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Energía hidráulica:

La energía hidráulica es aquella que proviene del agua y que se manifiesta como energía cinética en el caudal de las corrientes, y como energía potencial en la altura de las caídas de los ríos.

este tipo de tecnologías aprovecha la energía cinética y potencial de los ríos a través de turbinas hidráulicas para la generación de energía mecánica y más comúnmente para generar energía eléctrica. (Energética)

Energía hidráulica en Colombia:

La energía hidráulica es el segundo recurso renovable más utilizado en el mundo. Colombia, debido a su situación privilegiada desde el punto de vista hidrológico, tiene un gran potencial para desarrollar proyectos que impliquen aprovechamientos hidráulicos. Como una primera aproximación para establecer el potencial físico hidroenergético se han tomado como base las características del territorio, en este caso, el agua y las posibilidades del terreno para aprovecharla, a partir de dos variables:

1. La escorrentía, caudal (Q) o cantidad de agua que el río transporta en un tiempo determinado.

2. La pendiente del terreno, cabeza hidráulica o altura disponible entre el nivel de la superficie del fluido y el lugar inferior de la caída. (Energética)

Cómo se transforma la energía hidráulica:

Mediante las plantas o centrales de generación hidráulica se aprovecha la energía potencial almacenada en el agua contenida en un embalse, presa o dique, con base en una diferencia de nivel, para convertirla inicialmente en energía mecánica o cinética, haciéndola pasar por una turbina hidráulica a la cual se le ha acoplado un generador que finalmente es el encargado de transformar la energía mecánica en eléctrica. (Energética)

Transformación de la energía hidráulica

Pequeñas Centrales Hidroeléctricas (PCH)

Una PCH es una instalación donde se utiliza la energía hidráulica para generar reducidas cantidades de electricidad, hasta 10 000 kW aproximadamente; estos sistemas se incluyen dentro de las tecnologías alternativas degeneración eléctrica ya que su diseño y construcción ocasionan bajos impactos ambientales (Energética)

ruedas:

son máquinas simples que se impulsan con bajas presiones de agua. Su construcción e instalación son muy sencillas y económicas, se pueden construir con madera, metal cubierto con anticorrosivo y aluminio; son impulsadas por el movimiento del agua, y al girar, el movimiento de rotación lento se concentra en el eje de la rueda y de esta manera se obtiene la energía mecánica. (Energética)

Energía hidráulica | tecnología | elementos | aplicación
centrales | Pequeñas centrales | electricidad
hidroeléctricas | hidráulica |
Pequeños aprovechamientos | Rueda | Fuerza motriz

Burbano, F.R. 2018

VENTAJAS

ayuda a disminuir la emisión de gases de efecto invernadero y a reducir la contaminación ambiental

Cada kWh producido con energía hidráulica evita que se importen desde 220 gramos de petróleo

Los recursos hidráulicos facilitan la gestión de los picos de demanda eléctrica, ya que el agua depositada en los embalses está disponible para su uso. Por tanto, es una fuente renovable que permite su almacenamiento, lo cual ayuda a la seguridad del suministro

DESVENTAJAS

El elevado costo de la construcción de las centrales, así como los costos secundarios de las inundaciones de terreno fértil para construir una represa.

Altera los ecosistemas fluviales río abajo, pues el agua que sale de la planta carece de sedimentos.

Las temporadas extremas de sequía y fenómenos como El Niño pueden reducir drásticamente la producción eléctrica

que es el mix energético?

El mix energético, también conocido como “surtido energético” o “matriz energética” es la composición final de la electricidad producida por las distintas fuentes de generación de energía (renovable y no renovable) que cubren la demanda energética de un país

1. Cuál es el mix energético de Colombia?

Colombia tiene una de las matrices de generación eléctrica más limpias del mundo. A diciembre de 2018, la capacidad instalada de generación en el Sistema Interconectado Nacional fue de 17.312 Mega-watts (MW). De esta capacidad instalada, el 68,4% correspondió a generación hidráulica, casi el 30% a generación térmica (13,3% con Gas Natural, 7,8% con combustibles líquidos y 9,5% con carbón) y aproximadamente el 1% con Fuentes No Convencionales de Energía Renovable (FNCER) (eólica, solar, y biomasa). ( Planas Marti & Cárdenas, 2019)

2. En el fenómeno del Niño el mix energético cambia?

Si varia ya que la alta dependencia al recurso hídrico hace al sistema eléctrico colombiano vulnerable ante escenarios de hidrología crítica, como el fenómeno de El Niño. Durante los períodos de normalidad hidrológica, la generación hidráulica está en capacidad de abastecer cerca del 85% de la demanda.

