Glosario de términos ambientales y de las energías renovables
- Escrito por Idoia Arnabat CALORYFRIO
Presentamos a continuación un glosario de términos sobre temas medioambientales y que hacen referencia al sector de las energías renovables, con definiciones de cada término organizadas por orden alfabético. Pincha sobre cada palabra para comprender su significado.
Absorbedor
Los materiales empleados en la fabricación de los absorbedores han sido principalmente el acero, acero inoxidable, aluminio y cobre. Hoy en día, se utiliza casi exclusivamente cobre, y ocasionalmente, láminas de aluminio.
Atendiendo al tipo de tratamiento, los absorbedores pueden ser presentados con pinturas negras especiales o con tratamiento selectivo absorbente (alta absortancia en longitudes de onda corta y baja emisividad en longitudes de onda larga).
Dentro de los colectores de placa plana, existen principalmente dos tipos de absorbedores:
- Dos placas metálicas separadas algunos milímetros, entre las cuales circula el fluido caloportador, generalmente por un circuito conformado en las mismas chapas, o tipo rollbond…
- Placa metálica sobre la cual están soldados, pegados, conformados o embutidos los tubos por los que circula el fluido caloportador. El trazado de los tubos presenta configuración de parrilla de tubos o de tipo serpentín.La constitución típica de éstos últimos es una lámina de cobre o aluminio de grosor entre 0,15 y 0,3mm, sobre la que se define un circuito hidráulico en forma de emparrillado o serpentín con separaciones entre los tubos del orden de 100mm, buscando una transferencia térmica uniforme en todo el elemento. Estos tubos de intercambio desembocan en el caso de la configuración en parrilla en otros tubos de mayor sección denominados colectores que permitirán la conexión del captador al resto del circuito.
El absorbedor es el componente más importante de las placas solares, ya que determinará el rendimiento de las mismas.
Teniendo en cuenta la importancia del absorbedor en la eficacia del colector, es preciso prestar una gran atención a sus características y a la calidad de los materiales que lo componen:
- Tratamiento de la superficie.
- Corrosión interna.
- Capacidad de absorbedor.
- Homogeneidad de la circulación del fluido caloportador en el absorbedor.
- Transmisión del calor de la placa al fluido.
- Pérdidas de carga.
- Puentes térmicos.
- Resistencia a la presión.
Acimut solar
El ángulo se mide en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio norte y en el sentido contrario en el hemisferio Sur, utilizando las proyecciones sobre el plano horizontal del punto de observación.
Nota: el acimut solar es negativo por la mañana, (dirección Este), igual a cero o a 180º a mediodía y positivo por la tarde (dirección Oeste) en todo el planeta. Es diferente que el acimut geográfico, que se mide siempre en el sentido de las agujas del reloj a partir del Norte, independientemente del hemisferio del punto de observación.
Acumulador solar
El almacenamiento de la energía térmica procedente de los captadores solares se realiza en forma de agua caliente en depósitos de acumulación o acumulador solar. Su misión es independizar el suministro de calor del consumo, porque la máxima aportación energética solar no suele coincidir con su demanda, adecuando de esta manera la disponibilidad a la necesidad. El agua caliente trasegada es reemplazada inmediatamente por la misma cantidad de agua fría de la red, calentada al retorno por el líquido del circuito primario que viene de los captadores.
El acumulador solar está constituido por una cuba metálica de un material sintético bien aislado, por uno o dos intercambiadores térmicos, incluso por una resistencia eléctrica como complemento de un sistema de seguridad.
En instalaciones de tamaño pequeño o medio el depósito contiene el agua de consumo, pero en las grandes instalaciones se sitúan depósitos intermedios de inercia, cuya misión es almacenar la energía térmica que se transferirá posteriormente al ACS. Muy a menudo se requieren evaluaciones comparativas detalladas de la conveniencia de un sistema u otro en las grandes instalaciones, antes de tomar una decisión definitiva de proyecto.
Tipos de acumuladores y configuraciones
El calentamiento del agua se realiza mediante intercambiadores de calor, que pueden ser exteriores o estar incorporados en el interior de los acumuladores, resultando así dos tipos principales:
- Depósito sin intercambiador incorporado; en éste caso, el calentamiento del agua acumulada se produce en el exterior del depósito, mediante su recirculación a través de un intercambiador de calor externo.
- Depósito con intercambiador incorporado o interacumulador; el calentamiento y la acumulación del agua se produce en el mismo depósito, que incorpora su propio intercambiador. Se pueden distinguir dos tipos de interacumuladores:
- Interacumulador de doble pared: acumulador de agua caliente cuyo intercambiador de calor está constituido por una doble evolvente que rodea el depósito, dentro de la cual circula el fluido del circuito primario.
