Centrales de Energías Renovables: Generación Eléctrica con Energías Renovables

730 Pages·2009·41.84 MB·spanish

by  José Antonio Carta González

es Centrales de
Centrales de energías renovables analiza el sistema energético,
Otros libros de interés
se ha dividido en dos bloques temáticos. En el primero de de
Evaluación de impacto ambiental
ellos, constituido por los cuatro capítulos iniciales, se abordan Alfonso Garmendia Salvador, l energías renovables
aspectos básicos generales sobre: la energía, los recursos Adela Salvador Alcaide, sb
energéticos, las tecnologías para explotación de la energía, así Cristina Crespo Sánchez ea
y Luis Garmendia Salvador
como los aspectos económicos y medioambientales del uso de PEARSON PRENTICE HALL lv Generación eléctrica con energías renovables
la energía. Elementos todos ellos a tener en cuenta cuando se a
978-84-205-4398-7
o
pretende abordar con rigor el estudio de cualquier fuente de
r
energía. tn
ne
En el segundo bloque temático, constituido por los nueve temas
er
restantes, se diseccionan cada una de las fuentes de energías
C
renovables conocidas en la actualidad: la energía solar térmica, s
energía solar fotovoltaica, energía eólica, energía hidráulica, a
Recursos naturales de la tierra
energía de la biomasa, energía geotérmica, energía de las olas, í
James R. Craig,
energía de las mareas y la energía maremotérmica. Básicamente, g
David J. Vaughan
el desarrollo de cada uno de estos nueve capítulos responde al y Brian J. Skinner r
siguiente esquema: origen de la fuente energética, potencial de PEARSON PRENTICE HALL e
energía, tecnologías para su aprovechamiento, costes del uso 978-84-205-5032-9 n
de la misma, impacto ambiental por su utilización, situación
e
actual de la explotación de la fuente de energía en cuestión y
conclusiones.
Carta
Al final de cada tema se presenta una batería de veinte ejercicios
tipo test, los diez primeros con la respuesta inmediata y los Calero
otros diez con la solución al final del libro.
Colmenar
Castro
José Antonio Carta González
Roque Calero Pérez
Antonio Colmenar Santos
Manuel-Alonso Castro Gil
www.pearsoneducacion.com
a
Centrales de energías renovables:
generación eléctrica con energías
renovables
a
Centrales de energías renovables:
generación eléctrica con energías
renovables
José Antonio Carta González
Roque Calero Pérez
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
(ULPGC)
Antonio Colmenar Santos
Manuel-Alonso Castro Gil
Universidad Nacional de Educación a Distancia
(UNED)
Madrid México SantafédeBogotá BuenosAires Caracas Lima Montevideo
SanJuan SanJosé Santiago Sa˜oPaulo Reading,Massachusetts Harlow,England
Datosdecatalogaciónbibliográfica
CENTRALESDEENERGÍASRENOVABLES:
GENERACIÓNELÉCTRICACONENERGÍASRENOVABLES
JoséA.C.González,RoqueC.Pérez,AntonioC.Santos,
Manuel-A.C.Gil
PEARSONEDUCACIÓN,S.A.,Madrid,2009
ISBN:978-84-832-2227-0
ISBN(UNED):978-84-362-5878-3
Materia:620,Centralesdeenergía
Formato195#250mm. Páginas:728
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5PEARSONEDUCACIÓN,S.A.,2009
RiberadelLoira,28
28042Madrid(España)
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ISBN:978-84-8322-600-1
ISBN(UNED):978-84-362-5878-3
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Estelibrohasidoimpresoconpapelytintasecológicos
Introducción
.......................................................................... xix
Autores
................................................................................... xxiii
Capítulo 1. Aspectos básicos generales sobre la energía
.. 1
1.1. Introducción y orientaciones para el estudio ................................... 2
1.2. Objetivos ..................................................................... 2
1.3. Concepto de energía .......................................................... 2
1.4. Concepto de trabajo .......................................................... 3
1.5. Concepto de potencia ......................................................... 3
1.6. Medida de la energía y de la potencia ......................................... 4
1.7. Manifestaciones de la energía ................................................. 7
1.7.1. Energía gravitacional ................................................. 7
1.7.2. Energía cinética ...................................................... 7
1.7.3. Energía electrostática ................................................. 9
1.7.4. Energía electromagnética .............................................. 9
1.7.5. Energía nuclear o energía atómica ..................................... 10
1.8. Transformaciones energéticas. Rendimiento ................................... 11
1.9. Conclusiones ................................................................. 15
1.10. Bibliografía .................................................................. 15
1.11. Evaluación ................................................................... 16
1.11.1. Ejercicios teóricos ................................................... 16
1.11.2. Prueba objetiva ...................................................... 18
Capítulo 2. Aspectos básicos generales sobre los recursos
energéticos
....................................................... 21
2.1. Introducción y orientaciones para el estudio ................................... 22
