ENERGIA RENOVABLES

INTRODUCCIÓN

Durante muchos millones de años, el clima de la Tierra se ha mantenido a una temperatura media relativamente estable, lo que ha permitido el desarrollo de la vida. Los gases invernadero han conservado su equilibrio gracias, fundamentalmente, a la acción de la lluvia y de los árboles, que regulan las cantidades de dióxido de carbono en la atmósfera.

Sin embargo, en los últimos 50 años, las concentraciones de gases invernadero están creciendo rápidamente como consecuencia de la acción humana. El uso generalizado de los combustibles fósiles, el debilitamiento de la capa de ozono y la destrucción de las masas forestales están favoreciendo el aumento de la temperatura de la Tierra, provocando cambios drásticos en el clima mundial y haciéndolo cada vez más impredecible.

Ante esta perspectiva, los gobiernos acordaron en 1997 el Protocolo de Kyoto del Convenio Marco sobre Cambio Climático de la ONU (UNFCCC), que marca objetivos legalmente obligatorios para que, durante el periodo 2008-2012, los países industrializados reduzcamos un 5,2 % –sobre los niveles de 1990– las emisiones de los principales gases de efecto invernadero. Y cada uno de nosotros podemos contribuir en alcanzar esta meta, utilizando energías renovables y fomentando el ahorro energético.

A medida que una sociedad es más desarrollada consume más energía. Pero la energía que se obtiene del carbón, del petróleo y del gas no se renueva y se va agotando año tras año.

Lo inteligente es ir aprovechando otras fuentes de energía que están a nuestro lado: viento, sol, residuos, etc. las cuales son renovables año tras año, no se agotan y además no contaminan el ambiente, lo que significa una doble ventaja para los ciudadanos.

Incluso con este proyecto se generarían nuevas fuentes de trabajo si se aplican los sistemas que aprovechen las energía renovables en el cantón a gran escala; estas nuevas tecnologías están tomando gran impulso, debido al pensamiento humano de eliminar poco a poco las energías que afectan al medio ambiente y que afectan económicamente a una determinada población. 

ANTECEDENTE

En el Ecuador la utilización de paneles solares es escasa, debido al elevado costo y el poco conocimiento de estos sistema para el aprovechamiento de las energías renovables, pero el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable de Ecuador “MEER” está incentivando para que en el país se implementen diferentes formas de aprovechamiento de los recursos renovables para obtener dichas energías; que optemos en utilizar el aire, el agua, el sol y la tierra. Así es en el caso de las Islas Galápagos, que junto al “MEER” y Energías Renovables para Galápagos “ERGAL” lleva a cabo unos proyectos para el aprovechamiento de las energía eólica, fotovoltaica y el empleo de biocombustibles (aceite vegetal puro de piñón), con el fin de sustituir y disminuir el consumo de los combustible fósil (principalmente diésel) utilizado en la generación eléctrica, en el archipiélago de Galápagos.

En Manabí lo que más se aprovecha es la energía que nos ofrecen las represas hidroeléctricas, en las épocas de sequía el abastecimiento no es suficiente para todos, por ello las universidades en general deberían fomentar los beneficios de las energías renovables; como ya lo ha optado en implementar la Universidad Católica de Chone colocando 10 paneles solares fotovoltaicas de 250-230v con una capacidad de producir 1500-1300 kilovatios por día, tales paneles fueron colocados por la empresa Renovaernergia S.A dedicándose en los medios de energía solar fotovoltaica, energía solar térmica, energía eólica, vehículos eléctricos y otras fuentes renovables.

En el cantón Tosagua se podría decir que son muy pocas o casi nulas las personas y entidades públicas o privadas que utilizan este tipo de energía; esto se puede decir, que es por la falta de incentivos hacia esta inversión en la compra de sistemas que aprovechen los medio renovables e implementarlos en sus hogares, empresas, colegio, universidades, entre otros; pero si en el colegio “Pedro Schumacher” donde se han hecho las demostraciones con sus debidas pruebas y la manera de cómo utilizar los sistemas para poder tener un ahorro muy considerable en dinero que se paga al consumir la energía eléctrica, reflejándose en los medidores de energía eléctrica nuestro cantón.

JUSTIFICACIÓN

Este proyecto investigativo está enfocado hacia el ahorro del consumo de la energía eléctrica; debido a que los sistemas que generan la misma provienen de recursos no renovables, y por lo tanto la implementación de sistemas que aprovechen los recursos renovables para la generación de energía limpia, constituyen una opción viable tanto para las entidades públicas como privadas e incluso en los hogares.