- Interacumulador de serpentín: acumulador de agua caliente cuyo intercambiador de calor está formado por un tubo curvado en espiral o serpentín, por el interior del cual el fluido del circuito primario. Algunos acumuladores pueden disponer de más de un serpentín de calentamiento.
En cuanto a sus proporciones, el sistema de acumulación Solar está constituido preferentemente por un solo depósito, que será de configuración vertical y está ubicado en zonas interiores. El volumen de acumulación podrá fraccionarse en dos o más depósitos, que se conectaran, preferentemente en serie invertida en el circuito de consumo, o en paralelo con los circuitos primarios y secundarios equilibrados. En todos los casos, los acumuladores se ubicarán en lugares adecuados que permitan su sustitución por envejecimiento o averías.
Estratificación de temperaturas
La configuración vertical tiene como objetivo conseguir la estratificación de temperaturas en el interior del depósito, permitiendo un suministro instantáneo de agua sin necesidad de que todo el depósito este a la temperatura establecida, contribuyendo también a un mejor rendimiento de los captadores solares, ya que la diferencia de temperaturas de intercambio son mayores. Estas ventajas compensan la relativa a un factor de forma poco adecuado en relación con las pérdidas térmicas.
Además de la propia forma, las condiciones para lograr una buena estratificación se consiguen mediante la buena estratificación se consiguen mediante la buena disposición de las conexiones. Las conexiones de entrada y salida se situarán de forma que se eviten caminos preferentes de circulación de fluido.
Pérdidas térmicas
Las temperaturas de una instalación solar térmica varían continuamente pudiendo llegar a alcanzarse valores elevados en los acumuladores (superiores a 100ºC); los materiales y protecciones de los acumuladores han de seleccionarse atendiendo a las temperaturas mencionadas.
Para disminuir las pérdidas térmicas ha de cubrirse toda la superficie exterior del acumulador, tuberías y bocas de conexión con material aislante adecuado que, en caso de que el acumulador esté situado en el exterior, ha de ser también resistente a la humedad y a la radiación solar, o se ha de colocar sobre él algún tipo de recubrimiento exterior resistente a estos dos factores. También se recomienda emplear a cumuladores en los que el cociente entre la superficie exterior y el volumen sea bajo; en este sentido resulta más adecuado el empleo de un único acumulador frente a varios.
Aislamiento térmico solar
El aislamiento térmico es esencial para los paneles planos, ya que de el depende que se reduzcan al mínimo las pérdidas a través de los laterales y parte trasera de la cubierta. El espesor del aislamiento de la pared posterior, término de mayores de pérdidas, oscila entre los 40 y 70mm.
Los aislantes para un colector deben soportar temperaturas de hasta 150ºC, no desprender vapores condensables bajo la cubierta y no perder sus cualidades por envejecimiento. Ciertos aislantes pueden presentar una gran merma de sus características con la humedad, con lo que se deberá prestar especial atención a la penetración accidental de agua por deterioro de la cubierta o de la carcasa.
Tipos de aislantes térmicos
| AISLANTE | Poliestireno moldeado | Poliestireno extrusión |
| PESO ESPECÍFICO (kg/m3) | 9-35 | 30-40 |
| CONDUCTIVIDAD (W/mºC) | 0,045-0,035 | 0,035-0,030 |
| Tª LÍMITE DE EMPLEO | 80ºC | 80ºC |
| RESISTENCIA HUMEDAD | impermeable | impermeable |
| AISLANTE | Fibras minerales (lana mineral) |
Espuma rígida de policloruro de vinilo |
| PESO ESPECÍFICO (kg/m3) | 250-300 | 25-50 |
| CONDUCTIVIDAD (W/mºC) | 0,040 | 0,031-0,030 |
| Tª LÍMITE DE EMPLEO | 150ºC; con aglomerante orgánico 450ºC; sin aglomerante |
70ºC admitiendo picos de 90ºC |
| RESISTENCIA HUMEDAD | reducida | impermeable |
| AISLANTE | Espuma rígida de poliuretano |
Vidrio celular (lana de vidrio) |
| PESO ESPECÍFICO (kg/m3) | 30-40 | 120-180 |
| CONDUCTIVIDAD (W/mºC) | 0,029-0,030 | 0,050-0,065 |
| Tª LÍMITE DE EMPLEO | 90-110ºC admitiendo picos de 200ºC |
430ºC admitiendo picos de 600ºC |
| RESISTENCIA HUMEDAD | impermeable | impermeable |
Energía de las corrientes marinas
El origen de la energía de las corrientes se encuentra estrechamente ligado a la influencia de las propias mareas, a las diferencias de temperatura o de salinidad. Cuando las corrientes atraviesan zonas estrechas bordeadas por terreno, aumentan su velocidad generando más energía.
