ENERGIAS RENOVABLES. Manual de Campo pa Ingenieros y Técnicos - 2 Vols.

Santiago García Garrido

Jlulio de 2020       Páginas: 550

Código 8770      ISBN/EAN:9788409196784

CONTENIDO: La generación eléctrica a partir de fuentes renovables o inagotables ha pasado de ser una opción utópica e idealista a ser la opción de generación eléctrica más viable desde el punto de vista técnico, económico y medioambiental. Después de casi 30 años de apoyo económico a este tipo de generación porque no era rentable pero convenía a la sociedad, se ha pasado a que no solo con capaces de competir con la generación eléctrica a partir de combustibles fósiles (diesel, carbón y gas natural), sino que son capaces de generar energía a menor precio. En el momento de la publicación de esta obra aún no está resuelto el problema del almacenamiento, lo que supone un grave inconveniente para la generación fotovoltaica y eólica (no para la hidráulica, la geotérmica o la biomásica), y por ello necesitan aún del respaldo de las energías fósiles, especialmente de los centrales de ciclo combinado. Pero sin duda la generación eléctrica a partir de fuentes renovables no es una moda, sino que ha venido para quedarse definitivamente.

El profesional que se dedica o quiere dedicar su vida profesional a la generación eléctrica debe estar bien formado en estas fuentes energéticas, conocer sus peculiaridades y sus secretos, de una forma amplia y general en primer lugar, y después particularmente de la energía en la que considere que tiene más oportunidades o que mejor coincide con sus aspiraciones, deseos, capacidades o interés.

Esta obra, presentada en dos volúmenes, es el punto de partida de todo técnico o profesional. No se trata de un libro de divulgación, basado en generalidades u obviedades que pueden encontrarse fácilmente en internet. Se trata de un análisis profundo de cinco de las tecnologías que utilizan como fuente primaria las renovables: la eólica, la solar fotovoltaica, la termosolar, la biomásica y la hidráulica. El profesional encontrará en cada uno de esos apartados los principios de funcionamiento y los principales elementos que transforman cada una de esas fuentes en energía eléctrica, con suficiente nivel de detalle, pero a la vez explicados en un lenguaje sencillo y claro, en capítulos bien estructurados y con gran cantidad de imágenes y gráficos que ayudan a un mejor entendimiento de los conceptos y descripciones que figuran a lo largo de toda la obra.

Una obra imprescindible en la biblioteca de todo aquel profesional que se dedica o quiere dedicarse a la generación eléctrica a partir de fuentes renovables.    

INDICE EXTRACTADO:

1 LAS ENERGÍAS RENOVABLES

El cambio climático 

• Causas y consecuencias del cambio climático 
• Posibles soluciones 

Protocolo de Kioto  
Protocolo de París 
La teoría de Gaia  
Qué son las energías renovables  

• Evolución histórica de las energías renovables 
• Tipos de energías renovables 
• Las energías renovables en el mundo

Principales energías renovables maduras
Energías renovables menos desarrolladas

• La energía geotérmica
• Las energías marinas 

La energía y el futuro de la humanidad
Ventajas e inconvenientes de las renovables

2 LA ENERGÍA EÓLICA

Los aerogeneradores
Historia de la energía eólica
Situación actual de la energía eólica
Aerogeneradores y el sistema eléctrico de un país
Porqué la energía eólica triunfa
Parques offshore y onshore
Impacto ambiental de los aerogeneradores
El aerogenerador o turbina eólica
Clasificación de aerogeneradores

• Criterios de clasificación
• Aerogeneradores según la potencia 
• Aerogeneradores según la posición del eje
• De eje horizontal de acuerdo con el número de palas 
• De eje horizontal de acuerdo con la orientación al viento
• De eje horizontal de acuerdo con el tipo de torre
• Comparación entre aerogeneradores de eje horizontal y vertical

Parámetros característicos de un parque eólico  
Parámetros característicos de los aerogeneradores  

• Marca y modelo
• Potencia
• Curva de respuesta al viento
• Tipo de aerogenerador
• Tipo de generador
• Tipo de multiplicadora
• Número de palas
• Altura de la góndola
• Longitud de pala
• Altura máxima 
• Rendimiento
• Área barrida
• Velocidad de rotación (rango) 
• Tipo de pala 
• Sistema de orientación de la pala
• Voltaje de generación 
• Voltaje de salida del aerogenerador 
• Tipo de transformador 
• Situación del transformador 
• Dimensiones de la góndola 
• Peso de la góndola