La utilización de estos sistemas es muy factible económicamente, porque solo requiere de una inversión inicial, para la compra de los sistemas que provechen los recursos renovables, y esta inversión que se verá reflejada a futuro en las planillas de electricidad, con un impacto del 50 al 75 % de ahorro de energía eléctrica; esto es posible porque los paneles solares fotovoltaicos y los paneles solares térmicos pueden consumir y almacenar energía limpia con más eficacia y tiempo a comparación de otros lugares. Esto es gracias a nuestra ubicación geográfica que permite recibir prácticamente 12 horas de luz al día. Además de que la MEER y la CNEL están llevando a cabo proyectos que ayudan al ahorro del consumo de energía eléctrica para los hogares tales como el uso de Focos Ahorradores y el Plan Renova, entre otros.

La aplicación de sistemas que aprovechen las energías renovables en el cantón Tosagua puede contribuir a la disminución del CO2 (dióxido de carbono) y GEI (gases de efecto invernadero) en nuestro entorno, por lo que ayudaría tanto al medio ambiente como a las personas de la localidad; la infraestructura por lo general no necesita modificar el área donde se lo quiera implementar, se requiere de un lugar expuesto con vista al cielo para los paneles solares fotovoltaicos y los paneles solares térmicos son confiables y silenciosos, no tienen partes móviles, duran 30 años o más si se las recubre con vidrio o plástico, necesitan poco mantenimiento y a pesar de que el día esté nublado no dejaran de producir energía ya que las células generan electricidad a partir de la radiación solar; un espacio donde se localice una intensa corriente de viento es el caso de las turbinas tiene un rendimiento teórico muy alto del (59%), no es contaminante, es inagotable y frena la extenuación de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático.

CAPÍTULO 02.- ANÁLISIS Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

02.01.- ANÁLISIS DEL PROBLEMA

02.01.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

ANÁLISIS Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

ANÁLISIS DEL PROBLEMA

El continuo deterioro del medio-ambiente que se vive desde la Revolución Industrial iniciada a finales del siglo XIX hace que sea urgente la toma de conciencia y la adopción de una serie de medidas de carácter especial que eviten esta degradación continuada. La situación se ha agravado aún más desde que se han hecho evidentes las consecuencias del llamado ‘efecto invernadero’, de las cuales el más evidente es la elevación de temperaturas medias en la atmósfera, con los consiguientes cambios climáticos que lleva aparejados.

Hay que recordar que de dicho efecto se culpa directamente a la emisión de una serie de gases, denominados GEI , entre los que destaca el CO2, anhídrido de carbono, que es un producto de la combustión de los hidrocarburos empleados como combustibles en diversos procesos de generación de energía eléctrica, térmica y mecánica.

El mundo ha girado sus ojos hacia las energías renovables, que no producen dichos gases y que generalmente no consumen apenas recursos naturales, ya que la fuente primaria de la energía eléctrica, térmica o mecánica que la sociedad actual requiere se obtiene de fuentes que se renuevan cada día, o que en términos humanos se consideran inagotables (como la energía que proviene del sol).

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Es viable aplicación de sistemas que aprovechen las energías renovables para disminuir el consumo de energía eléctrica en los hogares del cantón Tosagua durante el periodo 2013 – 2014?

CAPÍTULO 03.- OBJETIVOS

03.01.- OBJETIVO GENERAL

03.02.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Utilizar sistemas que aprovechen las energías renovables para minimizar el consumo de energía eléctrica en un hogar del cantón Tosagua.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar los tipos de sistemas a utilizar.

Determinar la aplicación de dichos sistemas.

Determinar los materiales en una maqueta a escala.

Determinar el ahorro energético dado por la implementación de estos sistemas.

Determinar la aceptación de dichos sistemas.

Optimizar el sistema para su mejor rendimiento.

Determinar la cantidad de emisiones de los gases de invernadero que disminuirían si utilizamos los dichos sistemas.

CAPÍTULO 04.- MARCO TEORICO

MARCO TEÓRICO

¿QUE ES CORRIENTE ELÉCTRICA?

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (Culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir . (Ver Anexo 01)

TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA

CORRIENTE CONTINUA

La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) se refiere al flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo (Anexo xx). A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad, así disminuya su intensidad conforme se va consumiendo la carga (por ejemplo cuando se descarga una batería eléctrica).

También se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va (por convenio) del polo positivo al negativo. La conversión de corriente alterna en continua o corriente directa se la puede hacer utilizando un rectificación de la tensión en corriente continua.

Muchos aparatos necesitan corriente continua para funcionar, sobre todos los que llevan electrónica (equipos audiovisuales, ordenadores, entre otras cosas). Para ello se utilizan fuentes de alimentación que rectifican y convierten la tensión a una adecuada.