2.2. Objetivos ..................................................................... 22
vi CONTENIDO
2.3. La energía en el Universo ..................................................... 22
2.4. Los recursos energéticos de la Tierra .......................................... 24
2.4.1. Introducción .......................................................... 24
2.4.2. La transformación de la energía solar sobre la Tierra ................... 27
2.4.3. Clasificación de las fuentes energéticas de la Tierra .................... 27
2.5. Consumo global de energía en la Tierra ....................................... 28
2.5.1. Introducción .......................................................... 28
2.5.2. Consumo de energía primaria ......................................... 29
2.6. Situación de las diferentes fuentes de energía .................................. 30
2.6.1. Energía nuclear de fisión .............................................. 30
2.6.1.1. Origen ...................................................... 30
2.6.1.2. Potencial energético ......................................... 32
2.6.1.3. Formas de aprovechamiento ................................. 32
2.6.1.4. Reservas .................................................... 32
2.6.1.5. Consumo ................................................... 33
2.6.1.6. Duración prevista ........................................... 33
2.6.2. Energía nuclear de fusión ............................................. 33
2.6.2.1. Origen ...................................................... 33
2.6.2.2. Potencial energético ......................................... 35
2.6.2.3. Formas de aprovechamiento ................................. 35
2.6.2.4. Reservas .................................................... 35
2.6.2.5. Consumo ................................................... 35
2.6.2.6. Duración .................................................... 35
2.6.3. Energía del carbón .................................................... 35
2.6.3.1. Origen ...................................................... 35
2.6.3.2. Potencial energético ......................................... 37
2.6.3.3. Formas de aprovechamiento ................................. 37
2.6.3.4. Reservas .................................................... 37
2.6.3.5. Producción .................................................. 37
2.6.3.6. Consumo ................................................... 37
2.6.3.7. Duración prevista ........................................... 39
2.6.4. Energía del petróleo y del gas natural .................................. 39
2.6.4.1. Origen ...................................................... 39
2.6.4.2. Potencial energético ......................................... 42
2.6.4.3. Formas de aprovechamiento ................................. 42
2.6.4.4. Reservas de petróleo ........................................ 42
2.6.4.5. Producción de petróleo ...................................... 43
2.6.4.6. Consumo de petróleo ........................................ 43
2.6.4.7. Duración prevista del petróleo ............................... 43
2.6.4.8. Reservas de gas natural ...................................... 44
2.6.4.9. Producción de gas natural ................................... 45
2.6.4.10. Consumo de gas natural ..................................... 45
2.6.4.11. Duración prevista de gas natural ............................. 45
2.6.5. Energía solar ......................................................... 45
2.6.5.1. Origen ...................................................... 45
2.6.5.2. Potencial energético ......................................... 46
CONTENIDO vii
2.6.5.3. Formas de aprovechamiento ................................ 46
2.6.5.4. Reservas ................................................... 46
2.6.5.5. Producción y consumo ..................................... 47
2.6.5.6. Duración .................................................. 47
2.6.6. Energía eólica ....................................................... 47
2.6.6.1. Origen ..................................................... 47
2.6.6.2. Potencial energético ........................................ 47
2.6.6.3. Formas de aprovechamiento ................................ 47
2.6.6.4. Reservas ................................................... 48
2.6.6.5. Producción y consumo ..................................... 48
2.6.6.6. Duración .................................................. 48
2.6.7. Energía del oleaje ................................................... 48
2.6.7.1. Origen ..................................................... 48
2.6.7.2. Potencial energético ........................................ 48
2.6.7.3. Formas de aprovechamiento ................................ 48
2.6.8. Energía hidráulica ................................................... 49
2.6.8.1. Origen ..................................................... 49
2.6.8.2. Potencial energético ........................................ 49
2.6.8.3. Formas de aprovechamiento ................................ 49
2.6.8.4. Reservas ................................................... 49
2.6.8.5. Producción y consumo ..................................... 50
2.6.9. Energía de la biomasa ............................................... 50