Principales componentes de un aerogenerador
Sistemas estructurales 

• Cimentación
• Torre
• Ascensor
• Escaleras de acceso
• Sistema de orientación de góndola
• Sistema de frenado de góndola  

Góndola    
Rotor

• Palas
• Buje 
• Sistema orientación de pala 
• Rodamientos de pala 
• Eje principal
• Rodamientos del eje principal
• Bloqueo mecánico del rotor 

Multiplicadora

• Cuerpo principal
• Acoplamiento 
• Freno de rotor  
• Sistema de lubricación de la multiplicadora 
• Sistema de filtrado de aceite de la multiplicadora

El generador eléctrico 

• Generadores síncronos  
• Generadores asíncronos
• Sistemas de refrigeración 

Sistema eléctrico 

• El interruptor de máquina 
• La electrónica de potencia
• Cableado de potencia
• Transformador
• Celdas de media tensión

La estación meteorológica
La baliza de señalización
El sistema de control

3 LA RADIACIÓN: GEOMETRÍA SOLAR

Radiación solar
Rotación y revolución de la Tierra 
La inclinación del eje de la Tierra
Inclinación del eje y altitud solar 
La posición solar y los ángulos que la definen
Radiación solar recibida
Irradiancia e irradiación 
Radiación directa, difusa, y reflejada   
Variación de los ángulos solares a lo largo del año  

4 LA ENERGÍA FOTOVOLTAICA 

Las plantas fotovoltaicas 
Historia de la energía solar fotovoltaica

• Evolución de la energía fotovoltaica  
• La evolución de la fotovoltaica en España 
• La situación en Europa y en el mundo

Costes orientativos
Ventajas e inconvenientes de la energía fotovoltaica
Principales aplicaciones  
Principios de funcionamiento

• El efecto fotovoltaico
• Conceptos básicos de electricidad
• Efecto de la luz
• Célula fotovoltaica
• Parámetros característicos de una célula solar
• Pérdidas en las células fotovoltaicas
• Influencia de la irradiancia y la temperatura

Tipos de células fotovoltaicas

• Tipos de células fotovoltaicas de acuerdo con su tecnología
• Tipos de células de acuerdo con su forma o construcción

Tipos de sistemas fotovoltaicos 

• Sistemas fotovoltaicos aislados
• Sistemas para autoconsumo conectados a  red 
• Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica
• La elección del tipo de sistema fotovoltaico 
• Sistemas fotovoltaicos híbridos

Módulo fotovoltaico

• Elementos de un módulo fotovoltaico
• Parámetros característicos
• Conexión eléctrica entre módulos
• Dispositivos eléctricos de protección
• La selección del módulo fotovoltaico

Inversores fotovoltaicos 

• Funciones del inversor
• Funcionamiento del inversor 
• Estados del funcionamiento del inversor 
• Tipos de inversor
• Parámetros característicos
• Condiciones técnicas de un inversor para su conexión a red
• Partes de un inversor 
• Disipación de calor de los inversores  
• Instalación del inversor   

Sistemas de almacenamiento  

• Funciones
• Parámetros característicos 
• Ciclo de carga y descarga 
• Elementos de una batería
• Tipos de baterías 
• Conexión eléctrica entre baterías  
• Factores que afectan la vida de la batería
• Dimensionamiento de la capacidad del acumulador 
• Instalación del sistema de acumulación 

Estructura soporte de módulos fotovoltaicos 

• Funciones
• Tipos de estructura
• Integración arquitectónica

Volumen 2

5 LA ENERGIA TERMOSOLAR

La conversión de radiación en energía eléctrica 
Las centrales CCP

• Las centrales termosolares CCP
• El fluido caloportador
• El campo solar
• El tren de generación de vapor
• La turbina de vapor
• La condensación del vapor
• El generador
• El sistema de alta tensión

Centrales CCP con almacenamiento térmico

• La gestionabilidad de la generación: generación y demanda
• Posibilidades de almacenamiento de energía en centrales termosolares
• Elementos del sistema de almacenamiento térmico

Concentradores lineales Fresnel

• Una tecnología más sencilla y más barata
• Los principios de la tecnología Fresnel
• Principales diferencias entre la tecnología CCP y  Fresnel

Centrales de disco parabólico+motor Stirling

• Un concepto modular
• El espacio ocupado
• El futuro de las plantas de disco parabólico