Este proceso de rectificación, se realizaba antiguamente mediante dispositivos llamados rectificadores, basados en el empleo de tubos de vacío y actualmente, de forma casi general incluso en usos de alta potencia, mediante diodos y además tríodos semiconductores o pegelagartos . (Ver Anexo 02)

CORRIENTE ALTERNA

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación sinusoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA . (Ver Anexo 03)

TIPOS DE ENERGÍAS

ENERGÍA NO RENOVALBE

La energía no renovable, por lo tanto, es el tipo de energía que se obtiene de un recurso natural limitado, por lo que una vez que éste se agote, no podrá sustituirse. Como no existe un sistema de producción o de extracción viable, cuando se agoten las reservas de los recursos que permiten generar una energía no renovable, la misma dejará de existir . Suponen en torno al 80 % de la energía mundial y sobre las mismas se ha construido el inseguro modelo energético actual . De esta índole de energías existen dos tipos:

Combustibles fósiles.

Combustibles nucleares.

COMBUSTIBLES FÓSILES

Son combustibles fósiles el carbón, el petróleo y el gas natural. Provienen de restos de seres vivos enterrados hace millones de años, que bajo condiciones adecuadas de presión y temperatura se convirtieron en sustancias dotadas de propiedades energéticas.

El combustible fósil puede utilizarse directamente, quemándolo en hornos, estufas, calderas y motores, para obtener calor y movimiento. También puede usarse para producir electricidad en centrales térmicas o termoeléctricas. En ellas, mediante el calor generado al quemar estos combustibles se obtienen vapor de agua, que conduce a presión que se acumula y es capaz de poner en funcionamiento un generador eléctrico, normalmente una turbina. (Ver Anexo 04)

Ventajas

Facilidad de extracción (casi todos).

Gran disponibilidad temporal.

Vasta continuidad cronológica.

Comparativamente baratos.

Desventajas

Emisión de gases contaminantes en la atmósfera que resultan tóxicos para la vida.

Posibilidad de terminación de reservas en los plazos corto y mediano.

Disminución de disponibilidad de materias primas aptas para fabricar productos, en vez de ser quemadas.

COMBUSTIBLES NUCLEARES

Los combustibles nucleares pueden ser el uranio, el plutonio y en general todos los elementos químicos fisibles adecuados para la operación de reactores. Sirvan de ejemplo los reactores de un submarino nuclear, que deben funcionar con uranio muy enriquecido, o centrales como la de Ascó y la de Vandellós, que les basta 4,16% de enriquecimiento.

Son elementos capaces de producir energía por fisión nuclear. La energía nuclear se utiliza para generar electricidad en centrales nucleares. El procedimiento de producción es muy semejante al que se emplea en las centrales termoeléctricas. Difiere en que el calor no se genera por combustión, sino mediante escisión de materiales fisibles. En rigor no son combustibles, sino energéticos. (Ver Anexo 05)

Ventajas

Producción continúa de energía abundante.

Ausencia de emisiones de gases de efecto invernadero durante su funcionamiento.

Desventajas

Reservas limitadas de materias primas para obtención de estos satisfactores energéticos.

Generación de residuos radiactivos potencialmente nocivos durante miles de años.

Catástrofes ambientales graves en caso de accidente.

Desarrollo tecnológico no vanguardista en algunas centrales nucleares .

ENERGÍA RENOVABLE

El concepto de energía renovable es un concepto muy actual que tiene que ver con la generación de fuentes de energía que no estén basadas en recursos agotables como el petróleo o el gas. La energía renovable se establece en torno al uso de elementos que se renuevan constantemente y que, de ese modo, no generarían una transformación profunda o dañina al planeta porque no se estaría utilizando hasta el agotamiento ninguna fuente. Cuando hablamos de energías renovables hacemos referencia principalmente a la energía eólica, a la energía solar y a la energía hidráulica (es decir, del agua), aunque en la actualidad también se están desarrollando energías renovables basadas en el uso de aceites naturales como el proveniente de los granos de soja, conocido como biodiesel.

El desarrollo de las energías renovables es un fenómeno relativamente actual que ha comenzado a universalizarse a partir del desgaste que se conoce están sufriendo las energías tradicionales basadas en el carbón, el petróleo o el gas. Estas energías, además de ser limitadas debido a que recurren al uso de elementos que no se renuevan ni se regeneran, son altamente contaminantes y su utilización genera residuos que la naturaleza difícilmente puede absorber. Las energías renovables se oponen a esas energías tradicionales simplemente por el hecho de que utilizan recursos que no se agotan y que no generan ningún tipo de residuo.

