Todos hemos escuchado que la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. Así, si queremos obtener, por ejemplo, energía mecánica para poder mover una turbina, que a su vez se transformará en eléctrica con ayuda de un generador, se requiere del vapor generado por alguna fuente de calor.
Por lo dicho anteriormente, si queremos resumir el problema de la energía, debemos pensar en cómo obtener energía calórica para tener vapor o cómo tener una fuente inagotable de energía mecánica para mover la turbina que generará la electricidad con el generador. Así:
Se estima que el consumo de energía por persona es de 9kwh al día, lo cual podría servir como base de cálculo para conocer la eficiencia y rendimiento de las diversas fuentes de energía.
Ciclo de Rankine de potencia
Sin importar la fuente de calor, las plantas termo eléctricas suelen basarse en el Ciclo de Rankine, el cual explicado de manera ideal (con eficiencia del 100%) es lo siguiente:
En el Ciclo de Rankine, el calor proveniente de alguna fuente renovable o no, se usa para calentar un fluido hasta convertirlo en vapor, el cual será el encargado de activar la turbina. Recordemos que la idea de este ciclo, es generar trabajo mecánico en la turbina, para que a través de un generador se pueda generar energía eléctrica.
Seguidamente, el vapor pasa por un condensador, que retirará el calor del vapor hasta convertirlo de nuevo en líquido. En el ahorro energético y en la ingeniería ambiental, se intenta aprovechar este calor desprendido y de no afectar el medio ambiente.
Finalmente, el líquido pasa por una bomba que lo lleva de vuelta al intercambiador de calor, para volverse a convertir en vapor.
Casi ningún ciclo funciona de manera ideal, pues se suele perder energía en el proceso, tanto mecánica como calórica o térmica, por lo que los ingenieros son los encargados de estudiar y optimizar.
Fuentes de energía térmicas (para generar el vapor)
En las plantas termo eléctricas, la fuente de calor para generar el vapor que accionará la turbina, puede ser:
Los sistemas fotovoltaicos, convierten la corriente directa en alterna. Es decir, un sistema de 50 Hz cambia los polos 50 veces por segundo.
La celda o célula solar, tiene silicón y silicio. El silicón absorbe la energía y luego se produce movimiento de los electrones (energía).
Los sistemas termosolares, utilizan la energía calórica del sol para calentar el fluido que generará el vapor.
Fuentes de energía mecánica (sin necesidad del vapor para mover la turbina)
Anteriormente se mencionó que se estima 9kwh al día de consumo por persona; ahora, para tener una idea, con una turbina de 10 kw se puede producir de 7000 a 18000 kwh al año. Es decir, promediando, con una turbina de 10kw de potencia, se puede generar alrededor de 12500 kwh al año, lo que equivale a 34kwh al día (consumo aproximado de 4 personas).
Por lo dicho anteriormente, si queremos resumir el problema de la energía, debemos pensar en cómo obtener energía calórica para tener vapor o cómo tener una fuente inagotable de energía mecánica para mover la turbina que generará la electricidad con el generador. Así:
Las fuentes de energía renovables y sustentables (energías verdes), son aquellas que no se agotan, como el calor del sol, la quema de biocombustible, el viento, etc. Estas fuentes, proporcionan energía calórica para tener vapor o energía mecánica para mover las turbinas directamente, pero de manera sustentable porque no se agotan como los combustibles que vienen del petróleo.
Se estima que el consumo de energía por persona es de 9kwh al día, lo cual podría servir como base de cálculo para conocer la eficiencia y rendimiento de las diversas fuentes de energía.
Ciclo de Rankine de potencia
Sin importar la fuente de calor, las plantas termo eléctricas suelen basarse en el Ciclo de Rankine, el cual explicado de manera ideal (con eficiencia del 100%) es lo siguiente:
Dibujado con: https://online.visual-paradigm.com/app/
En el Ciclo de Rankine, el calor proveniente de alguna fuente renovable o no, se usa para calentar un fluido hasta convertirlo en vapor, el cual será el encargado de activar la turbina. Recordemos que la idea de este ciclo, es generar trabajo mecánico en la turbina, para que a través de un generador se pueda generar energía eléctrica.
Seguidamente, el vapor pasa por un condensador, que retirará el calor del vapor hasta convertirlo de nuevo en líquido. En el ahorro energético y en la ingeniería ambiental, se intenta aprovechar este calor desprendido y de no afectar el medio ambiente.
Finalmente, el líquido pasa por una bomba que lo lleva de vuelta al intercambiador de calor, para volverse a convertir en vapor.
Casi ningún ciclo funciona de manera ideal, pues se suele perder energía en el proceso, tanto mecánica como calórica o térmica, por lo que los ingenieros son los encargados de estudiar y optimizar.
Fuentes de energía térmicas (para generar el vapor)
En las plantas termo eléctricas, la fuente de calor para generar el vapor que accionará la turbina, puede ser:
- Solar (renovable): sistemas fotovoltaicos y termosolares.
Los sistemas fotovoltaicos, convierten la corriente directa en alterna. Es decir, un sistema de 50 Hz cambia los polos 50 veces por segundo.
La celda o célula solar, tiene silicón y silicio. El silicón absorbe la energía y luego se produce movimiento de los electrones (energía).
Los sistemas termosolares, utilizan la energía calórica del sol para calentar el fluido que generará el vapor.
- Quema de biogás (renovable). De la descomposición de los desechos orgánicos, se genera biogás, el cual está compuesto en su mayoría de metano. Éste es un combustible renovable.
- Quema de combustibles derivados del petróleo (no renovable). El más utilizado, más contaminante y no renovable.
Fuentes de energía mecánica (sin necesidad del vapor para mover la turbina)
- Viento o energía eólica: se suele utilizar una combinación de energía solar con energía eólica.
Anteriormente se mencionó que se estima 9kwh al día de consumo por persona; ahora, para tener una idea, con una turbina de 10 kw se puede producir de 7000 a 18000 kwh al año. Es decir, promediando, con una turbina de 10kw de potencia, se puede generar alrededor de 12500 kwh al año, lo que equivale a 34kwh al día (consumo aproximado de 4 personas).
- Energía hidroeléctrica: se utiliza la energía mecánica de grandes caídas de agua, que accionan la turbina directamente (recordemos que los generadores, transforman la energía mecánica de la turbina en energía eléctrica).
- Energía de corrientes submarinas (energía unidmotriz): en este tipo de energía, se colocan especies de turbinas en corrientes submarinas, las cuales producen energía mecánica que se transformará en energía eléctrica con un transformador. Según https://www.elespanol.com/omicrono , "StreamCube ha mostrado ser todo un éxito. Cada módulo es capaz de funcionar con una velocidad escasa de 1 metros por segundo, y es capaz de generar unos 6 KWh".
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Espero les haya gustado.
Pueden contactarme a: ruzatto@gmail.com
Por: @mariana.justme
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