El proceso de captación está basado en convertidores de energía, con grandes similitudes con aerogeneradores. La obtención de la energía de las corrientes marinas tiene alta predicción de disponibilidad y un mínimo impacto ambiental; aunque presenta un impacto negativo sobre la navegación. Las mejores corrientes se dan en zonas estrechas como canales, donde el tráfico marítimo es abundante.
La manera de extraer la energía es semejante a las utilizadas en la energía eólica con las turbinas.
El rotor de la turbina prepara una estructura apoyada en el fondo o suspendida de un flotador, aunque próxima a la superficie para aprovechar las zonas de mayor velocidad. Se utilizan para el aprovechamiento dos tipos de rotores:
- Rotores axiales, de eje horizontal
- Rotores de flujo cruzado, de eje vertical
Energía de las olas - Undimotriz
El choque del viento con la superficie marina produce un arrastre, que dará lugar a rizaduras. Cuando la superficie pierde esa lisura el choque pasa a fricción y el tamaño de las olas crece.
La distancia entre crestas se denomina longitud de onda, y será junto con la altura o la gravedad de la ola son imprescindibles en el aprovechamiento en que se basa la energía de las olas.
Existen diferentes técnicas para la extracción de energía:
Obtención de energía mediante un atenuador: Son estructuras flotantes alineadas en paralelo con la dirección de la ola. Su longitud de 150 metros, con un diámetro de 3,5 m. Cada bloque se separa con sectores visagras que se flexionan en vertical y horizontal; mientras su circuito interno entra en acción con un fluido de alta presión que activa el generador. El generador produce 250 Kw. El Pelamis produce energía que se transfiere a un sistema cableado submarino que llega hasta la red eléctrica convencional. Puede tener más de un generador.
Obtención de energía mediante el efecto Arquímedes: La instalación se sitúa entre 40 y 100 metros bajo el nivel del mar. Su funcionamiento es semejante al de una boya cilíndrica pero sujeta al fondo. Posee una carcasa llena de aire que actúa como flotador móvil. Cuando hay oleaje, la columna de agua se incrementa, y por tanto la presión que causa un descenso en el cilindro que se vuelve a elevar en el valle de la ola. Su motor-generador con imanes y una bobina genera 1,2 MW de electricidad.
Obtención de energía mediante rebalse: Se trata de una estructura anclada flotante de 237 Ton con dos brazos que captan el oleaje. Las olas sobrepasan los bordes de la estructura y se almacena el agua en una especie de balsa interior para luego liberarla al mar. Durante este proceso las turbinas se están moviéndose y generando electricidad.
Obtención de energía mediante absorbedor de punto: Dispositivo fijado al fondo con una boya exterior en la base que se mueve verticalmente en la dirección de las ondas. Contiene un cilindro que hace girar a su vez un generador productor de electricidad.
Energía maremotérmica
Esta energía marina se fundamenta en el aprovechamiento de la energía térmica basado en la diferencia de temperatura entre la superficie y el fondo marino.
La energía maremotérmica, también llamada OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) fue utilizada por primera vez por el físico francés Arsène d’Arsonval en 1881.
Transforma la diferencia de temperaturas entre el fondo y la superficie, si la diferencia entre fondo y superficie es de 20ºC o superior, se obtiene una cantidad de energía térmica sustancial.
La energía maremotérmica ha sido una gran desconocida entre las renovables, aunque su potencial se estima 10.000 GW de potencia base según cálculos expertos.
Energía mareomotriz
La técnica aprisiona el agua cuando la marea llega a su punto más alto, y la libera obligándola a pasar por unas turbinas durante la bajamar. Además existen centrales donde se aprovecha esta energía con el proceso inverso. La energía de las mareas o mareomotriz se aprovecha embalsando agua del mar en ensenadas naturales y haciéndola pasar a través de turbinas hidráulicas.
Potencia osmótica - Energía azul
Esta técnica de obtención de energía surge en los años 70, aunque sus altos costes y requerimientos tecnológicos no han facilitado su desarrollo hasta la actualidad. Surgiendo del agua de mar y río, de por sí dos energías limpias- hidráulica y mareo-motriz , la osmótica o energía azul hace uso de la energía generada por la diferencia de salinidad entre el agua dulce y marina al entrar ambas en contacto. Cuanto mayor sea la variación de salina entre ambas soluciones, la obtención de energía será mayor.
El procedimiento se efectúa al colocarse una membrana semi-permeable (permite el paso del agua pero retiene los iones de sal), entre 2 tanques que contienen agua dulce y salada, se observa un flujo neto de agua direccionado al lado del agua salada. Si el tanque de agua salada tiene un volumen fijo la presión aumentaría hasta un máximo teórico de 26 bares.
La membrana que se utiliza es de plástico modificado eléctricamente de polietileno de bajo coste Esta presión, utilizada para generar la energía, es equivalente a una columna de agua de unos 270 m de altura.
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