Esta idea de que las energías renovables no generan residuo parte de la noción de que aquellas fuentes de energía renovable (el viento, el agua o el sol) no son transformadas químicamente (como sí lo es el petróleo), por lo cual la energía se extrae de ellas mismas, de la fuerza con la que se desplazan, por ejemplo cuando los molinos eólicos giran y generan energía a partir del viento o cuando una represa toma la energía de un caudal de agua. La energía solar, por su parte, consiste en la absorción de la energía que proviene del sol (del mismo modo que lo hacen los vegetales cuando realizan el proceso de fotosíntesis) y esta es luego convertida en energía útil para diferentes situaciones o necesidades.

El trabajo hacia una cada vez mayor presencia de energías renovables es mundial, pero hay muchos países que dependen en su economía casi totalmente de la extracción y comercialización de los materiales tradicionales como el petróleo o el gas, por lo cual se rehúsan a desarrollar fuentes de energía renovables. Otros países, como las grandes potencias, tienen su economía y sus industrias organizadas en torno al uso de energías no renovables (un buen ejemplo es la industria automotriz), por lo cual tampoco quieren dejar de lado el uso de esas energías en pos de nuevas formas de energía más sanas y seguras para el medio ambiente . Así como los tipos de energía sustentable que podemos utilizar para evitar la contaminación:

Energía solar.

Energía eólica.

Energía hidráulica.

Energía marina.

Energía geotérmica

Energía de biomasa.

ENERGÍA SOLAR

La energía solar es una fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en la Tierra. Cada año la radiación solar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como energía térmica o energía eléctrica utilizando paneles solares.

Mediante colectores solares, la energía solar puede transformarse en energía térmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energía luminosa puede transformarse en energía eléctrica. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí en cuanto a su tecnología. Así mismo, en las centrales térmicas solares se utiliza la energía térmica de los colectores solares para generar electricidad.

Se distinguen dos componentes en la radiación solar: la radiación directa y la radiación difusa. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas direcciones. Sin embargo, tanto la radiación directa como la radiación difusa son aprovechables.

Se puede diferenciar entre receptores activos y pasivos en que los primeros utilizan mecanismos para orientar el sistema receptor hacia el Sol -llamados seguidores- y captar mejor la radiación directa.

Una importante ventaja de la energía solar es que permite la generación de energía en el mismo lugar de consumo mediante la integración arquitectónica en edificios. Así, podemos dar lugar a sistemas de generación distribuida en los que se eliminen casi por completo las pérdidas relacionadas con el transporte -que en la actualidad suponen aproximadamente el 40% del total- y la dependencia energética.

Las diferentes tecnologías fotovoltaicas se adaptan para sacar el máximo rendimiento posible de la energía que recibimos del sol. De esta forma por ejemplo los sistemas de concentración solar fotovoltaica (CPV por sus siglas en inglés) utiliza la radiación directa con receptores activos para maximizar la producción de energía y conseguir así un coste menor por kWh producido. Esta tecnología resulta muy eficiente para lugares de alta radiación solar, pero actualmente no puede competir en precio en localizaciones de baja radiación solar como Centro Europa, donde tecnologías como la célula solar de película fina (también llamada Thin Film) están consiguiendo reducir también el precio de la tecnología fotovoltaica tradicional a cotas nunca vistas ; donde podemos obtener:

Energía solar fotovoltaica. (Ver Anexo 06)

Energía solar térmica. (Ver Anexo 07)

ENERGIA EOLICA

La energía eólica es la energía obtenida de la fuerza del viento, es decir, mediante la utilización de la energía cinética generada por las corrientes de aire. Se obtiene a través de una turbinas eólicas son las que convierten la energía cinética del viento en electricidad por medio de aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, a través de una serie engranajes (la transmisión) a un generador eléctrico.

El término eólico viene del latín Aeolicus (griego antiguo Αἴολος / Aiolos), perteneciente o relativo a Éolo o Eolo, dios de los vientos en la mitología griega y, por tanto, perteneciente o relativo al viento. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía verde.

La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales (gradiente de presión). Por lo que puede decirse que la energía eólica es una forma no-directa de energía solar. Las diferentes temperaturas y presiones en la atmósfera, provocadas por la absorción de la radiación solar, son las que ponen al viento en movimiento.

El aerogenerador es un generador de corriente eléctrica a partir de la energía cinética del viento, es una energía limpia y también la menos costosa de producir, lo que explica el fuerte entusiasmo por esta tecnología. Actualmente se utiliza para su transformación en energía eléctrica a través de la instalación de aerogeneradores o turbinas de viento. De entre todas las aplicaciones existentes de la energía eólica, la más extendida, y la que cuenta con un mayor crecimiento es la de los parques eólicos para producción eléctrica.

