://Www.Iberdrolarenovables.Es/Wcren/Gc/Es/Corporativos/Fuerzas_Accesibilidad.Html#ENERG%C3%8DA%20MARINA