En contraste, durante períodos secos, como 2009-2010 y 2015-2016 afectados por el fenómeno de El Niño, las fuentes de generación térmica cubrieron casi el 50% de la demanda, incurriendo en altos costos de generación y mayores emisiones de gases efecto invernadero.

El riesgo ante escenarios de sequía puede reducirse con la diversificación de la matriz de generación, especialmente con un aumento de la participación de las Fuentes No Convencionales de Energía Renovable (FNCER) este tipo de energías tienen costos variables cercanos a cero. ( Planas Marti & Cárdenas, 2019)

3.Colombia debería ser 100% energía hidráulica?

¡No!, ya queColombia no apropia el aprovechamiento de fuentes no convencionales de energía renovable. Colombia tiene una gran riqueza de recursos energéticos renovables no convencionales, como el sol y el viento. Su mayor fuente ha sido identificada en el Caribe, para ser más precisos en La Guajira, uno de los departamentos más vulnerables del país, hostigado por la pobreza y desamparado por la sociedad. El potencial de energía eólica que se puede llegar a producir allí es 1,2 veces más alto que la capacidad instalada del sistema interconectado nacional. ¿La principal razón? La velocidad que llega a alcanzar el viento. (BIBO, 2019)

Si se habla de generación de energía usando fuentes alternativas, también sería conveniente pensar en formas de almacenamiento de la misma, para así garantizar suministro de energía en cualquier momento, relacione las formas de almacenamiento que usted propone.

La necesidad del almacenamiento de energía viene dada por el desfase que existe entre la generación y el consumo de la energía. Ya que este desfase es debido a la aleatoriedad de producción de las energías renovables y a los ciclos de consumo de energía, es necesario almacenarla para su aprovechamiento.

Existen diferentes energías de almacenamiento que pueden contribuir a mantener la estabilidad de la red de electricidad, desde la generación de la energía hasta el uso final que el consumidor realice.

Baterías de Litio: se recargan en cuestión de segundos y son capaces de almacenar varias horas de energía. Su escalabilidad hace que sean adecuadas para los hogares privados, el pequeño comercio, las fábricas y como fuente de alimentación de reserva. Las baterías de litio se utilizan en muchos dispositivos móviles y en los coches eléctricos. (energetica, 2017)

Hidrógeno: se puede utilizar como un combustible que no usa carbón para la generación de electricidad. El “exceso” de electricidad se utiliza para crear hidrógeno, mismo que puede almacenarse en celdas energéticas, motores o turbinas de gas para generar electricidad, sin generar emisiones contaminantes. Existen mecanismos eficientes para crear hidrógeno gracias a la energía eólica y así mantener la producción eléctrica cuando el viento no sopla. (energetica, 2017)

Acumulación por bombeo: es la forma de almacenamiento con la mayor capacidad instalada en todo el mundo. Se trata de una tecnología usada por las centrales hidroeléctricas que permite acumular energía durante varias horas. (energetica, 2017)

Aire comprimido: se vale del potencial elástico del aire comprimido para mejorar la eficiencia de las turbinas convencionales de gas. Este tipo de sistemas comprimen el aire utilizando la electricidad en los momentos de menor consumo y después almacenan este aire en cuevas subterráneas. Cuando se presentan picos de demanda elevada, se jala el aire de su espacio de almacenamiento y se inyecta junto con gas natural en una turbina de combustión para generar electricidad. Este método utiliza sólo un tercio del gas natural usado en formas más convencionales de producción de energía eléctrica. (energetica, 2017)

Almacenamiento térmico: Este tipo de almacenamiento se utiliza para la generación de electricidad que utiliza energía del sol, incluso cuando el sol no brilla. Las plantas que concentran la energía solar pueden capturar el calor y almacenar la energía en agua, soluciones salinas u otros fluidos. Esta energía almacenada se utiliza posteriormente para generar electricidad, permitiendo el uso de la energía solar después del atardecer.

El almacenamiento térmico también puede utilizarse del otro lado de la cadena de la producción energética, es decir, de parte del consumidor. Un método es congelando agua por la noche utilizando un pico bajo de la electricidad, y después liberar la energía fría del hielo almacenada en forma de aire acondicionado durante el día. Aplicaciones muy interesantes de este tipo de almacenamiento se están analizando para no sólo usarlas en enfriamiento/ventilación, sino también en la producción de agua caliente sanitaria. (energetica, 2017)

Volantes de inercia: ofrece diversos beneficios a la red eléctrica ya sea durante la transmisión de la energía o en su distribución, almacenando la energía en forma de una masa giratoria.