Un parque eólico es la instalación integrada de un conjunto de aerogeneradores interconectados eléctricamente. Los aerogeneradores son los elementos claves de la instalación de los parques eólicos que, básicamente, son la evolución de los tradicionales molinos de viento. Como tales son máquinas rotativas que están formadas por tres aspas, de unos 20-25 metros, unidas a un eje común. El elemento de captación o rotor que está unido a este eje, capta la energía del viento. Mediante el movimiento de las aspas o paletas, accionadas por el viento, activa un generador eléctrico que convierte la energía mecánica de la rotación en energía eléctrica.

Estos aerogeneradores suelen medir unos 40-50 metros dependiendo de la orografía del lugar, pero pueden ser incluso más altos. Este es uno de los grandes problemas que afecta a las poblaciones desde el punto de vista estético.

Los aerogeneradores pueden trabajar solos o en parques eólicos, sobre tierra formando las granjas eólicas, sobre la costa del mar o incluso pueden ser instalados sobre las aguas a cierta distancia de la costa en lo que se llama granja eólica marina, la cual está generando grandes conflictos en todas aquellas costas en las que se pretende construir parques eólicos.

El gran beneficio medioambiental que reporta el aprovechamiento del viento para la generación de energía eléctrica viene dado, en primer lugar, por los niveles de emisiones gaseosas evitados, en comparación con los producidos en centrales térmicas. En definitiva, contribuye a la estabilidad climática del planeta. Un desarrollo importante de la energía eléctrica de origen eólico puede ser, por tanto, una de las medidas más eficaces para evitar el efecto invernadero ya que, a nivel mundial, se considera que el sector eléctrico es responsable del 29% de las emisiones de CO2 del planeta.

Como energía renovable que es contribuye minimizar el calentamiento global. Si nos centramos en las ventajas sociales y económicas que nos incumben de una manera mucho más directa son mayores que los beneficios que nos aportan las energías convencionales. El desarrollo de este tipo de energía puede reforzar la competitividad general de la industria y tener efectos positivos y tangibles en el desarrollo regional, la cohesión económica y social y el empleo.

La industria eólica es un sector con indudable futuro. Las repercusiones que en materia de empleo está teniendo y va a tener esta dinámica inversión son sin duda importantes. Este despliegue de la energía eólica puede ser una característica clave del desarrollo regional con el objetivo de dar lugar a una mayor cohesión social y económica.

Los fondos invertidos a escala regional en el desarrollo de las fuentes de energía renovables pueden contribuir a elevar los niveles de vida y de renta de las regiones menos favorecidas o en declive mediante la utilización de recursos locales, generando empleos permanentes a nivel local y creando nuevas oportunidades para la agricultura. Las energías renovables contribuyen de esta forma al desarrollo de las regiones menos favorecidas, cuyos recursos naturales encuentran así una oportunidad.

La energía eólica supone una evidente contribución al autoabastecimiento energético. A pesar de que las ventajas medioambientales de la energía eólica son incuestionables, y de que existe un amplio consenso en nuestra sociedad sobre el alto grado de compatibilidad entre las instalaciones eólicas y el respeto por el medio ambiente, son muchos los que consideran que la instalación concreta de un parque eólico puede producir impactos ambientales negativos, que dependerán del emplazamiento elegido. Aunque muchas de ellas se encuentran en emplazamientos reservados.

Hay quienes consideran que la eólica no supone una alternativa a las fuentes de energía actuales, ya que no genera energía constantemente por falta o exceso de viento. Es la intermitencia uno de sus principales inconvenientes. El impacto en detrimento de la calidad del paisaje, los efectos sobre la avifauna y el ruido, suelen ser los efectos negativos que generalmente se citan como inconvenientes medioambientales de los parques eólicos.

Con respecto a los efectos sobre la avifauna el impacto de los aerogeneradores no es tan importante como pudiera parecer en un principio. Otro de los mayores inconvenientes es el efecto pantalla que limita de manera notable la visibilidad y posibilidades de control que constituye la razón de ser de sus respectivos emplazamientos, consecuencia de la alienación de los aerogeneradores. A las limitaciones visuales se añaden las previsibles interferencias electromagnéticas en los sistemas de comunicación . (Ver Anexo 08)

ENERGÍA HIDRÁULICA

Se denomina energía hidráulica, energía hídrica o hidroenergía, a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable.

Se puede transformar a muy diferentes escalas, existen desde hace siglos pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río mueve un rotor de palas y genera un movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas de presas, aunque estas últimas no son consideradas formas de energía verde por el alto impacto ambiental que producen.