2.6.9.1. Origen ..................................................... 50
2.6.9.2. Potencial energético ........................................ 50
2.6.9.3. Formas de aprovechamiento ................................ 50
2.6.9.4. Reservas ................................................... 51
2.6.9.5. Producción y consumo ..................................... 51
2.6.9.6. Duración .................................................. 51
2.6.10. Energía geotérmica .................................................. 51
2.6.10.1. Origen .................................................... 51
2.6.10.2. Potencial energético ...................................... 52
2.6.10.3. Formas de aprovechamiento ............................... 52
2.6.10.4. Reservas .................................................. 52
2.6.10.5. Producción y consumo .................................... 52
2.6.10.6. Duración ................................................. 53
2.6.11. Energía de las mareas ................................................ 53
2.6.11.1. Origen .................................................... 53
2.6.11.2. Potencial energético ...................................... 53
2.6.11.3. Formas de aprovechamiento ............................... 53
2.6.11.4. Reservas .................................................. 53
2.6.11.5. Producción y consumo .................................... 54
2.6.11.6. Duración ................................................. 54
2.7. Resumen de la situación energética actual .................................... 54
2.7.1. Consumos de energía primaria y final ................................ 54
2.7.1.1. Energía primaria ........................................... 54
2.7.1.2. Energía final ............................................... 55
viii CONTENIDO
2.7.2. Situación de las fuentes ............................................... 55
2.7.2.1. Energía nuclear ............................................. 55
2.7.2.2. Energía del carbón .......................................... 55
2.7.2.3. Energía del petróleo ......................................... 55
2.7.2.4. Energía del gas .............................................. 56
2.7.2.5. Energías renovables ......................................... 56
2.8. Conclusiones ................................................................. 56
2.9. Bibliografía .................................................................. 56
2.10. Evaluación ................................................................... 57
2.10.1. Ejercicios teóricos ................................................... 57
2.10.2. Prueba objetiva ...................................................... 60
Capítulo 3. Aspectos básicos generales sobre las
tecnologías para explotación de la energía
.. 63
3.1. Introducción y orientaciones para el estudio ................................... 64
3.2. Objetivos ..................................................................... 64
3.3. El proceso general de explotación de las fuentes energéticas: energía primaria y
energía disponible ............................................................ 64
3.4. Transformación de una energía no renovable en energía primaria: el caso del pe-
tróleo ........................................................................ 65
3.5. Transformaciones de la energía primaria ....................................... 73
3.5.1. Caldera de vapor ...................................................... 76
3.5.2. Motor de combustión interna (alternativo) ............................. 78
3.5.3. Turbina de vapor ..................................................... 81
3.5.4. Intercambiadores de calor ............................................. 83
3.5.5. Turbina de gas ........................................................ 84
3.5.6. Turbina hidráulica .................................................... 87
3.5.7. Turbina eólica ........................................................ 88
3.5.8. Pila de combustible ................................................... 88
3.5.9. Generador/motor eléctrico ............................................ 90
3.5.10. Transformador eléctrico ............................................... 92
3.6. Transporte de la energía. Vectores energéticos ................................. 94
3.7. Las centrales energéticas ...................................................... 95
3.8. Aspectos técnicos del binomio producción-demanda ........................... 96
3.9. El almacenamiento de la energía .............................................. 101
3.10. El rendimiento de las transformaciones energéticas ............................ 104
3.11. Tecnologías híbridas .......................................................... 107
3.11.1. Plantas del ciclo combinado .......................................... 108
3.11.2. Plantas de cogeneración .............................................. 108
3.11.2.1. Turbina de vapor de contrapresión ......................... 109
3.11.2.2. Turbina de vapor de condensación ......................... 109
3.11.2.3. Turbina de gas de cogeneración ........................... 110
3.11.2.4. Central de cogeneración y ciclo combinado ................ 110
3.11.2.5. Motores de explosión ..................................... 111