Este dispositivo tiene la forma de un cilindro y contiene un volante que gira dentro de un vacío. Cuando el volante jala electricidad de la red, éste acelera a velocidades muy elevadas, almacenando la electricidad como energía rotatoria. Para poder acumular energía, el volante cambia a modo de “generación” energética, baja su velocidad y sigue girando gracias a la inercia, regresando la electricidad a la red.

Los volantes de inercia tienen una vida larga y no precisan gran cantidad de mantenimiento. Son dispositivos con una alta eficiencia y un tiempo de respuesta mínimo. Se pueden usar en todo tipo de comunidades e incluso cerca de centros densamente poblados. (energetica, 2017)

Capacidad instalada del tipo de energía seleccionada adicionalmente debe mencionar el país en donde se encuentra la mayor capacidad instalada relacionando la potencia instalada (MW).

La hidroelectricidad es la fuente de energía renovable más importante del planeta, pues abastece cerca del 16% de demanda global de electricidad, muy por encima de otras fuentes renovables como la solar y la eólica.

hidroelectricidad, más allá de ser energía renovable es energía sostenible, y que contribuye a alcanzar los objetivos de desarrollo sostenible, a la reducción de la pobreza y de la degradación ambiental.

La central hidroeléctrica china de las Tres Gargantas tiene una potencia instalada de 22.500 MW. Está situada en Yichang, y es la mayor del mundo. Se trata de una instalación hidroeléctrica de embalse convencional que aprovecha el agua proveniente del río Yangtsé, siendo propiedad de la china En la actualidad, la producción de energía anual de la planta acaba de establecer el récord mundial en 2014 con 98,8 TWh, permitiendo suministrar electricidad a nueve provincias y dos ciudades, incluyendo Shanghai. (a. roca, 2015)

De acuerdo con las condiciones que requiere la implementación de la energía seleccionada, el estudiante debe mencionar en que zona de Colombia, la misma podría ser implementada y mencionar si existen proyectos de tal naturaleza.

Se podría implementar una hidroeléctrica en los departamentos de Caquetá y putumayo ya que el conflicto armado colombiano fue muy fuerte en estos dos departamentos y están libres de hidroeléctricas sus fuentes principales serian ríos como el Caquetá y San Pedro

Existen proyectos de hidroeléctrica en este departamento el cual se llama “proyecto de la Central Hidroeléctrica Tulpas” sobre el río San Pedro, que nace en la cordillera oriental y desemboca en el río Orteguaza. El proyecto estaría en etapa de diseño y tendría una capacidad instalada de 47.00 MW, lo que la clasificaría como una presa hidroeléctrica mediana.

Top de 5 beneficios de la instalación de la energía seleccionada a nivel económico, social y ambiental.

1. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita.

2. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua. Se puede producir trabajo a temperatura ambiente

3. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo

4. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos.

5. Las obras de Ingeniería necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una duración considerable  (sanz osorio, 2016)

Bibliografía

a. roca, j. (30 de septiembre de 2015). Las 10 hidroeléctricas más grandes del mundo. el periodico de la energia. Obtenido de https://elperiodicodelaenergia.com/las-10-centrales-hidroelectricas-mas-grandes-del-mundo/

Planas Marti, M. A., & Cárdenas, J. C. (26 de marzo de 2019). energia para el futuro. Obtenido de https://blogs.iadb.org/energia/es/la-matriz-energetica-de-colombia-se-renueva/

BIBO, R. (22 de agosto de 2019). ¿Colombia tiene potencial en fuentes de energía renovables? El tiempo. Obtenido de https://www.elespectador.com/noticias/medio-ambiente/colombia-tiene-potencial-en-fuentes-de-energia-renovables-articulo-877125

energetica, c. d. (2017). Propuestas en ciudades como Madrid para el almacenamiento de las energías producidas de forma renovable. Obtenido de https://certificadodeeficienciaenergetica.com/blog/propuestas-ciudades-madrid-almacenamiento-energias-renovable/

Energética, U. d. (s.f.). Ministerio de Minas y Energía. Obtenido de energias renovables:descripcion,tecnologias y usos finales: http://www.si3ea.gov.co/Portals/0/Iluminacion/CarFNCE.pdf