Cuando el Sol calienta la Tierra, además de generar corrientes de aire, hace que el agua del mar, principalmente, se evapore y ascienda por el aire y se mueva hacia las regiones montañosas, para luego caer en forma de lluvia. Esta agua se puede colectar y retener mediante presas. Parte del agua almacenada se deja salir para que se mueva los álabes de una turbina engranada con un generador de energía eléctrica . (Ver Anexo 09)

ENERGÍA MARINA

La energía marina o energía de los mares (también denominada a veces energía de los océanos o energía oceánica) se refiere a la energía renovable transportada por las olas del mar, las mareas, la salinidad y las diferencias de temperatura del océano. El movimiento del agua en los océanos del mundo crea un vasto almacén de energía cinética o energía en movimiento. Esta energía se puede aprovechar para generar electricidad que alimente las casas, el transporte y la industria.

El término energía marina abarca tanto la energía de las olas - la energía de las olas de superficie y la energía mareomotriz - obtenida a partir de la energía cinética de grandes cuerpos de agua en movimiento. La energía eólica suele confundirse como una forma de energía marina, pero en realidad es derivada de la del viento, aunque los aerogeneradores se coloquen sobre el agua.

Los océanos tienen una enorme cantidad de energía y están muy cerca a muchas, sino a la mayoría, de las concentraciones de población. Bastantes investigaciones muestran que la energía oceánica tiene el potencial de proporcionar una cantidad sustancial de nuevas energías renovables en todo el mundo . Donde podemos obtener:

Energía de las corrientes. (Ver Anexo 10)

Energía azul. (Ver Anexo 11)

Energía térmica oceánica. (Ver Anexo 12)

Energía mareomotriz. (Ver Anexo 13)

Energía olamotriz. (Ver Anexo 14)

ENERGÍA GEOTÉRMICA

La Energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El término "geotérmico" viene del griego geo (Tierra), y thermos (calor); literalmente "calor de la Tierra". Este calor interno calienta hasta las capas de agua más profundas: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones, como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para calefacción desde la época de los romanos. Hoy en día, los progresos en los métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en numerosos lugares del mundo. La Tierra posee una importante actividad geológica. Esta es la responsable de la topografía actual de nuestro mundo, desde la configuración de tierras altas y bajas (continentes y lechos de océanos) hasta la formación de montañas. Las manifestaciones más instantáneas de esta actividad son el vulcanismo y los fenómenos sísmicos. Hay cuatro tipos según la temperatura del agua. (Ver Anexo 15)

Energía geotérmica de alta temperatura. La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta temperatura está comprendida entre 150 y 400 °C, se produce vapor en la superficie y mediante una turbina, genera electricidad. Se requieren varias condiciones para que se dé la posibilidad de existencia de un campo geotérmico: una capa superior compuesta por una cobertura de rocas impermeables;1 un acuífero, o depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; suelo fracturado que permite una circulación de fluidos por convección, y por lo tanto la trasferencia de calor de la fuente a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3 y 15 km de profundidad, a 500-600 °C. La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo.

Energía geotérmica de temperaturas medias. La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento menor, y debe explotarse por medio de un fluido volátil. Estas fuentes permiten explotar pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede hacerse mediante sistemas urbanos reparto de calor para su uso en calefacción y en refrigeración (mediante máquinas de absorción).

Energía geotérmica de baja temperatura. La energía geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °C.

Energía geotérmica de muy baja temperatura. La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas, como la climatización geotérmica (bomba de calor geotérmica).

Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; si se trata de producir electricidad con un rendimiento aceptable la temperatura mínima está entre 120 y 180 °C, pero las fuentes de temperatura más baja son muy apropiadas para los sistemas de calefacción urbana y rural .

ENERGIA DE BIOMASA

La biomasa incluye la madera, plantas de crecimiento rápido, algas cultivadas, restos de animales, etc. Es una fuente de energía procedente, en último lugar, del sol, y es renovable siempre que se use adecuadamente.

La biomasa puede ser usada directamente como combustible. Alrededor de la mitad de la población mundial sigue dependiendo de la biomasa como fuente principal de energía. El problema es que en muchos lugares se está quemando la madera y destruyendo los bosques a un ritmo mayor que el que se reponen, por lo que se están causando graves daños ambientales: deforestación, pérdida de biodiversidad, desertificación, degradación de las fuentes de agua, etc.

También se puede usar la biomasa para preparar combustibles líquidos, como el metanol o el etanol, que luego se usan en los motores. El principal problema de este proceso es que su rendimiento es bajo: de un 30 a un 40% de la energía contenida en el material de origen se pierde en la preparación del alcohol.

Otra posibilidad es usar la biomasa para obtener biogás. Esto se hace en depósitos en los que se van acumulando restos orgánicos, residuos de cosechas y otros materiales que pueden descomponerse, en un depósito al que se llama digestor. En ese depósito estos restos fermentan por la acción de los microorganismos y la mezcla de gases producidos se pueden almacenar o transportar para ser usados como combustible.

