Índice Capítulo 1 Generalidades 1.1 Generalidades... 13 1.2 Antecedentes... 16 1.3 Emisiones de gases... 17 1.4 Energías no renovables... 22 1.5 Energías renovables... 25 1.6 Opiniones diversas sobre el cambio climático... 27 Capítulo 2 Biomasa 2.1 Generalidades... 31 2.2 Biomasa forestal... 34 2.2.1 Generalidades... 34 2.2.2 Inventario forestal... 35 2.2.2.1 Inspección ocular en campo... 36 2.2.2.2 Medidas representativas de la zona del bosque... 37 2.2.2.3 Interpretación de sensores (ópticos, radar, láser y fotografías aéreas)... 38 2.2.3 Planta de biomasa forestal... 41 2.2.3.1 Generalidades... 41 2.2.3.2 Bosque completo... 42 2.2.3.3 Residuos forestales... 44 2.2.3.4 Residuos agrícolas... 44 2.2.4 Fabricación de briquetas... 51 2.2.5 Futuro de la biomasa forestal... 52 2.3 Conversión biológica... 52 2.3.1 Digestión anaeróbica... 53 2.3.1.1 Digestores anaerobios... 53 2.3.1.2 Planta de tratamiento de purines de cerdo con 15000 animales de varias granjas... 61 2.3.2 Gas de vertedero... 64 2.3.3 Fermentación... 68 2.3.3.1 Generalidades... 68 2.3.3.2 Biocarburantes... 68 2.3.3.2.1 Generalidades... 68 2.3.3.2.2 Proceso de fabricación... 69 2.3.3.2.3 Futuro... 71 2.3.4 Fabricación de hidrógeno mediante bacterias y algas... 73 2.4 Procesos térmicos... 76 2.4.1 Generalidades... 76 2.4.2 Pirolisis... 76 2.4.3 Incineración de residuos urbanos... 77 2.5 Planta incineradora de 150000 Tm/año de residuos urbanos... 81 2.6 Futuro... 83 Referencias... 84 Capítulo 3 Eólica 3.1 Introducción... 87 3.2 Perfiles de las palas... 90 3.3 Ensayo de las palas... 97 3.4 Coste de la pala... 99 3.5 Recurso eólico...100 3.5.1 Introducción...100 3.5.2 Sistemas globales y locales de viento...101
3.6 Potencia de la turbina...106 3.7 Potencia extraíble del viento...116 3.8 Componentes de la turbina...120 3.9 Sistemas de seguridad...121 3.9.1 Generalidades...121 3.9.2 Frenos aerodinámicos (sistema primario de seguridad)...122 3.9.3 Freno mecánico (sistema secundario de seguridad)...122 3.9.4 Control de pérdida de las palas...122 3.9.5 Control de velocidad...124 3.9.6 Generador eléctrico...125 3.10 Torre meteorológica...127 3.11 Sistemas de almacenamiento de energía...129 3.12 Sistemas de control...130 3.13 Fiabilidad y tasa de fallo de componentes...131 3.14 Impacto ambiental...132 3.14.1 Introducción...132 3.14.2 Impacto visual...132 3.14.3 Ruido...134 3.14.4 Destello...138 3.14.5 Parpadeo por sombra de las palas (Shadow flicker)...138 3.14.6 Caída de hielo...139 3.14.7 Riesgo de rotura del aerogenerador...140 3.14.8 Caída de rayos...140 3.14.9 Efectos electromagnéticos...141 3.14.10 Afectación de la vida animal...141 3.14.11 Aviación...143 3.14.12 Desmontaje...143 3.15 Emisiones...144 3.16 Aerogeneradores de pequeña potencia (<100 kw)...144 3.17 Aerogeneradores de media potencia (100 1000 kw)...149 3.18 Aerogeneradores de gran potencia > 1000 kw... 154 3.19 Parques eólicos terrestres...161 3.20 Parques eólicos marinos...179 Referencias...194 Capítulo 4 Geotérmica 4.1 Generalidades...197 4.2 Tecnología clásica...198 4.2.1 Generalidades...198 4.2.2 Tipos de centrales...201 4.2.3 Aplicaciones...203 4.2.4 Cálculo del coste de una planta geotérmica clásica...205 4.2.5 Futuro...209 4.3 Tecnología geotérmica de baja temperatura...210 4.3.1 Generalidades...210 4.3.2 Bomba de calor...211 4.3.3 Terreno, pozo y red de tuberías...213 4.3.4 Condiciones de confort ambiental...215 4.3.5 Proyectos y presupuesto...218 4.3.6 Resumen necesidades casa unifamiliar...222 4.4 Apéndice...229 Referencias...231