Plantas de receptor central con generación directa de vapor

• Heliostatos 
• Disposiciones del campo solar
• El receptor
• Comparación con las centrales CCP

Plantas de torre central con sales inorgánicas fundidas

• Esquema de funcionamiento
• Ventajas plantas de torre central con almacenamiento térmico
• Inconvenientes

Hibridación con calderas de combustible fósil
Hibridación con calderas de biomasa

• Las ventajas de la hibridación con biomasa
• Normativa
• Ventajas de la hibridación con biomasa

Hibridación con ciclos combinados. Plantas ISCC

• Justificación técnica de la hibridación con ciclo combinado
• Principales diferencias con una central CCP convencional 

6 LAS PLANTAS DE BIOMASA  

Qué es la biomasa

• La biomasa como fuente energética
• La combustión y el efecto invernadero
• La producción mundial de biomasa
• Aplicaciones de la biomasa en las industrias 

Tipos de biomasa  

• Biomasa natural
• Biomasa residual
• Excedentes agrícolas
• Cultivos energéticos

Procesos de transformación de la biomasa

• Procesos físicos 
• Procesos termoquímicos 
• Procesos biológicos 
• Procesos químicos: transesterificación

El poder calorífico de la biomasa

• Poder calorífico
• El Poder Calorífico Superior o PCS 
• El Poder Calorífico Inferior o PCI 
• La relación PCI/PCS

Las centrales termoeléctricas de biomasa

• Descripción general de una central de biomasa
• Parámetros característicos de una planta de biomasa
• Resumen de sistemas de una planta de biomasa

Pretratamiento de la biomasa

• Almacenamiento de la biomasa
• Transporte hasta la caldera
• Necesidad de los tratamientos previos
• El secado
• Astillado 
• Molienda
• Cribado  
• Pellets 
• Almacenamiento intermedio
• Pesaje: el control de la cantidad introducida
• Dosificación en la caldera

La caldera de biomasa

• La caldera de combustión 
• Tipos de caldera según la circulación de fluidos 
• Tipos de calderas de biomasa según la forma de combustión
• Parámetros característicos de calderas de biomasa 
• La entrada de aire combustible 
• La entrada de combustible 
• El hogar. Zona de radiación
• El sobrecalentador
• El evaporador 

El módulo de eficiencia

• Economizadores
• Precalentadores de aire

Salida de gases

• Separadores ciclónicos 
• Filtros de mangas
• Electrofiltros 
• Salida de cenizas 
• Problemas en calderas de biomasa
• El ciclo agua-vapor
• Circuito de condensado
• Agua de alimentación
• La turbina de vapor 

7 Las centrales hidroeléctricas

Tipos de centrales hidroeléctricas

• Según el tipo de retención y conducción del agua
• Según la altura del salto disponible

Principales equipos y sistemas

• Retención y conducción del agua
• La turbina hidráulica 
• El generador
• La subestación eléctrica
• Los sistemas auxiliares
• Edificios

Principios de funcionamiento

• Potencia hidráulica disponible
• Pérdidas
• La cavitación
• Golpes de ariete 

Parámetros característicos

• Potencia bruta y neta 
• Características principales del salto de agua 
• Tipo, marca y modelo de la turbina hidráulica
• Configuración 
• Rendimiento global    
• Tipo de generador 
• Posibilidad de arranque desde cero tensión 
• Tensión de generación 
• Tensión de salida 
• Frecuencia de generación 
• Tipo de subestación 

La presa y el circuito hidráulico

• Tipos de presa 
• Instrumentación habitual de control de la presa 
• Elementos de seguridad de la presa
• Conductos de derivación
• Toma de agua
• Elementos de retención y filtración
• Compuertas
• El conducto forzado
• La chimenea de equilibrio
• La válvula de entrada a la turbina

La turbina hidráulica (turbina Francis)

• La función de la turbina en una central hidráulica 
• Tipos de turbinas  
• Parámetros característicos de una turbina Francis
• Principales elementos de una turbina Francis
• Sistemas auxiliares en turbinas 

La turbina Kaplan    

• Descripción de las turbinas Kaplan
• Historia de las turbinas Kaplan
• Parámetros característicos
• Principales elementos  
• Ventajas e inconvenientes de las turbinas Kaplan

La turbina Pelton 

• Descripción de las turbinas Pelton
• Historia de las turbinas Pelton
• Parámetros característicos
• Principales elementos de turbinas Pelton 
• Ventajas e inconvenientes de las turbinas Pelto