El uso de biomasa como combustible presenta la ventaja de que los gases producidos en la combustión tienen mucho menor proporción de compuestos de azufre, causantes de la lluvia ácida, que los procedentes de la combustión del carbono. Al ser quemados añaden CO2 al ambiente, pero este efecto se puede contrarrestar con la siembre de nuevos bosques o plantas que retiran este gas de la atmósfera.

En la actualidad se están haciendo numerosos experimentos con distintos tipos de plantas para aprovechar de la mejor forma posible esta prometedora fuente de energía . (Ver Anexo 16)

TIPOS DE SISTEMAS PARA APROBECHAR LAS ENERGIAS RENOVABLES

PANELES SOLARES

Un panel solar (o módulo solar) es un dispositivo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente doméstica) mediante energía solar térmica y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad mediante energía solar fotovoltaica . Hay dos tipos de paneles solares:

PANELES SOLARES FOTOVOLTAICOS

La energía solar fotovoltaica es una forma de obtención de electricidad por medio de paneles solares fotovoltaicos. Los paneles o módulos fotovoltaicos están compuestos por dispositivos semiconductores tipo diodo (células fotovoltaicas) que, al recibir la radiación solar, se estimulan y generan saltos electrónicos, generando diferencias de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de estas células permite obtener voltajes en corriente continua, adecuados para alimentar dispositivos electrónicos sencillos o a mayor escala, esta corriente eléctrica continua generada por los paneles se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red eléctrica. La energía fotovoltaica se la puede dividir en dos tipos de sistemas:

Sistemas solares fotovoltaicos conectados o de conexión a red pública.

Sistemas solares fotovoltaicos aislados o tipo isla .

PANELES SOLARES TÉRMICO

Energía Solar Termoeléctrica

Una central Termosolar es una instalación en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.

Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 º C hasta 1000 º C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.

Energía Solar Térmica

Calentamiento de Agua Sanitaria

La energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede aprovecharse para la producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico o industrial.

La generación de agua caliente para uso doméstico o industrial tiene dos tipos de instalaciones: las de circuito abierto y las de circuito cerrado. La primera, el agua de consumo pasa directamente por los colectores. Este sistema reduce costos y es más eficiente (energéticamente hablando), pero presenta problemas en zonas con temperaturas por debajo del punto de congelación del agua, así como en zonas con alta concentración de sales que acaban obstruyendo los paneles; la segunda utiliza un intercambiador de calor dividiendo el agua de consumo con el fluido circulante del sistema.

Calefacción y frío solar

La energía solar térmica puede utilizarse para dar apoyo al sistema convencional de calefacción (caldera de gas o eléctrica), apoyo que consiste entre el 20% y el 50% de la demanda energética de la calefacción. Para ello, la instalación o caldera ha de contar con intercambiador de placas (funciona de forma similar al baño maría, ya que el circuito de la caldera es cerrado) y un regulador (que dé prioridad en el uso del agua caliente para ser empleada en agua de manos).

BENEFICIOS DE LA UTILIZACION DE ENERGIAS RENOVALBES

AMBIENTAL

Se obtiene energía que no tiene emisiones que pueden causar problemas en el medio-ambiente y en el cambio climático.

Aprovechan fuentes de energías inagotables.

Son sistemas en su mayoría silenciosos.

No producen gases de efecto invernadero.

No producen ningún riesgo nuclear.

ECONOMICO

El costo de los sistemas disminuyen a medida que la tecnología va avanzando.

genera gran cantidad de puestos de trabajo, los que se prevén en un aumento aun mayor de aquí a unos años teniendo en cuenta su demanda e implementación.

Desarrolla la industria y la economía de la región en la que se instala.

CAPÍTULO 05.- HIPÓTESIS

05.01.- HIPÓTESIS GENERAL

05.02.- HIPÓTESIS ESPECÍFICAS

HIPÓTESIS

HIPÓTESIS GENERAL

¿Es factible la aplicación de sistemas que aprovechen las energías renovables para minimizar el consumo de energía eléctrica en un hogar?

HIPÓTESIS ESPECÍFICAS

¿Es posible determinar los tipos de sistemas a utilizar?

¿Es factible la aplicación de dichos sistemas?

¿Es posible fijar los materiales en una maqueta a escalar?

¿Es posible determinar el ahorro energético dado por la implementación de estos sistemas?

¿Es posible determinar la aceptación de dichos sistemas?

¿Es viable optimizar el sistema para su mejor rendimiento?

CAPÍTULO 06.- VARIABLES

06.01.- VARIABLES INDEPENDIENTES

06.02.- VARIABLES DEPENDIENTES

VARIABLES

VARIABLES INDEPENDIENTES

El clima.