Capítulo 5 Hidráulica 5.1 Generalidades...233 5.2 Antecedentes...234 5.3 Ciclo hidráulico...235 5.4 Elementos de las centrales hidráulicas....236 5.4.1 Presas...236 5.4.1.1 Diseño de la presa...236 5.4.1.2 Tipos de presa...237 5.4.2 Turbinas y generadores eléctricos...239 5.5 Ventajas y desventajas de las centrales hidráulicas...240 5.6 Cálculo de la potencia generada en la central hidráulica...241 5.7 Energía minihidráulica...241 5.8 Futuro...245 5.9 Apéndice...246 Referencias...248 Capítulo 6 Oceánica 6.1 Generalidades...249 6.2 Energía mareomotriz...249 6.2.1 Generalidades...250 6.2.2 Tipos de mareas...250 6.2.3 Antecedentes...255 6.2.4 Energía potencial de las mareas...255 6.2.5 Tipos de ciclos...257 6.2.5.1 Ciclos de simple efecto...257 6.2.5.2 Ciclos de doble efecto...258 6.2.5.3 Ciclos de acumulación por bombeo...258 6.2.5.4 Comentarios sobre los ciclos...258 6.2.6 Cercas mareomotrices...259 6.2.7 Aspectos económicos...259 6.2.8 Plantas existentes...259 6.2.8.1 Central del RANCE...259 6.2.8.2 Central de KISLAYA. (Kislogubskaya)...262 6.2.8.3 Central de la bahía de Fundy...262 6.2.8.4 Jianxia...263 6.2.8.5 Centrales y emplazamientos...263 6.2.9 Ventajas y desventajas de la energía mareomotriz...264 6.2.10 Coste estimado de una central maremotriz...265 6.2.11 Conclusiones...266 6.3 Olas...266 6.3.1 Generalidades...266 6.3.2 Distribución de la energía de las olas...267 6.3.3 Energía de las olas...270 6.3.4 Cálculo de la energía producida por las olas...272 6.3.4.1 Fórmula general de las olas cortas...272 6.3.4.2 Dispositivos que capturan la energía de un frente de oleaje, mediante un colector de olas...273 6.3.4.3 Dispositivos de columna de agua oscilante...275 6.3.4.4 Dispositivos de flotador...276 6.3.5 Dispositivos de extracción de energía de las olas del mar...278 6.3.5.1 Antecedentes...278 6.3.5.2 Sistemas actuales de extracción de energía de las olas...281
6.3.5.2.1 Aparatos fijos en la costa...281 6.3.5.2.1.1 Columna de agua oscilante (oscillating water column OWC)...282 6.3.5.2.1.2 Guía de las olas a un depósito elevado... 284 6.3.5.2.1.3 Aparato pendular...285 6.3.5.2.2 Sistemas en aguas someras...286 6.3.5.2.3 En mar abierto...292 6.3.6 Características eléctricas de la conversión de la energía...297 6.3.7 Criterios de elección de un sistema de aprovechamiento de la energía de las olas...299 6.3.8 Ventajas e inconvenientes...299 6.3.9 Utilización de la energía eléctrica generada...300 6.3.10 Proyecto y construcción de los sistemas de extracción de energía...301 6.3.11 Instalaciones de aprovechamiento de la energía de las olas...301 6.3.12 Futuro...304 6.3.13 Apéndice...305 6.3.13.1 Instalaciones de ensayos en mar abierto...305 6.3.13.2 Empresas de la industria de energía de las olas...306 6.4 Energía térmica del océano...306 6.4.1 Generalidades...306 6.4.2 Antecedentes...307 6.4.3 Rendimiento...308 6.4.4 Sistemas de ciclo cerrado...310 6.4.5 Sistemas de ciclo abierto...311 6.4.6 Sistemas híbridos...312 6.4.7 Características de las centrales térmicas marinas...312 6.4.8 Otros usos...313 6.4.9 Impacto ambiental...314 6.4.10 Coste estimado de una planta OTEC... 314 6.4.11 Futuro... 