Generalidades acerca de las fuentes de energías alternativas. [Archivo de video]. Medellín, Colombia. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/23259

sanz osorio, j. f. (2016). Energía hidroeléctrica: Serie Energías renovables. ZARAGOZA: UNE. Recuperado el 29 de Diciembre de 2019, de https://books.google.com.co/books?id=Q5BfDgAAQBAJ&printsec=frontcover&dq=energia+hidraulica&hl=es-419&sa=X&ved=0ahUKEwjmoZ2L0-bmAhVhhuAKHdCAB70Q6AEIKTAA#v=onepage&q&f=false

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Junier Eduardo Torres Figueroa                          

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ENERGIA SOLAR

Capacidad instalada del tipo de energía seleccionada:
La implementación de energías no convencionales, en Colombia se aumentará aproximadamente 50 veces su capacidad instalada para la generación de energía solar y eólica, donde para el 2018 hubo una capacidad menos de 50 Megavatios y para el 2022 se   espera una capacidad de más de 2500 megavatios.
En la actualidad el país que cuenta con la mayor capacidad de instalación de energía renovable es CHINA con un total de 695.864,515 MW.
Eficiencia energética.
La forma de medir verazmente la eficiencia de los paneles solares es calculando el porcentaje de energía solar que puede convertir en electricidad, es decir, que la mayoría de los paneles solares convierten aproximadamente el 15% de la energía solar en electricidad; por otro lado, los paneles fotovoltaicos experimentales, estos pueden convertir hasta un 40% de energía solar incidente en electricidad. En conclusión, entre más eficiente sea el panel solar, más Watts será la producción por metro cuadrado.

Generación de electricidad.

La energía solar por medio de paneles solares, la máxima cantidad de Kwh que puede generar es de 1000Kwh al año en un clima cálido, y 300Kwh en un clima nublado.

Costos globales
Para la instalación de un sistema de energía solar por medio de celdas fotovoltaicas, es más costoso los paneles solares que los otros equipos del sistema de instalación, aunque los precios de los paneles Fotovoltaicos (FV) en los últimos 30 años ha reducido su precio notoriamente, claro está que es un costo que se recupera a largo plazo, trayendo remuneración monetaria, y reducción de emisiones contaminantes al medio ambiente; cabe decir que los precios de las celdas fotovoltaicas varían de la localidad o país. (Universidad Catolica de Chile, 2012)

Elaboración de un esquema en donde se identifique cada parte del sistema y la función que tiene para generar energía
Es el producto de la captura del calor del sol y energía de la luz; esta energía capturada se transforma en energía mecánica y eléctrica a través de paneles solares mediante el efecto fotovoltaico. ·
las celdas fotovoltaicas se encargan de captar los rayos del sol, seguidamente las recepta el regulador enviando esta energía al batería, donde seguidamente esta la envía a un inversor de corriente, repartiéndola al sistema eléctrico de la casa.

De acuerdo con las condiciones que requiere la implementación de la energía seleccionada, el estudiante debe mencionar en que zona de Colombia, la misma podría ser implementada y mencionar si existen proyectos de tal naturaleza.

La implementación de energías alternativas en Colombia, como la energía solar por medio de Celdas Fotovoltaicas, se pueden implementar en casi todo el territorio Nacional, este cuenta con variedad en climas y microclimas donde no falta la intensidad de las radiaciones solares, claro está que la cantidad de Kwh en generar van a variar dependiendo las regiones, ya que en un clima cálido como el de la Guajira,  Huila, Valledupar, Meta, entre otros, será una generación de Kwh alta (1000 Kwh al año Aprox.) pero en zonas de climas nublados o de poca intensidad solar como, Bogotá, Medellín, Popayán, entre otros, la producción de Kwh va ser menos.

En el Caquetá, específicamente en el municipio de Puerto Rico 425 familias rurales de este municipio fueron beneficiadas con un proyecto de suministro de energía eléctrica por medio de paneles solares, esta iniciativa fue gracias al Órgano Colegiado de Administración y Decisión (OCAD), la Agencia de Renovación del Territorio y la alcaldía de Puerto Rico; de igual manera en el municipio de Belén de los Andaquies - Caquetá, el Parque Municipal, José Acevedo y Gómez, también cuenta con suministro eléctrico, gracias a la implementación de celdas fotovoltaicas.  (SEMANA RURAL, 2020).

Top de 5 beneficios de la instalación de la energía seleccionada a nivel económico, social y ambiental.

1.      Es una fuente de energía renovable.

2.      Esta fuente de energía es ilimitada

3.      Beneficios monetarios a largo plazo.

4.      No emite gases de efecto invernadero evitando incremento en el calentamiento global

5.      Generación de empleo y reduce las importaciones energéticas.

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📹Energía Eolica: Energía alternativa renovable (viento).

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📹Energía Eolica: Energía alternativa renovable (viento).