Las personas que quieran aplicar los sistemas.

VARIABLES DEPENDIENTES

El modelo del sistema.

El lugar de ubicación del sistema.

El ahorro energético.

CAPÍTULO 07.- DESARROLLO METODOLÓGICO

07.01.- UBICACIÓN DEL PROYECTO

07.02.- DEFINICIÓN

07.03.- TIPO DE INVESTGACIÓN

07.04.- TECNICA

07.05.- INSTRUMENTO

07.06.- RECURSOS

07.07.- MUESTRA

07.08.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

DESARROLLO METODOLÓGICO

UBICACIÓN DEL PROYECTO

El presente proyecto titulado “APLICACIÓN DE SISTEMAS QUE APROVECHEN LAS ENERGÍAS RENOVABLES PARA DISMINUIR EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN LOS HOGARES DEL CANTÓN TOSAGUA” se lo realizara en el colegio “Pedro Schumacher” situado geográficamente en las coordenadas (latitud 0º 46” 48.13”Sur; longitud 80º 14” 15.83” oeste; altitud 10m) en la ciudad de Tosagua cantón Tosagua en la provincia de Manabí. (Ver Anexo 17)

DEFINICIÓN

El presente proyecto tiene el objetivo de dar a conocer al cantón Tosagua lo importante que es la aplicación de sistemas que aprovechen las energías renovables, que debido a los cambios medio-ambientales y climáticos tanto en el Ecuador como en el mundo, se puede obtener de mejor manera energía limpia y así disminuir la emisiones de GEI y CO2; por esta razón es que he procedido a la ejecución de este proyecto.

TIPO DE INVESTIGACIÓN

El tipo de investigación a utilizar para la ejecución del presente proyecto es experimental y deductivo.

TÉCNICA

Técnica de la Encuesta (ver anexo 18).

INSTRUMENTO

Cámaras

Cuestionario de preguntas

RECURSOS

HUMANOS

Para la ejecución del presente proyecto se utilizó la ayuda de las siguientes mentes humanas:

Tutor: Ing. Manuel Basurto

Tuma Zambrano José Miled

TÉCNICOS

Cuestionario de preguntas

DIDÁCTICOS

Internet

Lapiceros

Lápiz

Hojas

EQUIPOS

Computadoras

Memorias Flash

Cámaras

Impresoras

ECONÓMICOS

En el presente proyecto se utilizaron los siguientes materiales:

Detalles Valor

Celdas solares $ 120,00

Cajón de madera $ 40,00

Plancha de MDF $ 20,00

6m de tubo de cobre $ 30,00

100 led de alto rendimiento $ 20,50

Uso de internet $ 10,00

Impresiones de la encuesta $ 2,50

Impresiones del proyecto $ 10,00

Gastos extras $ 50,00

Total $ 303,00

MUESTRA

En la presente investigación se implementara un muestreo no probabilístico por conveniencia. Por investigaciones anteriores a la población en general, los 39030 habitantes del cantón Tosagua según el censo del INEC 2001, se establece que existen en Tosagua 5.055 viviendas; mientras en las parroquias rurales como Bachillero con 799 unidades y Ángel Pedro Giler con 1103 viviendas, realizado en el año 2010, están divididos en 12598 en la zona urbana y 26432 en la zona rural. La población en general es de 39030 habitantes de los cuales el resultado de la muestra es de 395.95 individuos, pero solo serán estimados por efecto de tiempo, dinero y por el extenso universo poblacional que posee el cantón 50 individuos; de los cuales 5 serán maestros, 35 estudiantes y10 personas de la urbe del cantón Tosagua.

(PQ*N)/((N-1)* E2/R^2 + PQ)

Dónde:

PQ: Varianza poblacional (0.25) N: Universo poblacional

E: Error máximo (5%) R: Coeficiente (2)

n=(0.25*39 030)/((39 030-1)* 〖0.05〗^2/2^2 + 0.25)

n = 395.95

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

En el presente trabajo investigativo se realizó el ensamblaje de un panel solar el cual se lo implementó a un dispositivo para su demostración, y para ello se realizó el siguiente proceso:

PANEL SOLAR (Ver Anexo 19)

Se procede a la adquisición de los materiales adecuados para realizar el ensamblaje del panel solar.

Se procede a la unión de las piezas adquiridas del para el panel.

Se realizar las respectivas conexiones y ensamblaje para el funcionamiento del panel solar.

MAQUETA PARA COLOCAR LOS PANELES (Ver Anexo 20)

Se cortar la madera según el tamaño de la maqueta.

Se procede a la unión de la maqueta por medio de tornillos.

Luego procedemos a pintar para su mejor apariencia.

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