316 6.5 Corrientes marinas...317 6.5.1 Generalidades...317 6.5.2 Antecedentes...318 6.5.3 Potencia de las corrientes marinas...320 6.5.4 Tecnología de la turbina...320 6.5.5 Impacto ambiental...322 6.5.6 Coste de las turbinas marinas...322 6.6 Conclusiones...325 Referencias...327 Capítulo 7 Energía solar 7.1 Generalidades...329 7.2 Antecedentes...331 7.3 Energía solar térmica...332 7.3.1 Energía solar térmica de baja temperatura...332 7.3.1.1 Sistemas abiertos...332 7.3.1.2 Circuitos cerrados... 332 7.3.1.3 Elementos del sistema...333 7.3.1.4 Elementos para aplicaciones generales...338 7.3.1.5 Calculo de una instalación solar térmica de agua caliente y calefacción...339 7.3.2 Energía solar térmica de media temperatura...343
7.3.3 Energía solar térmica de alta temperatura...350 7.4 Energía solar fotovoltaica...356 7.4.1 Generalidades...356 7.4.2 Antecedentes...357 7.4.3 Fabricación de las células...358 7.4.4 Tipos de circuitos...361 7.4.4.1 Sistemas autónomos...361 7.4.4.2 Sistemas conectados a la red eléctrica...364 7.4.5 Impacto ambiental energía fotovoltaica...365 7.4.6 Ejemplos de cálculo de una instalación solar fotovoltaica...365 7.4.7 Comentarios sobre las instalaciones fotovoltaicas...374 7.4.8 Aplicaciones de la energía solar fotovoltaica...375 7.5 Futuro...377 7.6 Apéndice...379 Referencias...383 Capítulo 8 Hidrógeno 8.1 Generalidades...385 8.2 Pilas de combustible de hidrógeno...385 8.2.1 Generalidades...385 8.2.2 Antecedentes...386 8.2.3 Producción de hidrógeno (H 2 )...388 8.2.3.1 Generalidades...388 8.2.3.2 Reformador del gas natural con vapor...389 8.2.3.3 Oxidación parcial de hidrocarburos...390 8.2.3.4 Oxidación parcial de carbón...390 8.2.3.5 Separación de carbón e hidrógeno de hidrocarburos...390 8.2.3.6 Procesos reformadores de pequeño tamaño y de oxidación parcial...390 8.2.3.7 Energías renovables...390 8.2.3.8 Electrolisis...394 8.2.3.9 Reactores nucleares...399 8.2.3.10 Emisiones de CO 2 y costes de fabricación...399 8.2.4 Almacenamiento del H 2...400 8.2.5 Pilas de combustible de hidrógeno...407 8.2.5.1 Principio de funcionamiento...407 8.2.5.2 Tipos de pilas de combustible...410 8.2.6 Elementos de la pila de combustible...422 8.2.7 Coste de una pila de combustible...423 8.2.8 Ejemplos de energías alternativas aplicadas a la generación de hidrógeno, y su uso en una pila de combustible para la producción de electricidad...425 8.2.9 Futuro...432 8.2.10 Conclusiones...435 8.2.11 Apéndice...436 Referencias...439 Capítulo 9 Conclusiones 9.1 Generalidades...441 9.2 Incentivos de desarrollo...441 9.3 Costes externalizados...453 Referencias...461
Apéndice Asociaciones...463 Directivas y leyes de la Unión Europea...463 Leyes en España...463 Programas de fomento de las energías renovables...466 Líneas de financiación...467 Cambio climático...467 Direcciones de interés...469 Direcciones de Internet...471 Abreviaciones...471 Glosario de términos...472